Кто открыл клеточное ядро и когда его обнаружили

Содержание

Маттиас шлейден Он был немецким ботаником, родившимся в Гамбурге в 1804 году. Его главным вкладом в науку было развитие с Теодором Шванном теории клеток, которая гласила, что клетки являются основой всех живых существ.

Хотя он изучал право, Шлейден посвятил большую часть своей жизни ботанике. В этой области он выступал против метода исследования своего времени, поскольку, по его словам, он был посвящен только описанию и названию различных растений.

Его исследования растений основывались на исследованиях микроскопического состава различных видов. Сначала Шлейден утверждал, что рост растений происходит за счет генерации новых клеток, начиная с ядер старых.

Эта гипотеза оказалась ошибочной, но фундаментальным было установить, что клетки являются структурной единицей, общей для всех растений. Несколько позже Шванн пришел к такому же выводу о клетках животных, объединив зоологию и ботанику в рамках одной теории.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Маццарелло, П. (1999). Объединяющая концепция: история клеточной теории. Природа клеточной биологии, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Введение в ботанику (№ 580 N117i). Пирсон.
4. Рибатти, Д. (2018). Историческая справка о клеточной теории. Экспериментальные исследования клеток, 364 (1), 1-4.
5. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
6. Вильянуэва-младший (1970). Живая клетка.
7. Уилли, Дж. М., Шервуд, Л., и Вулвертон, С. Дж. (2008). Прескотт, Харли и микробиология Кляйна. McGraw-Hill Высшее образование.

Луи Пастер (1822-1895)

Именно этот французский микробиолог окончательно отказался от теории спонтанного зарождения благодаря экспериментам, проведенным им в 1850-х годах, в которых он продемонстрировал, что размножение одноклеточных организмов происходит из уже существующих организмов.

Его твердое убеждение привело его к разработке экспериментальной процедуры, с помощью которой он продемонстрировал, что «мясной бульон» можно стерилизовать, кипятя его в колбе с «гусиной шеей», способной «улавливать» частицы пыли и других загрязнителей, прежде чем они добраться до дна контейнера.

Пастер показал, что если бульон кипятился, а затем горлышко колбы было сломано и оставалось на воздухе, то в конечном итоге он становился загрязненным, приобретая мутный вид из-за микробного загрязнения.

Важно подчеркнуть, что другие авторы, такие как Карл Бенда (1857–1933) и Камило Гольджи (1843–1926) (среди прочих), позже внесли важный вклад в прояснение внутренней структуры эукариотических клеток, описывая их основные органеллы и их функции

Положения

Основное положение клеточной теории состоит в том, что все живые существа состоят из подобных клеток. С развитием науки положения Шванна дополнялись и формировалась современная клеточная теория:

• клетки — морфофункциональная единица строения организмов (за исключением вирусов);
• все клетки сходны (гомологичны) по строению и химическому составу;
• клетки способны к метаболизму и саморегуляции благодаря работе органелл;
• клетки делятся исключительно делением;
• клетки многоклеточных организмов специализированы по своим функциям и объединяются в ткани и органы.

Рис. 2. Растительные клетки, бактерии, животные.

Вирусы – это неклеточные формы жизни. Однако свойства живых организмов проявляются после проникновения в клетку.

Шлейден и ботаника

Когда Шлейден прибыл в Берлин, этот город стал местом работы известных натуралистов, таких как Роберт Браун или Александр фон Гумбольдт. В то время было открыто несколько лабораторий, посвященных научным исследованиям.

Шлейден начал работать в одной из тех лабораторий, где он познакомился с Теодором Шванном, с которым установил определенную дружбу. Большая часть работы Шлейдена заключалась в анализе структуры растений с помощью микроскопа.

В то время ученый также начал вести уроки ботаники в Йенском университете. В 1838 году он опубликовал свою первую работу: Вклад в наши знания о фитогенезе. Главный тезис этой работы заключался в том, что все части растительных организмов состоят из клеток.

Это сделало Шлейдена первым ученым, установившим этот факт как принцип биологии.

§ 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.

История

Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-е годы натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали найденные в растениях «мешочки или пузырьки».

Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук проектировал и усовершенствовал микроскопы и, начиная с 1673 года, публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов, эритроцитов.

Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать только общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основу новой науки – цитологии.

Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, помогавших подробно изучать строение и поведение клетки. Настоящее признание цитологии произошло в начале XIX века.Несколько значимых дат на пути формирования клеточной теории:

• 1825 год – физиолог Ян Пуркине обнаруживает ядро в курином яйце;
• 1828 год – биолог Карл Бэр открыл и описал яйцеклетку человека как источник развития новой жизни;
• 1830 год – ботаник Франц Мейен описывает клетку как обособленную структуру, в которой протекает обмен веществ;
• 1831 год – ботаник Роберт Броун подробно описал ядро и установил, что оно является обязательной частью любой клетки;
• 1838 год – ботаник Маттиас Шлейден выявил, что все растительные ткани состоят из клеток;
• 1839 год – биолог Теодор Шванн установил, что организмы состоят из клеток, которые схожи по строению;
• 1855 год – врач Рудольф Вирхов определил, что клетки делятся.

Автором клеточной теории считается Шванн. Под влиянием работ Шлейдена (поэтому он считается соавтором) сформулировал основные положения клеточной теории, которые справедливы до сих пор. К концу XIX века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория, получившая научное признание, была дополнена.

ТОП-2 статьи

которые читают вместе с этой

Рис. 1. Теодор Шванн.

Несмотря на то, что Шлейден – вдохновитель Шванна, он выдвинул ошибочную теорию о том, что новая клетка появляется из ядра. Также Шлейден не признавал соответствия растительных и животных клеток.

Современные изменения в теории

Клеточную теорию сформулировали в современном виде лишь в конце XX века. Новые разработки в области гистологии, цитологии и биологии в целом способствовали ее дополнению. Благодаря работам Вирхова, Ферворна, Геккеля и Сеченова появилась новая возможность понимания устройства мира. Согласно современной трактовке, клеточная теория содержит следующие положения:

1. Клетка — единственная элементарная единица структуры всего живого, кроме вирусов. Последние — достоверные неклеточные формы жизни. Хоть их появление и связывают с клеткой (ученые выявили схожесть геномов). Признаки живого могут проявлять и вирусы, находясь внутри организма (по аналогии с паразитами).
2. Существует множество клеточных существ: прокариотов и эукариотов. Первых еще называют доядерными организмами, а последние соответственно ядерными. К прокариотам относят бактерий (и архибактерий), а к эукариотам — всех остальных. Главное отличие последних: наличие ядра, окруженного митохондриями. Эукариоты — самые высокоразвитые организмы по сравнению с бактериями и вирусами.
3. Главный признак любых клеток: гомологичность. Согласно этому утверждению, любые элементарные единицы всего живого сходны по строению и основным свойствам.
4. Клетки — единицы, способные размножаться. Причем этот процесс происходит за счет удвоения цепочки ДНК. Причем у прокариотической и эукариотической клеток способность делиться отличается.
5. Многоклеточный организм — теперь сложная структура. Это абсолютно новая система взаимодействующих друг с другом тканей и органов. Причем они подвержены не только химическому и нервному влиянию, но и гуморальному. Иными словами: молекулярный аспект играет важную роль.

Значение

Положения клеточной теории имеют большое значение для эволюционного учения. Клетка, как структурная единица всего живого, объединяет биосферу и подтверждает единое происхождение живых существ.

Значение создания клеточной теории важно для развития медицины, селекции, генетики и образования новых наук:

• биохимии;
• молекулярной биологии;
• биофизики;
• биоэтики;
• биоинформатики.

Современные методы цитологии позволяют рассматривать срез ресничек простейших, следить за процессами, происходящими в клетке, создавать модели органелл и молекул.

Рис. 3. Современные методы цитологии.

Что мы узнали?

Кратко о клеточной теории, её истории и положениях. Основная сущность теории: все организмы состоят из структурных единиц – клеток. Создателями теории признаются немецкие биологи Шванн и Шлейден. Выдвинутая теория отразилась на дальнейшем развитии цитологии и играла важную роль в развитии генетики, молекулярной биологии, селекции.

Современная 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:

