История цитологии, биология

Изучение механизмов митоза и мейоза продолжается до сих пор

В конце XIX в. окончательно формируются представления о клеточном уровне организации жизни. Понятие «клетка» отделяется от понятия ткани, органа, организма. Возникает особый раздел биологии – биология клетки (Жан Батист Карнуа, 1884).

Ганс  Дриш (1891) пришел к выводу, что организм не равен сумме клеток. Клетка – не элементарный организм, а элементарная биологическая система. Такое представление о клетке дало возможность изучать некую обобщенную клетку, абстрагируясь от свойств клеток как элементов тканей. Цитология окончательно оформляется как самостоятельная наука.

Современный этап в развитии цитологии начался в середине XX века в связи с развитием электронной микроскопии, а также биохимических, биофизических методов исследований и развитием общебиологических наук (синтетическая теория эволюции, молекулярная генетика, популяционная биология, биологическая статистика и др.).

Что изучает цитология

Цитология — это биологическая дисциплина, которая изучает клетки, особенности их строения и функционирования.

Название этой науки произошло от двух греческих слов:

• «цитос» — «клетка, ячейка»;
• «логос» — «учение, слово».

Ключевым цитологическим понятием является общеупотребительный в биологии термин «клетка».

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Клетка — это структурная единица всех живых организмов.

Простыми словами, это «кирпичики», на базе которых строится всё живое. Биологические виды очень разнообразны. На первый взгляд, кажется, что нет ничего общего между львом, мухой, грибом, одуванчиком, совой. Но в основе строения всех этих и других живых организмов лежит клетка.

Примечание 1

Исключение представляют только вирусы. Эти организмы представляют собой большую загадку для ученых. Они состоят из генетического материала (молекул РНК или ДНК) и белковой оболочки.

Предмет и объект изучения

Объект исследования в науке — это область или явление, на которое направлено внимание ученых. Специалисты в области цитологии рассматривают в качестве основного объекта изучения клетку

Специалисты в области цитологии рассматривают в качестве основного объекта изучения клетку.

Предмет изучения — это проблемы, которые ученые исследуют при познании объекта.

Предметом цитологии является жизнедеятельность клеток в самых разных аспектах:

• внутриклеточное строение;
• функции и механизмы;
• круговорот веществ и энергии;
• выявление разницы между здоровыми и патологическими клеточными структурами;
• клеточное деление, старение и смерть.

Методы исследования

Цитологи в качестве основе инструмента используют микроскопы. Это первый из возникших методов, но он не утратил своей актуальности и в наше время, поскольку является самым простым и удобным.

Микроскоп — это специальный прибор для получения увеличенных изображений объектов.

Первые микроскопы появились в XVI веке. В настоящее время существует огромное количество видов микроскопов. В цитологии используют оптические (световые) и электронные микроскопы.

Примечание 2

Практическое использование микроскопов как научный метод называется микроскопией.

Основные цитологические методы:

1. Световая микроскопия. Разрешающая способность современных световых микроскопов почти в тысячу раз больше разрешающей способности глаза человека. Их применение позволяет изучать внутриклеточное устройство. С помощью оптических микроскопов можно рассмотреть органеллы, клеточную оболочку, исследовать внешние особенности.
2. Электронная микроскопия. Для исследования более мелких деталей используют электронные микроскопы. С их помощью можно рассмотреть мельчайшие объекты размером меньше одного нанометра (это 0,000 001 миллиметра). Данным методом исследуют рибосомы, микротрубочки, биологические мембраны и другие ультратонкие структуры.
3. Рентгенография. С помощью рентгенографического анализа можно изучать пространственное расположение клеток и их физические свойства.
4. Метод центрифугирования. Позволяет путем разделения клетки на составляющие исследовать различные виды молекул, из которых она состоит.

↑бШДЮЧЫХЕЯЪ ГЮПСАЕФМШЕ СВЕМШЕ-ЖХРНКНЦХ

фЮМ аПЮЬЕ (Jean Brachet, 1909 -1988), АЕКЭЦХИЯЙХИ АХНУХЛХЙ Х ЖХРНКНЦ. б 1933 Ц. НМ БОЕПБШЕ НАМЮПСФХК дмй Б УПНЛНЯНЛЮУ Х пмй Б ЖХРНОКЮГЛЕ БЯЕУ ЙКЕРНЙ. аКЮЦНДЮПЪ ЕЛС ЯРЮКЮ ХГБЕЯРМЮ ЮЙРХБМЮЪ ПНКЭ пмй Б ЯХМРЕГЕ АЕКЙНБ: аПЮЬЕ СЯРЮМНБХК, ВРН пмй ЯМЮВЮКЮ НАПЮГСЕРЯЪ Б ЪДПШЬЙЕ, Ю СФЕ ОНРНЛ РПЮМЯОНПРХПСЕРЯЪ Б ЖХРНОКЮГЛС, ЦДЕ СВЮЯРБСЕР Б ТНПЛХПНБЮМХХ АЕКЙНБШУ ЛНКЕЙСК.

