Вклад в медицину и биологию
Рудольф Вирхов является основателем так именуемой концепции клеточной (целлюлярной) патологии, согласно которой все болезненные процессы в организме сводятся к изменениям на клеточном уровне.
Ученый впервые установил гистолого-физиологическую природу многих болезненных процессов эмболии, тромбоза, белокровия, амилоидного перерождения внутренних органов, бугорчатки, трихиноза, английской болезни (рахита). Медик разъяснил строение множества органов и тканей, установил сократительность хрящевых и лимфатических клеток, описал зависимость сращения швов и формы черепа и пр.
Врач изучал и глистные инвазии. Вирхов описал жизненный цикл паразита Trichinella spiralis. Он установил, что заражение людей трихинеллой происходит через зараженную свинину. В связи с этим, в Берлине начали проводиться санитарные экспертизы мяса.
Вирхов считал, что рак вызывается хроническим раздражением в тканях (т.н. теория раздражения или ирритационная теория происхождения опухолей). Согласно данной теории, причиной многих опухолей является влияние на ткань физических и химических раздражителей (травм, ионизирующей радиации, химических веществ органического и неорганического происхождения и пр.) Теорию хорошо иллюстрирует рак профессионального происхождения у людей. Данная концепция дает возможность внедрять меры по профилактике некоторых опухолей, однако не объясняет механизма трансформации здоровых клеток в опухолевые, проблему врожденных опухолей и т.п.
Биологическая мембрана
Схема строения биологической мембраны: 1 — гидрофильные концы липидных молекул; 2 — гидрофобные концы липидных молекул; 3 — периферические белки; 4 — полуинтегральные белки; 5 — интегральные белки; 6 — гликокалис.
Эукариотическая клетка представляет собой элементарную живую систему, состоящую из трех основных структурных компонентов оболочки, цитоплазмы и ядра.
Биологическая (элементарная) мембрана имеет толщину 6 — 10 нм и при рассмотрении под электронным микроскопом выглядит трехслойной. Наружный и внутренний слои мембраны (темные) образованы молекулами белков, а средний (светлый) – бимолекулярным слоем липидов (преимущественно фосфолипиды). Липидные молекулы расположены строго упорядоченно: гидрофильные концы молекул обращены к белковым слоям, а гидрофобные – друг к другу. Белковые молекулы по отношению к липидному слою могут располагаться по-разному: большинство их находится на наружной и внутренней поверхностях билипидного слоя (периферические белки), часть молекул пронизывает один слой липидных молекул (полуинтегральные белки), а часть – оба слоя липидных молекул (интегральные белки). Такая структура мембран обеспечивает их свойства:
- пластичность;
- полупроницаемость;
- способность самозамыкаться.
Биологическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, которая обусловлена особенностями ее строения. Большинство интегральных белковых молекул, пронизывающих оба липидных слоя, являются ферментами. Они образуют гидрофильные поры, через которые проходят водорастворимые вещества. В липидном слое мембран могут растворяться и проходить через них гидрофобные вещества.
Большую роль в обеспечении избирательного поступления веществ через мембраны играет надмембранный комплекс – гликокаликс (преимущественно разветвленные молекулы гликопротеинов, распопоженные на поверхности мембран), большинство из которых представляют собой рецепторы, воспринимающие («узнающие») определенные химические вещества, окружающие клетку. Гликокаликс обеспечивает взаимоотношения клеток многоклеточного организма, иммунный ответ и другие реакции.
Функции биологической мембраны:
- структурная – является структурным компонентом плазмалеммы‚ большинства органоидов и кариолеммы;
- разделительная – разделяет цитоплазму клетки на отдельные отсеки;
- транспортная – обеспечивает транспорт веществ;
- рецепторная – узнает определенные вещества;
- ферментативная – некоторые белки мембран являются ферментами.
Читайте: Кожа человека – состав, строение, функции и гигиена #42
Значение клеточной теории
Ее значение заключается в нескольких ключевых областях:
- 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.
- 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.
- Эволюционные последствия: Она предполагает, что все живые существа имеют общего предка, и что разнообразие жизни можно объяснить постепенным накоплением генетических изменений с течением времени.
- 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.
- 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.
- 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 клеточной теории
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 .
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, . 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 . А в 1830 году английский ботаник 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.
