По-голямата част от клетките са микроскопично малки и не могат да се видят с просто око. Оказа се, че е възможно да видите клетка и да започнете да я изучавате само когато има изобретен микроскоп. Първите микроскопи се появяват в началото на 17 век. За научно изследванеМикроскопът е използван за първи път от английския учен Робърт Хук (1665 г.). Изследвайки тънки срезове корк под микроскоп, той видя множество малки клетки върху тях. Хук нарича тези клетки, разделени една от друга с плътни стени, клетки, използвайки за първи път термина „клетка“.

В последвалия период, който обхваща втората половина на 17 век, целия 18 век. И началото на XIX V. Микроскопът се подобряваше и се натрупваха данни за животински и растителни клетки. Към средата XIX векМикроскопът беше значително подобрен и стана известно много за клетъчната структура на растенията и животните. Основните материали за клетъчната структура на растенията по това време са събрани и обобщени от немския ботаник М. Шлейден.

Всички данни, получени за клетката, послужиха като основа за създаване клетъчна теорияструктурата на организмите, която е формулирана през 1838 г. от немския зоолог Т. Шван. Изучавайки клетките на животните и растенията, Шван открива, че те са сходни по структура и установява, че клетката е обща елементарна структурна единица на животински и растителни организми. Шван очерта теорията за клетъчната структура на организмите в класическата си работа „Микроскопски изследвания върху съответствието в структурата и растежа на животни и растения“.

В началото на миналия век известният учен акад Руска академияУчените Карл Баер откриха яйцеклетката на бозайник и показаха, че всички организми започват своето развитие от една клетка. Тази клетка е оплодена яйцеклетка, която се разделя, образува нови клетки, а от тях се образуват тъканите и органите на бъдещия организъм.

Откритието на Баер допълни клетъчната теория и показа това Клетката е не само структурна единица, но и единица на развитие на всички живи организми.

Изключително важно допълнение към клетъчната теория беше откритието на клетъчното делене. След откриването на процеса на клетъчно делене стана съвсем очевидно, че новите клетки се образуват чрез делене на съществуващи, а не възникват отново от неклетъчна материя.

Теорията за клетъчната структура на организмите включва и най-важните материали за доказване на единството на произхода, устройството и развитието на всичко органичен свят. Ф. Енгелс високо оцени създаването на клетъчната теория, поставяйки я по важност до закона за запазване на енергията и теорията естествен подборЧ. Дарвин.

ДА СЕ края на 19 век V. Микроскопът е усъвършенстван до такава степен, че става възможно да се изследват детайлите на клетъчната структура и са открити нейните основни структурни компоненти. В същото време започнаха да се натрупват знания за техните функции в живота на клетката. Оттогава датира появата на цитологията, която в момента представлява една от най-интензивно развиващите се биологични дисциплини.

Методи за изследване на клетките. Съвременната цитология разполага с множество и често доста сложни методи за изследване, които позволяват да се установят фини структурни детайли и да се идентифицират функциите на голямо разнообразие от клетки и техните структурни компоненти. Изключително важна роля в цитологичните изследвания продължава да играе светлинният микроскоп, който днес е сложен, усъвършенстван уред, осигуряващ увеличение до 2500 пъти. Но дори такова голямо увеличение далеч не е достатъчно, за да се видят фините детайли на клетъчната структура, дори ако вземем предвид секции с дебелина 5–10 mm. µm 1, боядисани със специални бои.

Абсолютно нова ерав изследването на клетъчната структура започва след изобретението електронен микроскоп, което дава увеличение от десетки и стотици хиляди пъти. Вместо светлина, електронният микроскоп използва бърз поток от електрони, а стъклените лещи на светлинния оптичен микроскоп са заменени в него електромагнитни полета. Електроните, летящи с висока скорост, първо се концентрират върху изследвания обект, а след това падат върху екран, подобен на телевизионен екран, на който можете или да наблюдавате увеличено изображение на обекта, или да го снимате. Електронният микроскоп е проектиран през 1933 г. и е особено широко използван за изследване на биологични обекти през последните 10-15 години.