дЮМХЩКЭ лЕГХЮ (Daniel Mazia, 1912-1996), ЮЛЕПХЙЮМЯЙХИ ЖХРНКНЦ, ЯШЦПЮБЬХИ АНКЭЬСЧ ПНКЭ Б ХГСВЕМХХ ОПНЖЕЯЯНБ ДЕКЕМХЪ Х БНЯОПНХГБНДЯРБЮ ЙКЕРНЙ, Б ХЯЯКЕДНБЮМХХ ЯРПСЙРСПШ ЛХРНРХВЕЯЙНЦН БЕПЕРЕМЮ Х ПЕОПНДСЙЖХХ ЖЕМРПНЯНЛ. яВХРЮК ЙКЕРЙС ЯСОПЮЛНКЕЙСКЪПМНИ ЯХЯРЕЛНИ, ЯНЯРНЪЫЕИ ХГ ЛМНФЕЯРБЮ БГЮХЛНЯБЪГЮММШУ ЛНКЕЙСКЪПМШУ ЯХЯРЕЛ.

йЕИР оНПРЕП (Keith Robert Porter, 1912-1997) — ЙЮМЮДЯЙХИ АХНКНЦ, НДХМ ХГ НЯМНБЮРЕКЕИ ЩКЕЙРПНММН-ЛХЙПНЯЙНОХВЕЯЙНЦН ОНДУНДЮ Б АХНКНЦХХ. пЮГПЮАНРЮК ЛЕРНДШ ХГЦНРНБКЕМХЪ СКЭРПЮРНМЙХУ ЯПЕГНБ, ЛЕРНДШ ХЯОНКЭГНБЮМХЪ ЯЕРНЙ Я ОНЙПШРХЕЛ Б ЩКЕЙРПНММНИ ЛХЙПНЯЙНОХХ, Ю РЮЙФЕ ОПЕДКНФХК ХЯОНКЭГНБЮРЭ РЕРПЮНЙХЯЭ НЯЛХЪ ДКЪ ПЮАНРШ Я ЩКЕЙРПНММН-ЛХЙПНЯЙНОХВЕЯЙХЛХ ОПЕОЮПЮРЮЛХ. й. оНПРЕПС ОПХМЮДКЕФХР НРЙПШРХЕ ЖХРНЯЙЕКЕРМШУ ЛХЙПНРПСАНВЕЙ Х ЩМДНОКЮГЛЮРХВЕЯЙНЦН ПЕРХЙСКСЛЮ, ЮСРНКХГНЯНЛ Х НЙЮИЛКЕММШУ БЮЙСНКЕИ. аКЮЦНДЮПЪ ЕЛС АШК НЯМНБЮМ ОЕПБШИ БЕДСЫХИ ФСПМЮК ОН ЙКЕРНВМНИ АХНКНЦХХ, ЙНРНПШИ МНЯХР ЯЕИВЮЯ МЮГБЮМХЕ “Journal of Cell Biology”.

дФНПДФ оЮКЮДЕ (George Emil Palade, 1912-2008) — ЮЛЕПХЙЮМЯЙХИ АХНКНЦ ПСЛШМЯЙНЦН ОПНХЯУНФДЕМХЪ. нАМЮПСФХК МЮ ОНБЕПУМНЯРХ ЖХЯРЕПМ ЩМДНОКЮГЛЮРХВЕЯЙНЦН ПЕРХЙСКСЛЮ ПХАНМСЙКЕХМНБШЕ ВЮЯРХЖШ, МЮГБЮММШЕ ЦПЮМСКШ оЮКЮДЕ. бОНЯКЕДЯРБХХ БШЪЯМХКНЯЭ, ВРН ЦПЮМСКШ оЮКЮДЕ ОПЕДЯРЮБКЪЧР ЯНАНИ ЮЯЯНЖХХПНБЮММШЕ Я ЩМДНОКЮГЛЮРХВЕЯЙХЛ ПЕРХЙСКСЛНЛ ПХАНЯНЛШ. оЮКЮДЕ ЛМНЦН ПЮАНРЮК МЮД ХЯЯКЕДНБЮМХЕЛ БЮЙСНКЪПМНИ ЯХЯРЕЛШ Х БЕГХЙСКЪПМНЦН РПЮМЯОНПРЮ Б ЙКЕРЙЕ. б 1974 ЦНДС ЕЛС АШКЮ ОПХЯСФДЕМЮ мНАЕКЕБЯЙЮЪ ОПЕЛХЪ.

