Клеточная теория

Содержание

В Клеточная теория это теория, согласно которой все живые существа состоят из клеток. Она была предложена Маттиасом Шлейденом, Теодором Шванном и Рудольфом Вирховым между 1838 и 1859 годами и считается ключевой теорией, положившей начало клеточной биологии.

Появление этой теории окончательно опровергло аристотелевскую концепцию, согласно которой жизнь могла возникнуть путем спонтанного зарождения из инертной или неживой материи. Эта идея поддерживалась в научном мире на протяжении многих столетий.

Сегодня не безумие думать, что такие разные организмы, как животные, растения и бактерии, например, состоят из эквивалентных основных единиц, таких как клетки, но сотни лет назад эти идеи казались немного надуманными.

С помощью простого наблюдения под микроскопом листьев растения, кожи земноводных, волос млекопитающих или колонии бактерий можно быстро утверждать, что все они состоят из базовой единицы с аналогичной организацией и составом. ; клетка.

Эукариотические одноклеточные организмы разных видов и клетки сложных тканей животных, таких как мозг или мышцы, например, радикально различаются как по структуре, так и по функциям, но, несмотря на это, все они имеют окружающую их мембрану, цитозоль, который в нем находятся ядро ​​и органеллы, обладающие определенными функциональными возможностями.

Хотя эта теория была создана тремя основными авторами, теория клетки возникла благодаря обширным знаниям, наблюдениям и предыдущим вкладам разных авторов, которые предоставили кусочки головоломки, которые Шлейден, Шванн и Вирхов позже сложат вместе, а другие уточнят позже.

«Современная клеточная теория»

Раздел ЕГЭ: 2.1. Современная клеточная теория, её основные положения, роль в формировании современной естественнонаучной картины мира. Развитие знаний о клетке. …

Клетка — основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, наименьшая живая система. Именно на уровне клетки проявляются все свойства жизни. Она может существовать как отдельный организм (бактерии, одноклеточные растения, животные и грибы) или же входить в состав тканей многоклеточных организмов.

Научная теория представляет собой обобщение научных данных об объекте исследования. Это в полной мере касается клеточной теории, созданной двумя немецкими исследователями М. Шлейденом и Т. Шванном в 1839 г.

Развитие знаний о клетке.

В начале XIX в. ботаник М. Шлейден, обобщив наблюдения своих предшественников, пришёл к выводу, что все растения состоят из клеток. Зоолог Т. Шванн обнаружил сходство растительных и животных клеток и в 1839 г. сформулировал клеточную теорию.

В основу клеточной теории легли работы многих исследователей, искавших элементарную структурную единицу живого. Созданию и развитию клеточной теории способствовало возникновение в XVI в. и дальнейшее развитие микроскопии.

Вот основные события, которые стали предшественниками создания клеточной теории:
— 1590 г. — самые ранние сведения о приборе, по описанию похожем на микроскоп (Иоанн Липперсгей и Захарий Янсен, Голландия);
— 1624 г. — Галилео Галилей (Италия) представляет свой составной микроскоп, который он первоначально назвал «оккиолино». Годом спустя Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин микроскоп.
— 1665 г. — Роберт Гук (Англия) — первое описание микроскопической структуры пробки ветки бузины (на самом деле это были клеточные стенки, но Гук ввел название «клетка»);
— 1695 г. — публикация Антони ван Левенгука (Нидерланды) о микробах и других микроскопических организмах, увиденных им в микроскоп;
— 1833 г. — Роберт Броун (Шотландия) описал ядро растительной клетки;
— 1839 г. — М. Шлейден и Т. Шванн открыли ядрышко, доказали, что клетка является основной единицей любого организма, выдвинули основные положения клеточной теории.

Клеточная теория развивалась благодаря новым открытиям. В 1880 г. Уолтер Флемминг описал хромосомы и процессы, происходящие в митозе. С 1903 г. стала развиваться генетика. Начиная с 1930 г. стала бурно развиваться электронная микроскопия, что позволило ученым изучать тончайшее строение клеточных структур. XX век стал веком расцвета биологии и таких наук, как цитология, генетика, эмбриология, биохимия, биофизика. Без создания клеточной теории это развитие было бы невозможным.