• Клеточная структура является, хотя и главной, но не единственной формой существования жизни. Так как помимо клеток есть еще и вирусы (открытые русским ученым Дмитрием Ивановским в 1892 году), которые, по сути, клетками не являются, но только свои свойства могут проявлять внутри клеток, проникая в них аки паразит.
• Существует два типа клеток: прокариотические, не имеющие ограниченного мембранами ядра и эукариотические, имеющие ядро, мембрану, все как положено порядочной клетке. К эукариотическим клеткам относятся клетки растений и животных, к клетками прокариотическим – клетки бактерий и архебактерий. Таким образом, клетки растений и животных представляют собой условно биологические системы более высокого уровня организации, чем клетки бактерий.
• Клеточная теория прошлого рассматривала живой организм как некую суму клеток, чем игнорировалась целостность организма. Современная клеточная теория рассматривает эту сумму через призму целостности организма.
• Также догматическая клеточная теория прошлого игнорировала особенности неклеточных структур в организме, и даже порой признавала их неживыми. На самом же деле в организме помимо собственно клеток есть многоядерные надклеточные структуры (синцитин, симпласты), безядерное межклеточное вещество, обладающее к тому же способностями к метаболизму. Современная клеточная теория занимается активным изучением этих элементов, так удалось выяснить, что синцитин и симпласты являются продуктом слияния клеток, а внеклеточное вещество образовалось в результате секреции клеток.

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.

Принципы клеточной теории

Клеточная теория — широко распространенное объяснение взаимоотношений между клетками и живыми существами. Теория клеток верна для всех живых существ, независимо от того, насколько они большие или маленькие, насколько простые или сложные. Поскольку согласно исследованиям, клетки являются общими для всех живых существ, они могут предоставлять информацию обо всем живом. А поскольку все клетки происходят из других клеток, ученые могут изучать клетки, чтобы узнать о росте, воспроизводстве и всех других функциях, которые выполняют живые существа. Изучая клетки и то, как они функционируют, вы можете узнать обо всех типах живых существ.

История

Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-х годах натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали «мешочки или везикулы», обнаруженные в растениях».

Голландский натуралист Энтони ван Левенгук спроектировал и усовершенствовал микроскопы, а начиная с 1673 г он публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов и эритроцитов.

Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать лишь общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основы новой науки — цитологии.

Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, которые помогли детально изучить строение и поведение клетки. Подлинное признание цитологии произошло в начале девятнадцатого века. Несколько знаменательных дат на пути к становлению клеточной теории:

• 1825 г. — физиолог Ян Пуркин обнаруживает ядро ​​в курином яйце;
• 1828 г. — биолог Карл Бэр открыл и описал яйцеклетку человека как источник развития новой жизни;
• 1830 г.: ботаник Франц Мейен описывает клетку как отдельную структуру, в которой происходит обмен веществ;
• 1831: Ботаник Роберт Браун подробно описал ядро ​​и обнаружил, что оно является неотъемлемой частью любой клетки;
• 1838: Ботаник Маттиас Шлейден обнаружил, что все ткани растений состоят из клеток;
• 1839 г. — биолог Теодор Шванн установил, что организмы состоят из клеток, имеющих сходное строение;
• 1855 г. — врач Рудольф Вирхов установил, что клетки делятся.

Шванн считается автором клеточной теории. Под влиянием работ Шлейдена (соавтором которых он считается) он сформулировал основные положения клеточной теории, действующие до сих пор. В конце 19 века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория была дополнена, получив научное признание.

Рис. 1. Теодор Шванн.

Хотя Шлейден был вдохновителем Шванна, он выдвинул ошибочную теорию о том, что новая клетка возникает из ядра. Кроме того, Шлейден не признавал соответствия клеток растений и животных.

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

Открытие деления клеток

Одновременно со статьей Шлейдена, натолкнувшей Шванна на мысль об универсальном способе образования клеток и тем самым сыгравшей важную роль в создании клеточной теории, вышла в свет работа Моля «О развитии устьиц» (1838), в которой описано деление клеток, предназначенных для образования замыкательных клеток устьиц. Ядер, как следует из рисунков в упомянутой работе, Моль не видел, ни в клетках устьиц, ни в материнских клетках спор Anthoceros, деление которых он описал годом позже. В начале 40-х годов реальные знания о способе возникновения клеток были столь скудны, что появлению фантастических описаний этих явлений не приходится удивляться. Так, А. Грисбах (1844) утверждал, что молодые клетки развиваются из зачатков свободно плавающих в соке старых клеток, а Г. Карстен (1843) принимал эндогенное возникновение клеток по типу многократного «вложения» одна в другую клеток последовательных поколений. Шлейдену и Шванну были известны ранее опубликованные работы Дюмортье (1832) и Моля (1835), в которых описывалось размножение клеток нитчатых водорослей путем деления, однако они не придавали значения этим описаниям.

С начала 40-х годов против шлейден-шванновской теории клеткообразования решительно выступали ботаники (Н. И. Железнов, Ф. Унгер, К. Негели) и зоологи (Р. Ремак, А. Келликер, Н. А. Варнек). Их исследования подготовили обобщение, сформулированное известным немецким патологом Р. Вирховым в виде афоризма: omnis cellula e cellula .