йПХЯРХЮМ пЕМЕ ДЕ дЧБ (Christian Rene de Duve, 1917-2002) — АЕКЭЦХИЯЙХИ ЖХРНКНЦ Х АХНУХЛХЙ, НРЙПШБЬХИ ЯСЫЕЯРБНБЮМХЕ Б ЙКЕРЙЕ ОХЫЕБЮПХРЕКЭМШУ НПЦЮМЕКК – КХГНЯНЛ. кЮСПЕЮР мНАЕКЕБЯЙНИ ОПЕЛХХ (1974).

юКЭАЕП йКНД ( Albert Claude, 1899-1983) — АЕКЭЦХИЯЙХИ АХНУХЛХЙ, АКЮЦНДЮПЪ ЙНРНПНЛС ЖХРНКНЦХЪ ХГ МЮСЙХ НОХЯЮРЕКЭМНИ ЯРЮКЮ МЮСЙНИ ТСМЙЖХНМЮКЭМНИ. оНЙЮГЮК МЕОНЯПЕДЯРБЕММСЧ ЯБЪГЭ ЛЕФДС БМСРПХЙКЕРНВМШЛХ ЯРПСЙРСПЮЛХ Х ОПНХЯУНДЪЫХЛХ Б ЙКЕРЙЕ АХНУХЛХВЕЯЙХЛХ ОПНЖЕЯЯЮЛХ, СВЮЯРБНБЮК БН БМЕДПЕМХХ Б ЖХРНКНЦХЧ АХНУХЛХВЕЯЙХУ Х ТХГХВЕЯЙХУ ЛЕРНДНБ. ю.йКНД ОХЯЮК, ВРН ЙКЕРЙЮ – “ЯЮЛНЯРНЪРЕКЭМЮЪ Х ЯЮЛННАЕЯОЕВХБЮЧЫЮЪЯЪ ЕДХМХЖЮ ФХБНИ ЛЮРЕПХХ, ЯОНЯНАМЮЪ МЮЙЮОКХБЮРЭ, ОПЕНАПЮГНБЮРЭ Х ХЯОНКЭГНБЮРЭ ЩМЕПЦХЧ”. кЮСПЕЮР мНАЕКЕБЯЙНИ ОПЕЛХХ (1974).

Современные достижения в цитологии

• Развитие микроскопии: современные микроскопы позволяют исследователям увидеть клетки с высокой степенью детализации. Это позволяет изучать структуру клетки, ее внутренние органеллы и процессы, происходящие внутри нее.
• Применение флуоресцентной микроскопии: флуоресцентная микроскопия позволяет исследователям визуализировать определенные структуры и молекулы внутри клетки. Это позволяет изучать механизмы работы клетки и выявлять наличие различных молекул и генетических изменений.
• Развитие методов обработки и фиксации проб: современные методы обработки проб позволяют сохранять целостность клеток и их компонентов, что позволяет более точно изучать их свойства и функции.
• Применение методов молекулярной биологии: развитие методов молекулярной биологии, таких как ПЦР, секвенирование и клонирование ДНК, позволяет исследователям изучать генетический материал клеток и выявлять генетические изменения, связанные с различными заболеваниями и расстройствами.
• Изучение клеточной сигнализации: изучение сигнальных путей и молекул, которые контролируют клеточные процессы, позволяет исследователям понять, как клетки взаимодействуют друг с другом и как регулируется их функция.
• Развитие методов культивирования клеток: методы культивирования клеток позволяют исследователям изучать клетки в контролируемых условиях, что позволяет проводить более точные эксперименты и исследования.

Истоки цитологии и первые открытия

Однако настоящим прорывом в изучении клеток стали открытия в XVII веке. В течение этого времени ряд ученых совершили ряд значительных открытий, ставших отправной точкой в развитии цитологии. Например, в 1665 году английский ученый Роберт Гук произвел наблюдения с помощью микроскопа и впервые описал клетки коры растений. Это открытие позволило сформироваться представлению о структуре растительных организмов.

Еще одним важным открытием в развитии цитологии стала работа нидерландского ученого Антони ван Левенгука, который первым смог наблюдать живые микроорганизмы с помощью своих простых микроскопов. Он описал свои наблюдения в 1674 году и предположил, что все живые организмы состоят из таких же мельчайших структур — клеток. Ван Левенгук является одним из основателей исследований в области микробиологии и цитологии.