Основные положения современной клеточной теории:

1. Все простые и сложные организмы состоят из клеток, способных к обмену с окружающей средой веществами, энергией, биологической информацией.
2. Клетка — элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого.
3. Клетка — элементарная единица размножения и развития живого.
4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по строению и функциям. Они объединены в ткани, органы и системы органов.
5. Клетка представляет собой элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению.

Будучи во многом несовершенной, тем не менее клеточная теория доказала единство живой природы и дала мощный толчок к дальнейшим исследованиям и развитию цитологии как самостоятельной биологической науки. На нынешнем этапе наши знания о клетке обширны, но не всегда достаточны для понимания механизмов её функционирования.

Это конспект по теме «Современная клеточная теория». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Гены и хромосомы
• Посмотреть конспект: Растительная клетка и ее строение (6 класс)
• Посмотреть конспект: Клетка животных (7 класс)
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии за 9 класс.

Основные положения клеточной теории

Биологическая клетка — это мембранно-связанная структура, которая возникает как функциональная независимая единица жизни (например, у одноклеточных организмов, таких как бактерии, простейшие и т.д.), или как структурная или фундаментальная единица биологической ткани, специализированная для выполнения определенной функции у многоклеточных организмов (например, растений и животных). Несмотря на различный внешний вид, все клетки имеют схожую базовую структуру. Они окружены клеточной мембраной, содержат цитоплазму и генетический материал в виде ДНК.

Происхождение сложных клеток организмов, известных как эукариоты, животных клеток, произошло более 1,5 миллиарда лет назад. Состав: клеточная мембрана, ядро и цитоплазма. Человеческое тело состоит из триллионов клеток, каждая из которых выполняет определенную функцию. В нашем организме существует более 200 различных их типов.

Клеточная организация — это система мельчайших отсеков в теле организма, которые поддерживают его жизнедеятельность и успех. Они являются структурной единицей организма и могут быть одноклеточными или многоклеточными. Общаются друг с другом с помощью сложной сети химических сигналов. Эти сигналы помогают координировать деятельность различных клеток в организме. Обладают способностью к самовосстановлению и замене поврежденных или утраченных частей. Эта способность необходима для здоровья и выживания живых организмов. 

Клеточная теория — это одна из фундаментальных концепций в биологии, которая описывает клетку. Она утверждает, что все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток.

Состоит из трех основных компонентов:

1. Первый компонент был предложен Маттиасом Шлейденом и Теодором Шванном в середине XIX века, после того как они заметили сходство между строением тканями животных и растений. Они отметили, что все они состоят из клеток.
2. Второй компонент гласит, что клетка является основной единицей жизни. Это означает, что все основные функции жизни, такие как метаболизм, рост, размножение и реакция на стимулы, происходят внутри нее. Клетка представляет собой высокоорганизованную структуру, содержащую специализированные органеллы, такие как ядро, митохондрии и рибосомы, которые работают вместе для выполнения этих функций.
3. Третий компонент, предложенный Рудольфом Вирховым, гласит, что они возникают только из уже существующих. Это означает, что новые образуются путем деления, и что все они организма происходят из одной — оплодотворенной яйцеклетки. Этот принцип является фундаментальным для понимания процессов роста, развития и восстановления живых организмов.

Пример: Внутри одноклеточной амебы находятся структуры, которые позволяют питательным веществам и материалам поступать в клетку и выходить из нее, размножаться и получать энергию, используемую для роста и реагирования на окружающую среду. Более крупные организмы — собака или томатное растение, также из них состоят. Можно взять небольшой образец ткани и поместить его под микроскоп, чтобы увидеть одну клетку внутри большого организма.

1. Самая большая из известных клеток — яйцо страуса, диаметр которого может достигать 17 сантиметров.
2. Самая маленькая из известных — Mycoplasma genitalium, бактерия, диаметр которой составляет всего 0,2 микрометра.

Клетки размножаются. Именно так организмы размножаются и растут. Например, клетки нашей кожи постоянно пополняются, заменяя старые, а новые появляются по мере того, как маленькие дети растут в материнской утробе.

Современная клеточная теория

К общепринятым разделам современной клеточной теории относятся:

1. Клетка — это фундаментальная единица структуры и функции живых существ.
2. Все клетки происходят из уже существующих клеток путем деления.
3. Энергетический поток (метаболизм и биохимия) происходит внутри клеток.
4. Клетки содержат наследственную информацию (ДНК), которая передается от клетки к клетке во время деления клетки.
5. Все клетки в основном одинаковы по химическому составу.
6. Все известные живые существа состоят из клеток.
7. Некоторые организмы одноклеточные, состоящие только из одной клетки.
8. Другие организмы многоклеточны и состоят из бесчисленного количества клеток.
9. Активность организма зависит от общей активности независимых клеток.

