Цитологія та клітинна теорія

Клітини - це структурні одиниці організмів. Вперше цей термін вжив Роберт Гук в 1665 році. До XIX століття зусиллями багатьох вчених (особливо Маттіаса Шлейдена і Теодора Шванна) склалася клітинна теорія. Її основними положеннями були наступні твердження:

- клітина - основна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

- клітини всіх організмів подібні за своєю будовою, хімічним складом, основним проявам життєдіяльності;

- кожна нова клітина утворюється в результаті поділу вихідної (материнської) клітини;

в багатоклітинних організмах клітини спеціалізовані по виконуваної ними функції і утворюють тканини. З тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою і підпорядковані системам регуляції.

Практично всі тканини багатоклітинних організмів складаються з клітин. З іншого боку, слизовики складаються з нерозділеного перегородками клітинної маси з безліччю ядер. Подібним чином влаштована і серцевий м'яз тварин. Ряд структур організму (раковини, перлини, мінеральна основа кісток) утворені не клітинами, а продуктами їх секреції.

Дрібні організми можуть складатися всього лише з сотень клітин. Організм людини включає в себе 1014 клітин. Найменша з відомих зараз клітин має розмір 0,2 мкм, найбільша - неоплодотворенное яйце епіорніса - важить близько 3,5 кг. Типові розміри рослинних і тваринних клітин складають від 5 до 20 мкм. При цьому між розмірами організмів і розмірами їх клітин прямій залежності зазвичай немає.

70-80% маси клітини - це вода.

Для того, щоб підтримувати в собі необхідну концентрацію речовин, клітина повинна бути фізично відділена від свого оточення. Разом з тим, життєдіяльність організму передбачає інтенсивний обмін речовин між клітинами. Роль бар'єру між клітинами грає плазматична мембрана.

Внутрішня будова клітини довгий час було загадкою для вчених; вважалося, що мембрана обмежує протоплазму - якусь рідину, в якій і відбуваються всі біохімічні процеси. Завдяки електронній мікроскопії таємницю протоплазми вдалося розкрити, і зараз відомо, що всередині клітини є цитоплазма, в якій присутні різні органели, і генетичний матеріал у вигляді ДНК, зібраний, в основному, в ядрі (в еукаріот).

Будова клітини є одним з важливих принципів класифікації організмів. У наступних параграфах ми спочатку розглянемо структури, загальні для рослинних і тваринних клітин, потім характерні особливості клітин рослин і доядерних організмів. Закінчиться цей розділ розглядом принципів поділу клітини.

Вивченням клітин займається цитологія.

Структура клітини тваринного

Структура клітини рослини

Антоні ван Левенгук встановив, що речовина, що знаходиться всередині клітини, належним чином організовано. Він першим виявив клітинні ядра. На цьому рівні уявлення про клітці проіснувало ще понад 100 років.

Вивчення клітини прискорилося в 1830-х роках, коли з'явилися вдосконалені мікроскопи. У 1838-1839 ботанік Маттіас Шлейден і анатом Теодор Шванн практично одночасно висунули ідею клітинної будови організму. Т. Шванн запропонував термін «клітинна теорія» і представив цю теорію наукової спільноти. Виникнення цитології тісно пов'язане зі створенням клітинної теорії - найширшого і фундаментального з усіх біологічних узагальнень. Згідно клітинної теорії, всі рослини і тварини складаються з подібних одиниць - клітин, кожна з яких має всі властивості живого.

Найважливішим доповнення клітинної теорії стало твердження знаменитого німецького натураліста Рудольфа Вірхова, що кожна клітина утворюється в результаті поділу іншої клітини.

У 1870-х роках були відкриті два способи поділу клітини еукаріот, згодом названі мітоз і мейоз. Вже через 10 років після цього вдалося встановити головні для генетики особливості цих типів розподілу. Було встановлено, що перед митозом відбувається подвоєння хромосом і їх рівномірний розподіл між дочірніми клітинами, так що в дочірніх клітинах зберігається колишнє число хромосом. Перед мейозом хромосом також подвоюється, але в першому (редукційний) розподілі до полюсів клітини розходяться двухроматідние хромосоми, так що формуються клітини з гаплоїдний набором, число хромосом в них в два рази менше, ніж в материнській клітині. Було встановлено, що число, форма і розміри хромосом - каріотип - однаково в усіх соматичних клітинах тварин даного виду, а число хромосом в гаметах в два рази менше. Згодом ці цитологічні відкриття лягли в основу хромосомної теорії спадковості.

Цітологіянаука про клітинах - структурних і функціональних одиницях майже всіх живих організмів

У багатоклітинних організмі все складні прояви життя виникають в результаті координованої активності складових його клітин. Завдання цитолога - встановити, як побудована жива клітина і як вона виконує свої нормальні функції. Вивченням клітин займаються також патоморфології, але їх цікавлять зміни, що відбуваються в клітинах під час хвороби або після смерті. Незважаючи на те, що вченими давно вже було накопичено чимало даних про розвиток і будову тварин і рослин, тільки в 1839 були сформульовані основні концепції клітинної теорії і почався розвиток сучасної цитології.

Клітини - це найдрібніші одиниці живого, про що наочно свідчить здатність тканин розпадатися на клітини, які потім можуть продовжувати жити в «тканинної» або клітинної культури і розмножуватися подібно крихітним організмам. Згідно клітинної теорії, все організми складаються з однієї або багатьох клітин. З цього правила є кілька винятків. Наприклад, в тілі слизовики (міксоміцетів) і деяких дуже дрібних плоских хробаків клітини не відокремлені один від одного, а утворюють більш-менш злиту структуру - т.зв. синцитій. Однак можна вважати, що така будова виникло вдруге в результаті руйнування ділянок клітинних мембран, що були у еволюційних предків цих організмів. Багато гриби ростуть, утворюючи довгі ниткоподібні трубки, або гіфи. Ці гіфи, часто розділені перегородками - септах - на сегменти, теж можна розглядати як своєрідні витягнуті клітини. З однієї клітини складаються тіла протистов і бактерій.

Між бактеріальними клітинами і клітинами всіх інших організмів існує одна важлива відмінність: ядра і органели ( «маленькі органи») бактеріальних клітин не оточений мембранами, і тому ці клітини називають прокариотическими ( «доядернимі»); всі інші клітини називають еукариотическими (з «справжніми ядрами»): їх ядра і органели укладені в мембрани. У цій статті розглядаються тільки еукаріотичні клітини.