В основе всех этих открытий лежал прогресс в развитии оптических инструментов, таких как микроскопы. Именно благодаря этим инструментам ученые смогли наблюдать мельчайшие детали клеточной структуры, ломая стандартные представления о мире живых организмов.

Исследования Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна

Маттиас Шлейден, немецкий ботаник, сделал ключевое открытие в 1838 году, которое положило начало цитологии. Он выводил гипотезу о том, что все растения состоят из клеток. Для своих исследований Шлейден использовал световой микроскоп и производил наблюдения за тканями и органами растений. Благодаря своим наблюдениям, он смог убедиться в том, что все растительные ткани состоят из клеток, и сформулировал основные принципы клеточной теории.

Теодор Шванн, немецкий физиолог, построил на работах Шлейдена и сформулировал клеточную теорию в контексте животных организмов в 1839 году. Он проводил исследования с использованием микроскопа и вывел гипотезу, что все животные организмы состоят из клеток. Он установил, что клетка является единичной структурой, из которой строятся все ткани и органы живых организмов. Шванн также внёс огромный вклад в дальнейшее развитие цитологии, изучая внутреннюю структуру и функции клеток животных.

Исследования Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна были революционным открытием для науки в целом и помогли установить основы клеточной теории, которая служит фундаментом для понимания жизненных процессов в клетках.

История возникновения цитологии. Этапы развития науки

Впервые понятие «клетка» появилось еще в 17-м веке, а именно ‒ в 1665 году. А ввел его ученый ‒ Роберт Гук. Чуть позже, уже в 1674 году, Антони ванн Левенгук начал исследовать клетку и обнаружил, что в ней есть жидкость. И мало того, что клетка имеет вещество, она еще и имеет ядро! Собственно, ученые все это увидели, но исследования так и не продолжились. Да, понятие клетки существовало, даже изучили ее структуру, но зародыш цитологии был только «вкопан в землю». Какие-то знания уже имелись, были даже сделаны элементарные микроскопические исследования, но на протяжении целых 100 лет никакого значимого развития не было, и детально клетки не изучались. Для того чтобы было удобнее воспринимать информацию, представляем вам таблицу с указанием главных этапов в развитии цитологии:

Этап	Временной период	Имена ученых, которые сделали значимый вклад	Что было сделано?
І этап	со средины 17 до средины 18-го века	Галилей, Гук, Гертель, Дребель	Создавались приборы, для того чтобы можно было провести исследование клетки. В частности, был изобретен микроскоп, а на нем провели первые элементарные исследования.
ІІ этап	18-начало 19-го века	Грю, Горянинов, Вольф, Мальпиги, Левенгук, Пуркинье, Шлейден, Шван	На этом этапе уже начали проводить более значимые и углебленные исследования клеток. Сформировалось несколько важных идей:  идея о клеточном строении (сторонниками этой идеи считаются: Гук, Мальпиги, Грю, Левенгук); идея о клеточном развитии организмов (эту идею уже продвигали Горянинов, Вольф, Шлейден).
ІІІ етап	средина 19-го века	Ремак, Флемминг, Гертвиг, Ру	Функции клетки продолжают изучать, открываются новые детали, уточняются новые моменты, детальнее изучается структура строения и функции с помощью светового микроскопа.
IV этап	20-й век	Крик, Михлин, Паллад, Шостранд, Шпек, Насонов	Ученые продолжают изучать клеточную структуру, применяются новые методики, среди которых: применение в исследовании клеток электронного микроскопа, развитие цитохимии и авторадиографии, световая люминесцентная микроскопия и т.п. На этом этапе цитология шагнула далеко вперед.

Интересные ресурсы, которые пригодятся для нескучного изучения цитологии

Когда пройдено множество учебников, куплено несколько тестовых сборников, выполнено огромное количество вариантов ЗНО по биологии, то хочется чего-то более интересного

Так уж сложилось, что сухая подготовка к экзаменам становится неинтересной, быстро наскучивает и что-то другое, более интересное, постоянно отвлекает внимание. Поэтому, чтобы вам было интересно изучать науку, легче визуализировать все термины, необходимо выбрать для себя разные методы обучения, а также подыскать интересные ресурсы

Мы предлагаем небольшую подборку, которая может пригодиться в подготовке к ЗНО и в подготовке к занятиям цитологии в школу или университет. 