Основные положения

Все живые организмы состоят из клеток. Есть клеточно-элементарный ряд строения, функционирования и формирования организмов. Существуют неклеточные формы жизни — микробы, но они проявляют свои качества только в фибробластах живых организмов.

Основные положения клеточной теории:

• структурно-функциональные единицы — элементы функционирования и формирования всех организмов, способные к самовоспроизводству и обновлению;
• все фибробласты одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своей структуре, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и метаболизма;
• размножение структурно-функциональных единиц происходит методом их разделения, любая новая клетка появляется в результате отделения исходной (материнской) частицы;
• в сложных многоклеточных организмах фибробласты конструируются в соответствии с их собственными функциями и образуют ткани, которые тесно связаны между собой и подчинены регуляции.

Эти положения оправдывают особенности происхождения организмов, согласованность всей органики. Благодаря авторской доктрине стало ясно, что сама клетка считается важным компонентом организмов.

Значение клеточной теории

Ее значение заключается в нескольких ключевых областях:

1. Объединяющая концепция: Ее сущность в том, что все живое на Земле сформировано из клеток. Эта концепция объединяет изучение живых организмов, от мельчайших бактерий до самых крупных млекопитающих.
2. Объясняет разнообразие жизни: Понимая, что все живые существа состоят из клеток, ученые могут изучать различия между клетками и то, как они работают вместе, образуя сложные организмы.
3. Эволюционные последствия: Она предполагает, что все живые существа имеют общего предка, и что разнообразие жизни можно объяснить постепенным накоплением генетических изменений с течением времени.
4. Структура и функция клеток: Эта теория привела к лучшему пониманию структуры и функции клеток. Ученые изучили различные типы клеток, их функции и взаимодействие друг с другом, чтобы понять, как работают живые организмы.
5. Развитие и рост: Клеточная теория также помогла объяснить процессы развития и роста живых организмов. Понимая, как клетки делятся и дифференцируются, ученые могут объяснить, как из одной клетки развиваются сложные организмы.
6. Болезни и здоровье: оказала значительное влияние на медицину, поскольку помогла ученым понять клеточную основу заболеваний и разработать новые методы лечения. Многие заболевания, такие как рак и генетические нарушения, вызваны аномалиями в клетках. Изучая клетки и их функции, исследователи могут определить причины заболеваний и разработать методы борьбы с ними.

История

Открытие клеточной теории берет свое начало в далеком 1655 году, когда английский ученый Р. Гук на основе своих многочисленных наблюдений за живой материей впервые предложил термин «клетка». Сделал он это в своем знаменитом научном труде «Микрография», который впоследствии вдохновил другого талантливого ученого из Голландии Левенгука на изобретение первого микроскопа.

Появление микроскопа и практическое наблюдение через него подтвердило идеи Гука, и клеточная теория получила дальнейшее развитие. И вот уже в 1670-е годы итальянский врач Мальпиги и английский натуралист Дрю описывают различные формы клеток у растений. В то же время сам изобретатель микроскопа Левенгук наблюдает мир одноклеточных организмов – бактерий, инфузорий, амеб. Будучи человеком творческим Левенгук первым изображает их на своих рисунках.

Так выглядели его рисунки.

Тем не менее, ученые XVII века представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей, о внутреннем строении клетки еще ничего не было известно. Не было значительного прогресса в этом направлении и в следующем XVIII веке. Хотя в это время стоит отметить труды немецкого ученого Фридриха Вольфа, который пытался сравнивать развитие клеток у растений и животных.

Первые попытки проникнуть во внутренний мир клетки были предприняты уже в XIХ веке, чему способствовало появление улучшенных микроскопов, в том числе наличие у последних ахроматических линз. Так ученые Линк и Молднхоуэр обнаруживают в клетках наличие самостоятельных стенок, то, что позже станет известно как мембрана. А в 1830 году английский ботаник Роберт Броун впервые описывает ядро клетки, как важную ее составную часть.

Во второй половине XVII века учение о клеточной теории и строении клетки оказывается в центре внимания всех ученых-биологов, и даже выделяется в отдельную под науку – цитологию.