1. Кому принадлежит открытие клетки? Кто является автором и основоположником клеточной теории? Кто дополнил клеточную теорию принципом: «Каждая клетка – от клетки»?

Р. Вирхов, Р. Броун, Р. Гук, Т. Шванн, А. ван Левенгук.

Открытие клетки принадлежит Р. Гуку.

Принципом «Каждая клетка – от клетки» дополнил клеточную теорию Р. Вирхов.

2. Какие учёные внесли значительный вклад в развитие представлений о клетке? Назовите заслуги каждого из них.

● Р. Гук – открытие клетки.

● А. ван Левенгук – открытие одноклеточных организмов, эритроцитов, сперматозоидов.

● Я. Пуркине – открытие ядра в животной клетке.

● Р. Броун – открытие ядра в клетках растений, вывод о том, что ядро является обязательным компонентом растительной клетки.

● М. Шлейден – доказательства того, что клетка является основной структурной единицей растений.

● Т. Шванн – вывод о том, что все живые существа состоят из клеток, создание клеточной теории.

● Р. Вирхов – дополнение клеточной теории принципом «Каждая клетка – от клетки».

3. Сформулируйте основные положения клеточной теории. Какой вклад внесла клеточная теория в развитие естественнонаучной картины мира?

1. Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живых организмов, обладающая всеми признаками и свойствами живого.

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

3. Клетки образуются путём деления исходной материнской клетки.

4. В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов.

Клеточная теория оказала существенное влияние на развитие биологии и послужила фундаментом для дальнейшего развития многих биологических дисциплин – эмбриологии, гистологии, физиологии и др. Основные положения клеточной теории сохранили своё значение и по сей день.

4. Используя знания, полученные при изучении биологии в 6-9-м классах, на примерах докажите справедливость четвёртого положения клеточной теории.

Например, в состав внутренней (слизистой) оболочки тонкого кишечника человека входят клетки покровного эпителия, которые обеспечивают всасывание питательных веществ и выполняют защитную функцию. Клетки железистого эпителия секретируют пищеварительные ферменты и другие биологически активные вещества. Средняя (мышечная) оболочка образована гладкой мышечной тканью, клетки которой выполняют двигательную функцию, обусловливая перемешивание пищевых масс и их перемещение в сторону толстого кишечника. Наружная оболочка образована соединительной тканью, выполняющей защитную функцию и обеспечивающей прикрепление тонкого кишечника к задней стенке живота. Таким образом, тонкий кишечник образован различными тканями, клетки которых специализированы на выполнении тех или иных функций. В свою очередь, тонкий кишечник вместе с другими органами (пищеводом, желудком и т.д.) образует пищеварительную систему человека.

Покровные клетки кожицы листа выполняют защитную функцию. Замыкающие и побочные клетки образуют устьичные аппараты, обеспечивающие транспирацию и газообмен. Клетки хлорофиллоносной паренхимы осуществляют фотосинтез.

Создание клеточной теории

Рубеж 30-х и 40-х годов XIX в. ознаменовался фундаментальным обобщением, получившим название клеточной теории. Говоря о достижениях естествознания первой половины и середины XIX в., Ф. Энгельс на первое место выдвигал «три великих открытия»: наряду с доказательством сохранения и превращения энергии и эволюционной теорией Дарвина, Энгельс назвал клеточную теорию. «Покров тайны,— писал он,— окутывавший процесс возникновения и роста и структуру организмов, был сорван. Непостижимое до того времени чудо предстало в виде процесса, происходящего согласно тождественному по существу для всех многоклеточных организмов закону».

Клеточная теория, т. е. учение о клетках как образованиях, составляющих основу строения растительных и животных организмов, подготовлялась исподволь. Материалы для этого обобщения накапливались в исследованиях Я. Пуркине и его учеников, в особенности Г. Валентина, в работах школы И. Мюллера, в частности в трудах Я. Генле. С растительными клетками сравнивал клетки мальпигиева слоя эпидермиса Э. Гурльт (1835), а клетки роговицы—А. Донне (1837). Вместе с тем неоднократно отмечались и различия между клетками растительных и животных организмов. Даже Пуркине, наиболее близко подошедший к формулировке клеточной теории, считал, что «зернышки», из которых состоят ткани животных, не тождественны «клеткам» растений, так как у растительных клеток важным отличительным признаком является оболочка, окружающая клеточную полость, а у животных клетки лишены заметной оболочки и наполнены зернистым содержимым.