Приложения для изучения цитологии, которые можно установить на Android

Смартфон ‒ это то, что всегда под рукой у школьника, студента и у каждого взрослого человека. И если шпаргалки, конспекты и учебники лежат далеко дома, то смартфон всегда в рюкзаке или кармане. Почему бы не воспользоваться его функциями? Для студентов и школьников есть отличные приложения для изучения цитологии, которые можно скачать. 

«Цитология».

Приложение так и называется. Что интересного в нем? По сути, это карманный словарик, в котором есть все ключевые понятия, главные термины и фотографии. Всем этим можно пользоваться не только тогда, когда включен интернет, но и в режиме оффлайн. Фактически, в смартфон вы скачиваете полезную базу, которая будет полезна на уроке, на парах, при подготовке к экзаменам. 

«Типы клеток». 

Еще одно интересное приложение. Здесь, в отличие от предыдущего приложения, уже подробно рассказано не об общих понятиях, а о типах клеток, о строении каждой, представлены схемы и картинки, прикреплены подробные описания. 

«Цитология. Белки». 

Здесь тоже уже более подробно рассказывается о белках, представлены описания и картинки, которые позволят лучше визуализировать и воспринять информацию. 

Помимо приложений, можно также воспользоваться полезными видео для подготовки к ЗНО по биологии. Где их искать? Конечно же, на YouTube!

Каналы YouTube, которые помогут подготовиться к ЗНО по биологии

«ЛТВ. Біологія. ЗНО». 

Канал ведется на украинском языке, что очень удобно. Видео снимает опытный преподаватель. Педагог делится наработками из опыта, очень подробно рассказывает о каждой теме, предлагает разные примеры, схемы, фото и интересные лекции. Так что, подписывайтесь и следите за обновлениями! 

«BEE Biology».

Здесь уже в более непринужденной манере тоже рассказывается о подготовке к ЗНО по биологии. Ролики живые, интересные, красочные. Здесь достаточно много схем и таблиц, которые довольно легко запомнить. 

Интернет-ресурсы для интересного изучения цитологии 

Только представьте себе, что, изучая науку, можно не только упорно сидеть над учебником, но и играть в игры! Созданы специальные сайты, где есть возможность изучать цитологию, играя. Правда, они на английском, но ведь это еще один дополнительный бонус к совершенствованию уровня иностранного языка, ведь так? 

https://www.cellsalive.com/ . 

http://www.histology-world.com/ . 

Еще один сайт, где есть гистологические игры, развлечения, есть возможность совершить покупку: словарь, гистологический атлас или учебник. Заходя на подобные ресурсы, можно неплохо прокачать свои навыки, при этом не напрягаясь. 

Во время подготовки к ЗНО некоторые разделы абитуриенты выпускают из вида. Считают, что эта тема вряд ли будет на экзамене, а вот эту тему лучше хорошенько проработать. Так и получается, что во время внешнего независимого тестирования некоторые сталкиваются с неожиданными вопросами, а результаты потом вовсе не радуют. Цитология ‒ довольно объемный раздел, который изучается в школьной программе. Углубитесь в эту науку, прочувствуйте ее значимость и тогда никаких проблем на экзамене не возникнет! 

Роль Роберта Гука в развитии цитологии

Гук стал пионером использования микроскопа в научных исследованиях и создал первые точные изображения клеток, а также разработал систему классификации их формы и структуры. Он впервые описал множество клеточных органелл и их функций, таких как ядро, митохондрии и хлоропласты.

Гук также сделал одно из самых важных открытий в области цитологии – он предложил клеточную теорию. Согласно этой теории, все живые организмы состоят из клеток, которые являются единицей строительства и функционирования живых существ.

Работы Гука были революционными и повлияли на развитие цитологии как науки. Он сделал возможным изучение внутренней структуры и процессов, происходящих в клетках, что привело к пониманию многих фундаментальных биологических процессов.

Роберт Гук оказал огромное влияние на последующие поколения ученых, и его работы все еще являются основой современной цитологии. Его вклад в развитие науки и понимание биологических процессов сделал его одной из наиболее значимых фигур в истории цитологии.

Как возникла наука

В истории развития цитологии как науки выделяют три основных этапа.

Период накопления фактов о клеточном строении

Исследование внутреннего устройства живой материи стало возможно только после изобретения микроскопа, то есть с начала XVII века. Впервые в научный обиход термин «клетка» ввел британский ученый Роберт Гук. Это произошло в 1665 году.

В 1672 итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги проделал похожие опыты. Этот ученый стал основателем микроскопической анатомии растений и животных.