§ 10. Клеточная теория. Общий план строения клетки

Клеточная теория. В первой половине XIX в. происходило углубление представлений о строении клетки, что связано с существенными улучшениями конструкции микроскопов. В клетках были обнаружены ядро и некоторые другие структуры. До этого считалось, что живыми являются клеточные стенки, а внутри клетки или пусты, или заполнены «питательным соком». В 1840-х гг. ученые пришли к пониманию того, что важнейшие процессы жизнедеятельности протекают именно внутри клеток, а не в клеточных стенках.

*В 1825 г. чешский анатом и физиолог Я. Пуркине открыл ядро в яйцеклетке курицы. Позже он пришел к выводу, что именно внутреннее содержимое клеток, а не их оболочки, представляет собой живое вещество. Пуркине и его ученики исследовали микроскопическое строение ряда тканей и органов млекопитающих и человека. Однако, сравнивая клетки животных с клетками растений, Пуркине все же не пришел к выводу об их сопоставимости и единстве происхождения.

Британский ботаник Р. Броун в 1831 г. ввел термин «ядро» и описал его как сферическое плотное внутриклеточное тельце. Он же высказал предположение о том, что ядро является постоянным компонентом растительной клетки.*

В 1838 г. немецкий ботаник М. Шлейден доказал, что различные органы растений состоят из клеток. Кроме того, ученый указал на значимость ядра для жизнедеятельности клетки.

Создателем клеточной теории стал немецкий зоолог Т. Шванн. Он установил, что ткани животных состоят из клеток, каждая из которых имеет ядро. Сопоставляя собственные наблюдения с трудами Шлейдена, Шванн пришел к выводу о том, что на микроскопическом уровне животные и растения устроены по единому плану. В 1839 г. была опубликована его книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В этой книге были выражены основные идеи клеточной теории: все организмы состоят из клеток, при этом клетки растений и животных сходны по строению и процессам жизнедеятельности. Создание клеточной теории было одним из величайших открытий в естествознании XIX в., наряду с эволюционной теорией и законом сохранения и превращения энергии.

*Главной ошибкой Шванна было высказанное вслед за Шлейденом мнение о том, что клетки растений и животных возникают из бесструктурного неклеточного вещества. Интересно, что именно этот ошибочный взгляд на способ образования клеток позволил Шванну прийти к выводу об их сходстве у растений и животных.*

В 1855 г. немецкий врач Р. Вирхов дополнил клеточную теорию. Он сформулировал принцип «Каждая клетка — от клетки», т. е. клетки образуются из других клеток в результате деления. *Вирхов также предположил, что в основе всех заболеваний лежит изменение структуры и функций клеток. Клеточная теория в толковании Вирхова стала общепринятой основой как биологии, так и медицины.*

В дальнейшем учение о клетке оказалось в центре внимания всей биологической науки и бурно развивалось. Для изучения клеток и их компонентов стали использовать разнообразные физические и биохимические методы. Это позволило понять сложность строения клеток и многообразие протекающих в них процессов.

Клеточная теория, главные положения которой были сформулированы в середине XIX в., является одной из основополагающих идей современной биологии. Она утверждает единство принципа строения и развития всех организмов, имеющих клеточное строение. Клеточная теория стала одной из предпосылок возникновения эволюционного учения, фундаментом для развития таких дисциплин, как гистология (наука о тканях), эмбриология (наука о зародышевом развитии организмов), физиология и др.

Современная клеточная теория включает следующие основные положения.

1. Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живых организмов, обладающая всеми признаками и свойствами живого.

2. Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и процессам жизнедеятельности.

3. Все клетки образуются только в результате деления исходных (материнских) клеток.

4. Клетки большинства многоклеточных организмов специализируются по функциям и образуют ткани. Из тканей состоят органы и системы органов.

Свойства клеток

У клеток животных и растений много общих свойств. И у тех, и у других есть ядро, содержащее генетический материал и контролирующее все процессы. Есть и клеточные мембраны, которые регулируют движение воды и растворенных химических веществ внутрь клетки и из нее. Мембрана удерживает жидкую цитоплазму. По сравнению с клетками животных, клетки растений содержат ряд уникальных структур. В частности, клеточные стенки, сформированные из волокон целлюлозы. Это укрепляет их и позволяет держаться вместе как кирпичики в стене. Клетки растений также имеют вакуоли — емкости для воды. Клетки в зеленых частях растений содержат хлоропласт. Внутри этих образований есть зеленый пигмент хлорофилл, поглощающий энергию солнечного света и производящий питательные вещества в ходе фотосинтеза.