История открытия клеток[править | править код]
- Основная статья: Клеточная теория
Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «келья, ячейка, клетка»). В 1675 году итальянский врач М. Мальпиги, а в 1682 году — английский ботаник Н. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, —) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы (инфузории, амёбы, бактерии). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки — эритроциты и сперматозоиды. Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В —1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учёный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в ввёл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое. Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецким зоологом Т. Шванном и М. Шлейденом и включала в себя три положения. В 1858 году Рудольф Вирхов дополнил её ещё одним положением, однако в его идеях присутствовал ряд ошибок: так, он предполагал, что клетки слабо связаны друг с другом и существуют каждая «сама по себе». Лишь позднее удалось доказать целостность клеточной системы.
В 1878 году русским учёным И. Д. Чистяковым открыт митоз в растительных клетках; в 1878 году В. Флемминг и П. И. Перемежко обнаруживают митоз у животных. В 1882 году В. Флемминг наблюдает мейоз у животных клеток, а в 1888 году Э. Страсбургер — у растительных.
Современная клеточная теория
Идеи Шванна, Шлейдена, Вирхова и других создателей и авторов этой теории, хотя и были передовыми и революционными как для своего времени, тем не менее, сейчас им уже почти два века, и с тех пор развитие науки в этом направлении продвинулось еще дальше. О чем же нам говорят основные положения современной клеточной теории? Вот о чем:
И вполне возможно, что в будущем клеточная теория получит еще большее развитие, учеными биологами будут найдены новые не известные ранее складовые части клетки, будут открыты новые механизмы ее работы, ведь клетка хранит в себе еще немало тайн и загадок. А наиболее интересная загадка, которую хранит в себе клетка – это проблема ее старения (и впоследствии умирания), и если ученым удастся ее решить, хотя бы частично, как знать, насколько смогла бы увеличиться продолжительность человеческой жизни, но это уже тема для другой статьи.
Современная клеточная теория
Со времени основания клеточной теории осуществлялось развитие учения о клетке как элементарной микроскопической структуре организма. К первой половине 20 века стало ясно первоочередное значение клеточных структур в передаче наследственной информации. Благодаря успехам микроскопической техники обнаружено сложное строение клетки, описаны ее части и их функции. Описан способ образования новых клеток путем деления материнской клеточной структуры.
Все открытия в цитологии были учтены при разработке положений современной клеточной теории.
Рассмотрим сложившиеся к настоящему времени основные положения клеточной теории.
Первое положение клеточной теории изложено еще Теодором Шванном и лишь немного претерпело изменения. Ученый утверждал, что растительный и животный организм состоит из клеточных структур. Со временем науке стали известны и другие царства живых организмов. Поэтому данное положение было сформулировано по-иному.
В чем же суть первого положения современной клеточной теории? Всем известно,что организмы обладают клеточным строением, помимо этой структуры жизнь не существует. Сейчас известны только одни неклеточные существа – вирусы, однако к жизнедеятельности они способны только при проникновении внутрь клетки.
Причем согласно клеточной теории клетка считается функциональной единицей, то есть она способна жить, питаться, осуществлять обмен веществ. В этом она сравнима с целым организмом.
Второе утверждение клеточной теории говорит о том, что клетки обладают единым планом строения, то есть у всех клеточных структур есть оболочка, ядро, цитоплазма, а также другие части. Им характерен одинаковый состав,представленный такими веществами как белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты. Соответственно, при таком сходстве сохраняется и единый принцип жизнедеятельности.
Третий постулат современной клеточной теории сформулирован еще Рудольфом Вирховым. Именно он утверждал, что клетки могут появляться только из других таких же структур. В дальнейшем это подтвердилось наукой и до настоящего времени иных способов образования клеток не выявлено.
Согласно клеточной теории клетка – это основная единица организмов, хотя она способна и к самостоятельной жизнедеятельности. Действительно, мы знаем, что существуют одноклеточные существа, где клетка исполняет роль целого организма. На клеточном уровне обнаруживаются все свойства живого: способность к саморегуляции, размножение, рост и развитие, обмен веществ. Однако в многоклеточном организме, каждая группа клеток совершает какие-то специфические функции. Такое разделение функций в организме способствовало появлению значительных возможностей для адаптации к среде обитания.
В чем же значение теории клеточного строения организмов для человечества?
Очень хорошо оценил ее роль Ф.Энгельс, обозначив клеточную теорию как одно из главнейших достижений человечества наряду с законом сохранения энергии и эволюционной теорией. В своих трудах он писал, что данное открытие позволило понять единство развития всех живых существ. Однако, клетки способны видоизменяться и это явилось толчком эволюции организмов.