Огромную роль в изучении живого вещества на клеточном уровне сыграл нидерландский натуралист Антони ван Левенгук. Он сконструировал микроскоп, дававший 40-кратное увеличение.

Открытия Левенгука:

• 1674 — обнаружил эритроциты;
• 1675 — исследовал одноклеточные растительные организмы;
• 1683 — описал бактерии.

Левенгук подарил два микроскопа российскому правителю Петру I. Тот заинтересовался изобретением и приказал наладить в России производство этих приборов. Это дало начало развитию отечественной микроскопии.

Становление цитологии как науки

В первой четверти XIX века оптические микроскопы постоянно совершенствовались, что позволило сделать новые открытия.

В 1830-е годы в Германии была предложена «клеточная теория». Автором этой концепции принято называть Теодора Шванна, который сформулировал ее основные теоретические положения и представил их научной публике. Но за год до него, в 1838 году, к аналогичным выводам пришел другой немецкий ученый Маттиас Шлейден. Так что справедливо обоих ученых считать создателями этой теории.

В 1850-х годах еще один немецкий ученый Рудольф Вирхов доказал, что клетки образуются путем деления, а организмы зарождаются путем слияния двух клеток — женской и мужской.

Во второй половине XIX века были открыты клеточный центр, митохондрии, создана теория индивидуальности хромосом.

В 1892 вышла фундаментальная монография Оскара Гертвига «Клетка и ткани», в которой он обобщил все известные на тот момент знания из области цитологии.

Современный этап

Новая эра в цитологии началась с изобретением электронных микроскопов в 1920-е годы. Они позволили исследовать ранее неизвестные клеточные структуры. Например, было изучено строение рибосом, открыт цитоскелет, описана сеть мембран.

В дальнейшем был изобретен метод рентгенографического анализа, центрифугирования и другие. Они позволили изучать клеточный состав и устройство на молекулярном уровне.

Основы цитологии

Цитология делится на два основных раздела:

1. Общая — в центре ее внимания находятся общие принципы строения и жизнедеятельности клетки.
2. Частная — в качестве объекта исследования выступают специализированные клетки.

В природе существует огромное многообразие клеток. Они могут в значительной мере отличаются по размерам, функциональному предназначению и другим характеристикам. Существуют одноклеточные организмы — например, бактерии и отдельные виды грибов. Многоклеточные организмы состоят из комплексов клеток, объединенных в ткани. 

Основные тезисы клеточной теории:

1. Клетка — это универсальная структурная единица живой материи.
2. Она представляет собой единую систему, состоящую из взаимосвязанных функциональных единиц: клеточное ядро, цитоскелет, рибосомы, митохондрии и т.д.
3. Клетки разных организмов схожи по своему строению, составу и основным свойствам. В них происходит биосинтез, обмен энергией и веществами.
4. Клетки размножаются путем деления.
5. Многоклеточные организмы представляют собой систему, состоящую из сложных комплексов клеток, взаимосвязанных между собой.

 

Цитология и другие науки

Клеточные структуры лежат в основе любого живого существа, поэтому цитология занимает особое место среди биологических дисциплин.

С появлением электронной микроскопии стерлись четкие границы между цитологией, цитогенетикой, биохимией, биофизикой и молекулярной биологией. Практическое применение цитологии тесно связано с:

• гистологией;
• патологической анатомией;
• протистологией;
• бактериологией.

Определение

Протистология — раздел биологии, изучающий протисты: эукариотические организмы, не относящиеся к животным, грибам и растениям.

Кроме того, цитология тесно связана с химией: молекулярную структуру комплексов макромолекул, которые объединяются в клеточные органеллы, определяют именно химические механизмы.

Обычные ковалентные связи для объединения макромолекул не подходят, ведь атомы, связанные ковалентной связью, становятся частями одной молекулы. Сеть, объединяющая две макромолекулы, образуется потому, что ковалентно связанные атомы способны взаимодействовать с близлежащими атомами в пределах одной и той же либо разных молекул. Эти взаимодействия значительно слабее, чем ковалентные связи, и название у них соответствующее — слабые взаимодействия. В биомолекулах различают три типа слабых взаимодействий:

Развитие микроскопии и первые наблюдения за клетками

После открытий Левенгука микроскопы стали совершенствоваться, появлялись все новые оптические системы и объективы, позволяющие увидеть все более мелкие структуры клеток

В 1839 году было изобретено важное усовершенствование микроскопа — фазовый контраст, который позволил наблюдать прозрачные клетки без необходимости их окрашивания

Первые наблюдения за клетками, которые стали основой для дальнейших исследований, были проведены немецкими учеными Матиасом Шлейденом и Теодором Шванном в 1838-1839 годах. Шлейден и Шванн считаются основателями клеточной теории, согласно которой все организмы строятся из клеток.