Рисунки клеток Вирхова, подготовленные для цикла лекций в 1858 г.

Опровергая теории о самозарождении

На протяжении многих веков научное сообщество придерживалось позиции, что жизнь может возникать спонтанно из неодушевленной материи (инертной, не живой) на основе «жизненной силы» или «потенциала» таких элементов, как вода и земля. для создания жизни.

Однако эти постулаты были опровергнуты экспериментами, проведенными итальянцем Лаззаро Спалланцани, который в 1767 году показал, что при кипячении воды из прудов или колодцев исчезла «жизненная сила», что означало, что в воде существовали живые организмы. .

Поэтому его работы были пионерами в демонстрации того, что жизнь может возникнуть только из уже существовавшей жизни или, что то же самое, что все клетки происходят из других клеток, а не из инертной материи.

Примерно через столетие после работ Спалланцани француз Луи Пастер установил прецедент своими собственными экспериментами, окончательно продемонстрировав, что спонтанному зарождению нет места в научном мире.

Исследования в области цитологии

В 1843 году, после защиты докторской диссертации, Рудольф принялся изучать клеточные материалы. Вирхов целыми днями не отходил от микроскопа. Выполняемая с большим энтузиазмом работа грозила ему слепотой. В результате своих трудов он обнаружил в 1846 г. (из них состоит мозг).

Когда Вирхов только что приступил к своей быстрыми темпами развивалась цитология, то есть наука о клетках. Исследователи убедились в том, что дегенеративные клетки нередко можно обнаружить в здоровых органах животных. В то же время в тканях, практически полностью разрушенных болезнью, имеются здоровые. Вирхов на этом основании начал утверждать, что сумма деятельности клеток, составляющих организм, является деятельностью его в целом. Это был новый взгляд на его функционирование. Лишь клетка выступает носительницей жизни, как считал Рудольф Вирхов. его весьма интересна. Болезнь, как считал Вирхов, — это тоже жизнь, но протекающая в изменившихся условиях. Можно сказать, что в этом — сущность учения Рудольфа. Он назвал его клеточной патологией. Рудольф Вирхов доказал, что любая клетка может сформироваться лишь из некоторой другой.

Суть и значение основных положений клеточной теории[править]

Клетка — элементарная единица живого. Как мы уже обсуждали, части клетки (макромолекулы. органеллы) не являются живыми, так как не обладают всем набором свойств живого. В большинстве своём они не могут размножаться. Могут размножаться митохондрии и хлоропласты — но это как раз связано с тем, что они — бывшие клетки бактерий (см. ). Кроме того, могут размножаться молекулы ДНК; но они (как и вирусы) способны делать это только внутри клеток, в присутствии произведенных на клеточных рибосомах ферментов. К тому же ни молекулы ДНК, ни вирусы не обладают другими свойствами живого (например, у них нет собственного обмена веществ). Поэтому только там, где есть клетки, могут присутствовать и реализовывать свои свойства другие уровни организации живого — особи, популяции и экосистемы.

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ. Иногда говорят, что все клетки гомологичны друг другу. В XX веке выяснилось, что клетки прокариот и эукариот — системы разного уровня организации (см.ниже). Гомология всех клеток свелась к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (да и то у архебактерий она имеет иной химический состав, чем у остальных групп организмов), хромосом — наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками — и рибосом. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток, которое подтверждается общностью их химического состава.

В чем же состоит сходство химического состава всех клеток? Часто на этот счет пишут, что во всех клетках есть белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Но ведь они-то (особенно белки, РНК и ДНК) как раз во всех клетках разные!

На самом деле сходство химического состава состоит в том, что все белки всех живых организмов построены из одних и тех же мономеров — двадцати аминокислот (хотя мыслимых аминокислот существуют многие сотни), а ДНК всех организмов состоит из одних и тех же четырех нуклеотидов.

Кроме того, процессы функционирования (и некоторые белки, которые за них отвечают) в разных клетках настолько похожи, что с генов человека, встроенных в клетку бактерии, нормально считывается записанная в них генетическая информация и синтезируются человеческие белки!