Клеточная теория имела большое значение для становления материалистических представлений в биологии и медицине. Благодаря полученным знаниям развиваются новые области науки – биотехнология, нанотехнология, клеточная инженерия, селекция микроорганизмов.
Политическая деятельность
На политический путь Вирхов был приведен не жаждой славы, а гуманным чувством. Во время поездки в Верхнюю Силезию, о которой сказано выше, он пришёл к убеждению, что «врачи — естественные адвокаты бедных, и значительная часть социального вопроса входит в их юрисдикцию». С тех пор наука и политика шли у Вирхова параллельно, соединяясь в одно целое в области общественной медицины. Чтобы способствовать развитию санитарного дела, он стал принимать участие в выборных городских учреждениях. Усилия Вирхова в этом отношении увенчались полным успехом. Германские правительства вняли его красноречивым увещеваниям и принялись постепенно осуществлять его планы по санитарной части. Благодаря его неутомимой деятельности Германия и в особенности города её достигли мало-помалу той высокой степени совершенства в санитарном отношении, на какой они стояли к 1890-м годам. Особенно многим был обязан ему Берлин, в муниципальном управлении которого он участвовал с 1859 года .
Сюда относятся его сочинения:
- «Kanalisation oder Abfuhr» (Берлин, );
- «Reinigung und Entwässerung Berlins» (Берлин, 1870-1879);
- «Die Anstalten der Stadt Berlin für die öffentliche Gesundheitspflege» (Берлин, ).
Наряду с участием в городском самоуправлении стоит его деятельность в парламенте, где опять-таки санитарные вопросы составляли как бы его личную специальность; но и в обсуждении вопросов общеполитических он принимал весьма видное участие. Избранный в депутаты прусского сейма тотчас по возвращении своем из Вюрцбурга, он в том же 1856 году стал одним из основателей и вождей прогрессистской партии, впоследствии соединившейся с сецессионистами и превратившейся в партию свободомыслящих. Своим влиянием на ход дел эта партия в значительной степени обязана Вирхову, неуклонной твердости его в убеждениях, неутомимой его деятельности и безупречной чистоте его имени, которого никогда не смела коснуться клевета. Во время известного конфликта прусского правительства с сеймом (1862-1866) Вирхов был одним из главным вождей оппозиции .
После создания Германской империи Вирхов на время удалился с политической арены. Громкие победы германского оружия его не увлекали, в благодетельность империи, железом и кровью объединившей германский народ, он не верил. «Я не гожусь теперь, — говорил он депутациям избирателей, неоднократно просившим его принять депутатские полномочия, — в представители страны; при существующем её настроении мне нечего делать в парламенте. Может быть, я доживу до того времени, когда мой голос опять понадобится народу; тогда я явлюсь, если он позовет меня, но теперь нет». Это время наступило в начале 1880-х годов, в самый разгар реакционной политики
Критика теории Дарвина
Рудольф Вирхов был противником теории эволюции Дарвина. 22 сентября 1877 году он выступил перед большой аудиторией в Мюнхене. В докладе он выразил свое несогласие с преподаванием теории эволюции в школах, утверждал, что она была еще недоказанной гипотезой, и ей не хватало эмпирических оснований. Медик был одним из ведущих оппонентов на дебатах по вопросу касаемо подлинности неандертальца, обнаруженного в 1856 году.