Шлейден изучал высшие растения и пришел к выводу, что их органы состоят из клеток. Шванн провел исследования на животных тканях и также обнаружил, что они состоят из клеток. Вместе они сформулировали клеточную теорию, которая стала фундаментом для дальнейших исследований в области цитологии.

Таким образом, благодаря развитию микроскопии и первым наблюдениям за клетками был положен основной камень в основу цитологии и начато систематическое изучение клеток живых организмо

Этапы развития цитологии

Этапы развития:

1. 13 апреля 1663 года Роберт Гук продемонстрировал собранию Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе препарат коры пробкового дуба, на которой можно было различить крошечные ячейки, похожие на соты и названные Гуком «клетками». Гук полагал, что эти ячейки пусты внутри.
   В 1670-х годах натуралисты М. Мальпиги и Н. Грю описывали «мешочки и пузырьки», обнаруженные ими в различных частях растений. Грю полагал, что клеточные стенки состоят из волокон, и ввел понятие «ткань» для их описания. Основоположник микроскопии Антони ван Левенгук в тот же период первым зарисовал клетки и их ядра, наблюдая эритроциты лосося.
2. В 1759 году К.Ф. Вольф в своем труде «Теории зарождения» попытался сформулировать идеи, позднее легшие в основу клеточной теории. По его мнению, в процессе развития зародыша движение создает каналы и ячейки в бесструктурном веществе.
3. В первой четверти ХIX века создали ахроматические линзы и внесли другие значительные улучшения в конструкцию микроскопа, что позволило ученым доказать морфологическую обособленность клеток и присутствие их во всех структурных элементах растений.
4. В 1831 году шотландский ботаник Роберт Браун изучал орхидеи под микроскопом и открыл в наружном слое цветка тельца, которые назвал ядрами клеток. 
5. К 1838 году наука накопила достаточно сведений, чтобы Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали главное положение клеточной теории: клетка — базовый элемент структуры и жизнедеятельности всех живых организмов. Шванн и Шлейден думали, что эти элементы вырастают из бесклеточной зародышевой массы.
6. В 1855 году Рудольф Вирхов опроверг это положение, завершив спор о самозарождении жизни.
   Примерно с 1840-х годов клеточные теории стали бурно развиваться и выделились в отдельную научную отрасль — цитологию.
7. В 1848 году простейшие организмы признали свободно живущими клетками.
8. В 1877 году Оскар Гертвиг доказал, что новый организм вырастает из одной оплодотворенной клетки, ядро которой сливается с ядром сперматозоида. Позже возникла гипотеза, что именно ядро передает наследственный материал, которая оказалась верной.
9. В 1930-е годы Иоахим Хеммерлинг провел серию опытов с одноклеточной морской водорослью, ядро которой различимо невооруженным глазом. Эта водоросль вырастает до 4 см в высоту, ядро имеет диаметр 1 мм. Выяснилось, что только та часть водоросли, где сохранялось ядро, была способна восстанавливаться и размножаться. 
10. В 1930-е годы создан электронный микроскоп. В него видно несравнимо больше деталей, чем в световой: предел видимости увеличился еще в две тысячи раз по сравнению со световыми микроскопами. Именно так биологи узнали о существенных отличиях между клетками разных живых организмов. Примером значимости цитологии может служить тот факт, что с научной точки зрения четкая граница между растениями и другими живыми существами проходит на микроскопическом уровне: клетки растений окружены плотной клеточной стенкой, образованной из целлюлозы, у животных клеток такой стенки нет.
11. Примерно с 1950-х годов начинается этап развития, называемый современной цитологией. Было открыто множество микроскопических элементов — органелл. Как организм состоит из отдельных органов, так и клетка состоит из многих частей, и в разных клетках животных, растений, грибов присутствуют одни и те же органоиды, или органеллы. Это значит, что клетки всех живых организмов гомологичны между собой. Именно благодаря субмикроскопическим исследованиям выяснилось, что все живые клетки делятся на две группы: эукариоты, клетки всех многоклеточных организмов, а также одноклеточных животных и растений, и прокариоты, клетки бактерий, сине-зеленых водорослей, актиномицетов и риккетсий.

Развитие оптической микроскопии

Первые опыты, связанные с оптической микроскопией, были проведены в XVI веке итальянским ученым Антонио ван Левенгуком. Он создал микроскоп, который смог увеличивать изображение в 270 раз. Благодаря этому ученый смог увидеть и описать ряд микроорганизмов, в том числе и первые представители бактерий.