Современный взгляд

Идеи учёных доктрины были современными и революционными для того времени, с тех пор развитие в этом направлении продолжается.

Стоит выделить следующее:

1. Фибробластовая структура — ведущая, но не единственная форма существования жизни. Из-за того, что в клетках присутствуют микробы (обнаруженные русским учёным Д. Ивановским в 1892 г.), их собственные качества могут проявить себя внутри них.
2. Есть идентичные фибробласты: прокариотические, немембранные и эукариотические. Структурно-функциональные единицы растений и животных являются символически биологическими с более высокой организационной ценностью, чем микробные клетки.
3. Клеточная доктрина прошлого оценивала организм как оригинальное наполнение клетками, игнорируя его единство. Прогрессивная теория оценивает это с точки зрения единения.
4. Другая клеточная доктрина игнорировала неклеточные структуры, временами они были приняты неодушевлёнными. Фактически в организме, помимо фибробластов, имеются многоядерные неклеточные структуры (синциты, симпласты) без каких-либо ядерных межклеточных элементов с возможностью метаболизма.

https://youtube.com/watch?v=ofNAGxyde0s

использованная литература

• Банч, Б. Х. и А. Хеллеманс. 2004 г. История науки и техники: путеводитель по великим открытиям, изобретениям и людям, которые их сделали, с незапамятных времен и до наших дней.. Бостон: Хоутон Миффлин. ISBN 0618221239.
• Датроше, М. Х. 1824 г. Recherches Anatomiques et Physiologiques sur la Structure Intime des Animaux et des Vegetaux, et sur Leur Motilite Париж: Chez J. B. Bailliere. Проверено 20 сентября 2008 года.
• Молденхауэр, Дж. Дж. П. 1812. Beyträge zur Anatomie der Pflanzen. Киль: Gedruckt in de Königlichen schulbuchdruckerey durch C.L. Wäser.
• Портер, Дж. Р. 1976. Антон ван Левенгук: 300-летие открытия бактерий. Бактериол. Ред. 40: 260–269. Проверено 20 сентября 2008 года.
• Тавассоли, М. 1980. Теория клетки: фундамент здания биологии. Am J Pathol. 98 (1): 44. Проверено 20 сентября 2008 г.
• Тревиранус, Л. С. 1811. Beyträge zur Pflanzenphysiologie. Геттинген, Х. Дитрих.
• Тернер, В. 1890. Теория клетки, прошлое и настоящее. J Anat Physiol. 24 (Pt 2): 253–287. Проверено 20 сентября 2008 года.

Функции клеток

Клетки имеют общие характеристики, но есть и такие, которые наделены специальными функциями. Хороший пример — это красные кровяные тельца. Свой цвет они приобретают благодаря присутствию гемоглобина — молекулы, которая распространяет по телу кислород. У нервных клеток совершенно другая структура: они напоминают проволоку для передачи электрических сигналов, а клетки костей окружены сетью кристаллов фосфата кальция, которые придают им прочность. Все они рождаются из неспециализированных стволовых клеток, способных трансформироваться или видоизменяться в любой тип клеток, необходимый телу.

Теодор Шванн разработал базовый принцип клеточной теории: все живые существа состоят из клеток. Предложенная им классификация клеток разных видов заложила основы современной гистологии.

Поделиться ссылкой

Основания учения о клетках

В литературе можно найти разное количество постулатов прогрессивного клеточного учения, абсолютная версия имеет 5 оснований:

1. Клеткой считается самая короткая (элементарная) актуальная типовая система, проводящая размножение, формирование и функционирование организмов. Неклеточные структуры нельзя назвать живыми.
2. Функциональные единицы образуются только методом разделения.
3. Химический состав и вид структурных единиц всех организмов по доказательству идентичны.
4. Многоклеточный организм расширяется методом разделения одной или нескольких первичных фибробластов.
5. Подобная клеточная структура организмов говорит об одном источнике их происхождения.

Несмотря на большое разнообразие организации известных организмов (бактерий, растений и животных), их необычное сходство на клеточном уровне может отразить единство живого мира.

Роберт Гук (1635-1702)

Этот добродетельный английский ученый не только делал открытия в области биологии, но также интересовался физикой и астрономией.

В 1665 году он представил Лондонскому королевскому обществу свою книгу под названием «Микрография или некоторые физиологические описания миниатюрных тел через увеличительное стекло» (из английской Micrographia или Некоторые физиологические описания миниатюрных тел через увеличительное стекло).