| Знаменитые медики всех времён | |
|---|---|
| Австрийские | Адлер Альфред • Ауэнбруггер Леопольд • Брёйер Йозеф • Ван Свитен • Гаен Антониус • Селье Ганс • Фрейд Зигмунд |
| Античные | Абу Али ибн Сина (Авиценна) • Асклепий • Гален • Герофил • Гиппократ |
| Британские | Браун Джон • Гарвей Уильям • Дженнер Эдвард • Листер Джозеф • Сиденгам Томас |
| Итальянские | Кардано Джероламо • Ломброзо Чезаре |
| Немецкие | Бильрот Христиан • Вирхов Рудольф • Вундт Вильгельм • Ганеманн Самуэль • Гельмгольц Герман • Гризингер Вильгельм • Грэфенберг Эрнст • Кох Роберт • Крепелин Эмиль • Петтенкофер Макс • Эрлих Пауль • Эсмарх Иоганн |
| Российские | Амосов Н. М. • Бакулев А.Н. • Бехтерев В.М. • Боткин С.П. • Бурденко Н.Н. • Данилевский В.Я. • Захарьин Г.А. • Кандинский В.Х. • Корсаков С.С. • Мечников И.И. • Мудров М.Я. • Павлов И.П. • Пирогов Н.И. • Семашко Н.А. • Сербский В.П. • Сеченов И.М. • Склифосовский Н.В. • Фёдоров С.Н. • Филатов В.П. |
| Французские | Бернар Клод • Биша Мари-Франсуа • Бруссе Франсуа-Жозеф • Галль Франц Йозеф • Корвизар Жан • Ларрей Доминик • Лаэннек Рене • Льебо Амбруаз Огюст • Пастер Луи • Паре Амбруаз • Пинель Филипп • Рабле Франсуа • Рише Шарль-Роберт • Шарко Жан-Мартэн |
| Разные | Бантинг Фредерик • Бургав Герман • Везалий Андреас • Гассер Герберт • Гораций Уэллс • Земмельвейс Игнац • Мортон Уильям • Кинси Альфред • Парацельс • Пуркине Ян • Ференци Шандор • Юнг Карл |
Биография
Рудольф Вирхов родился в городке Шифельбейне в прусской провинции Померании (сейчас город Свидвин в Польше). Его отец занимался торговлей. Вирхов учился в медико-хирургическом институте Фридриха-Вильгельма (Берлин). В 1843 году он поступил сначала ассистентом, а потом стал проректором в берлинской клинике Шарите. Первую свою научную работу (описание лейкемии) ученый опубликовал в 1845 году.
В 1847 году стал преподавателем и основал вместе с молодым ученым Бенно Рейнхардтом журнал, посвященный вопросам патологической анатомии и физиологии человека. Сейчас этот журнал выходит под наименованием «Вирховский архив».
Имя Вирхова приобрело заслуженную известность в научных кругах. Но широкой общественности оно стало известно лишь после командировки ученого в Верхнюю Силезию, где стремительно распространялась эпидемия тифа. Властям было нужно, чтобы эпидемия была изучена в научном аспекте. 20 февраля 1848 года Вирхов и доктор Барец выехали в путь. Уже 15 марта ученый предоставил Обществу научной медицины в Берлине «Сообщения» об эпидемии тифа, которые занимали 190 страниц.
В то время разразилась революция против правительства, Вихров играл в ней активную роль и попал в немилость властей. В результате этих событий Рудольф покинул Берлин и отправился в университет Вюрцбурга, где работал на кафедре патологической анатомии.
В 1856 году Рудольф Вихров вернулся в столицу со званием профессора патологической анатомии, терапии и общей патологии. Он стал директором заново учрежденного патологического института.
Похоронен в Шенеберге (район Берлина).
Биография
Родился в рабочей семье.
Окончив курс в в 1843 году , Рудольф Вирхов сначала поступил ассистентом, а затем стал прозектором при берлинской больнице Шарите .
В 1847 году получил право преподавания и вместе с Бенно Рейнхардтом
основал журнал «Archiv für pathol. Anatomie u. Physiologie u. für klin. Medicin», пользующийся ныне всемирной известностью под именем Вирховского Архива.
В 1891 году вышел 126 том этого издания, содержащего более 200 статей самого Вирхова и представляющего живую полувековую историю важнейших приобретений медицинской науки.
Похоронен в Берлине, в Шенебурге.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Самая большая из известных клеток — яйцо страуса, диаметр которого может достигать 17 сантиметров.
- 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.
Основные положения клеточной теории Шванна и Шлейдена
Большой вклад в развитие клеточной теории на этом этапе был сделан немецкими учеными Т. Шванном и М. Шлейденом, которые в частности сформулировали основные постулаты клеточной теории, вот они:
- Все без исключения организмы состоят из маленьких одинаковых частей – клеток, которые растут и развиваются по одним и тем же законам.
- Общий принцип развития элементарных частей организма – клеткообразование.
- Каждая клетка представляет собой сложный биологический механизм и является своего рода отдельным индивидом. Совокупность же клеток образует ткани.
- В клетках происходят разные процессы, такие как возникновение новых клеток, увеличение клеток в размерах, утолщение их стенок и так далее.
Пожалуй, тут заключена основная суть клеточной теории.