Впоследствии оптическая микроскопия продолжила развиваться, и к XIX веку появилось несколько модификаций микроскопов, позволяющих добиться ещё более высокого увеличения. Один из таких микроскопов был разработан немецким ученым Эрнстом Аббе, который внёс вклад в совершенствование микроскопических линз и открыл так называемое «аббеевское ограничение» – предел разрешающей способности оптической микроскопии.

В XX веке были разработаны новые типы оптических микроскопов, такие как фазовый и конфокальный микроскопы. Фазовый микроскоп позволяет визуализировать структуры внутри клеток, не прибегая к окрашиванию препарата. Он является незаменимым инструментом в исследованиях живых объектов. Конфокальный микроскоп позволяет получать трёхмерные изображения, благодаря тому что сканирует препарат с помощью лазера.

С развитием технологий появились современные цифровые оптические микроскопы, которые позволяют записывать и хранить полученные изображения в цифровом виде, а также захватывать динамические процессы внутри клеток. Это значительно упростило исследования и расширило возможности цитологии.

Современная оптическая микроскопия продолжает активно развиваться, и ведутся работы над увеличением разрешающей способности, улучшением качества изображений и разработкой новых методов и приборов для изучения микроструктур клеток. Безусловно, оптическая микроскопия является неотъемлемой частью цитологии, и ее дальнейшее развитие будет способствовать расширению наших знаний о клетках и тканях.

Функции и значение цитологии

Цитология выполняет две главные функции:

1. Когнитивная (или познавательная) — заключается в изучении на научной основе клетки как фундаментальной единицы строения живой материи.
2. Прикладная — использование полученных знаний о клетке в практических целях.

Цитология предоставляет фундаментальные знания для целого ряда биологических наук, в том числе для анатомических, генетических, эмбриологических, гистологических исследований.

Примеры практического применения знаний из области цитологии:

1. Диагностика онкологических болезней, в том числе на ранних стадиях.
2. Выявление ряда генетических патологий.
3. Селекция растений с помощью исследования хромосом, которые содержатся в составе клеток.

Современные методы исследования клеток

Современные методы исследования клеток значительно улучшают нашу способность изучать и понимать биологию клеток.

Один из таких методов – флуоресцентная микроскопия, который позволяет визуализировать различные компоненты клеток с помощью специальных флуоресцентных красителей. Этот метод позволяет исследователям наблюдать процессы внутри клеток в реальном времени и изучать их функции и взаимодействие.

Другой важный метод – проточная цитометрия, которая используется для измерения различных свойств клеток, таких как их размер, форма и содержание ДНК и белков. Это позволяет исследователям классифицировать клетки на основе их характеристик и изучать их роль в различных биологических процессах.

Также современные методы включают в себя генетические технологии, такие как ПЦР (полимеразная цепная реакция) и секвенирование генома, которые позволяют исследователям изучать гены и генетические изменения в клетках. Эти методы открыли новые возможности для понимания наследственности и различных генетических заболеваний.

Наконец, развитие компьютерных технологий исследования клеток привело к появлению методов компьютерного моделирования и анализа данных. Это позволяет исследователям обрабатывать большие объемы данных и строить сложные модели клеточных процессов, что помогает лучше понять функции клеток и их взаимодействие.

• Флуоресцентная микроскопия
• Проточная цитометрия
• Генетические технологии, такие как ПЦР и секвенирование генома
• Компьютерное моделирование и анализ данных

Значение цитологии для медицины и биологии

Цитология, изучающая клетки, играет важную роль в различных сферах медицины и биологии. В медицине она позволяет диагностировать различные заболевания, определять степень их развития и оценивать эффективность лечения.

Благодаря цитологии возможно выявление раковых клеток в ранней стадии онкологических заболеваний, что дает возможность начать лечение на ранней стадии, увеличивая шансы на полное выздоровление

Это особенно важно в случае онкологических заболеваний, для которых нет эффективного скрининга

В биологии цитология открывает возможности для изучения строения и функций клеток различных организмов. Она позволяет глубже понять процессы, происходящие в клетках, и развить новые методы исследования. Цитологические методы активно применяются при изучении микроорганизмов, растений и животных, а также позволяют исследовать генетический материал в клетках.

Цитология имеет огромное значение для медицины и биологии, обогащая наши знания о клетке и ее роли в живых организмах. Благодаря этим знаниям становится возможным разрабатывать новые методы диагностики и лечения, а также более глубоко понимать особенности строения и функционирования живых существ.