В этой книге Гук выделяет наблюдения, которые он сделал на пробковом листе, в котором он идентифицировал единицы, похожие на «клетки», которые он назвал «клетками». При 30-кратном увеличении Гук наблюдал такую ​​же картину у других растений и в костях некоторых животных, предполагая, что живые ткани состоят из одних и тех же «пор» или «клеток».

Критика трудов

Отметим, что общетеоретические взгляды этого ученого встретили ряд возражений. Это в особенности касалось «персонификации клетки», то есть представления о том, что сложный организм является «клеточной федерацией». Кроме того, ученый раскладывал сумму жизненных единиц на «округи и территории», что расходилось с представлениями Сеченова о роли нервной системы, которая осуществляет регулирующую деятельность. Сеченов считал, что Вирхов отрывает от среды отдельный организм. Болезнь, полагал он, нельзя рассматривать лишь как нарушение жизненных функций той или иной группы клеток. А вот С. П. Боткин был поклонником теории Вирхова.

Открытие клеточного ядра. Шлейден и его теория цитогенеза

В состав жилок листа входят волокна, придающие механическую прочность, и проводящие ткани, элементы которых обеспечивают транспорт растворов. Следовательно, лист (орган растения) образован разными тканями, клетки которых выполняют определённые функции.

5. До 1830-х гг. было распространено мнение о том, что клетки — это «мешочки» с питательным соком, при этом главной частью клетки считалась её оболочка. Чем могло быть обусловлено такое представление о клетках? Какие открытия способствовали изменению представлений о строении и функционировании клеток?

Увеличительная способность микроскопов того времени не позволяла детально изучить внутреннее содержимое клеток, однако их оболочки были хорошо различимы

Поэтому учёные обращали внимание прежде всего на форму клеток и строение их оболочек, а внутреннее содержимое считали «питательным соком»

Изменению сложившихся представлений о строении и функционировании клеток в первую очередь способствовали работы Я. Пуркине (обнаружил ядро в яйцеклетке птиц, ввёл понятие «протоплазма») и Р. Броуна (описал ядро в клетках растений, пришёл к выводу, что оно является обязательной частью растительной клетки).

6. Докажите, что именно клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живых организмов.

Клетка является обособленной, наименьшей по размерам структурой, обладающей всеми основными признаками живого: обменом веществ и энергии, саморегуляцией, раздражимостью, способностью расти, развиваться и размножаться, хранить наследственную информацию и передавать её дочерним клеткам при делении. У отдельных компонентов клетки все эти свойства в совокупности не проявляются. Из клеток состоят все живые организмы, вне клетки нет жизни. Поэтому клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живых организмов.

7*. Размеры большинства растительных и животных клеток составляют 20—100 мкм, т. е. клетки являются довольно мелкими структурами. Чем обусловлены микроскопические размеры клеток? Объясните, почему растения и животные состоят не из одной (или нескольких) огромных клеток, а из множества мелких.

Для поддержания жизнедеятельности клетка должна постоянно обмениваться веществами с окружающей её средой. Потребности клетки в поступлении питательных веществ, кислорода, в выведении конечных продуктов обмена определяются её объёмом, а интенсивность транспорта веществ зависит от площади поверхности. Таким образом, с увеличением размеров клеток, их потребности растут пропорционально кубу (х3) линейного размера (х), а транспорт веществ «отстаёт», т.к. увеличивается пропорционально квадрату (х2). Как следствие в клетках тормозится скорость протекания процессов жизнедеятельности. Поэтому большинство клеток имеет микроскопические размеры.

Растения и животные состоят из множества мелких клеток, а не из одной (или нескольких) огромных потому что:

● Клеткам «выгодно» иметь мелкие размеры (причина этого освещена в предыдущем абзаце).

● Одной или нескольких клеток было бы недостаточно для выполнения всех специфических функций, лежащих в основе жизнедеятельности таких высокоорганизованных организмов, как растения и животные. Чем выше уровень организации живого организма, тем больше типов клеток входит в его состав и тем сильнее выражена клеточная специализация.

● В многоклеточном организме постоянно происходит обновление клеточного состава – клетки погибают и заменяются другими. Гибель одной (или нескольких) огромных клеток приводила бы к смерти всего организма.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез

Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д

После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by