За да бъдат изследвани в електронен микроскоп, клетките се подлагат на много сложна обработка. Приготвят се най-тънките срезове от клетки, чиято дебелина е 100–500 А. Само такива тънки срезове са подходящи за електронно микроскопско изследване поради ниската им пропускливост за електрони.

IN напоследъкВсе повече се използват химични методи за изследване на клетките. Специален клон на химията - биохимията - днес има много фини методи, които позволяват точно да се установи не само присъствието, но и ролята на химичните вещества в живота на клетката и целия организъм. Създадени са сложни устройства, наречени центрофуги, които развиват огромни скорости на въртене (няколко десетки хиляди оборота в минута). Използвайки такива центрофуги, можете лесно да отделите структурните компоненти на клетката един от друг, тъй като те имат различно специфично тегло. Този е много важен методдава възможност да се изучават отделно свойствата на всяка част от клетката.

Изследване на жива клетка най-фините структурии функции е много трудна задача и само комбинация от усилия и колосална работа на цитолози, биохимици, физиолози, генетици и биофизици направи възможно подробното изучаване на неговите структурни елементи и определянето на тяхната роля.

Основната структурна и функционална единица на всеки жив организъм е клетката. Само вирусите, чиято позиция в живата система не е напълно ясна, нямат клетъчна структура. Клетката може да съществува или като отделен (едноклетъчен) организъм (бактерии, протозои, много водорасли и гъби), или като част от тялото на многоклетъчни животни, растения и гъби. Но дори в рамките на най-големите организми, всяка от неговите милиарди клетки е относително независима и изпълнява специфична функция.

Историята на изучаването на клетките е неразривно свързана с развитието на изследователските методи, предимно с развитието на микроскопската технология. В края се появи първият прост микроскоп XVI век. Построен е в Холандия. За устройството на това увеличително устройствоизвестно е, че се състои от тръба, прикрепена към стойка и имаща две лупи. Първият, който разбира и оценява страхотна ценамикроскоп, е английският физик и ботаник Робърт Хук. Той е първият, който използва микроскоп за изследване на растителни и животински тъкани. През 1665 г. Робърт Хук за първи път описва структурата на някои растителни тъкани, по-специално корк, състояща се от малки клетки, ограничени от прегради, в есето „Микрография или някои физиологични описания на най-малките тела, направени с помощта на лупи“. Така клетката беше отворена. Изучавайки разрез, приготвен от корковата тапа и сърцевината на бъз, Р. Хук забеляза, че те включват много много малки образувания, подобни по форма на клетките на пчелна пита. Той им даде името клетка или клетка (фиг. 1). Терминът „клетка“ е установен в биологията, въпреки че Р. Хук не вижда самите клетки, а мембраните на растителните клетки.

С усилията на много учени, главно начин XIXи първата половина на 20 в., разг специална науказа клетката, наречена цитология.

Оптичният инструмент придобива значение като ценен научен инструмент благодарение на подобренията на известния холандски изследовател Антони ван Льовенхук. Неговият микроскоп позволява да се видят живи клетки при увеличение от 270 пъти.

"Биология. Обща биология. Базово ниво на. 10-11 клас." V.I. Сивоглазов (GDZ)

Истории за откриването и изследването на клетките. Клетъчна теория

Въпрос 1. Разкажете ни за историята на откриването на клетката.
Откриването на клетъчната структура на живите организми стана възможно благодарение на появата на микроскопа. Неговият прототип е изобретен през 1590 г. от холандския мелник за стъкло Захари Янсен. За първия микроскоп се знае, че се е състоял от тръба, прикрепена към стойка, и е имал две лупи.
Значението на микроскопа за изследване на структурата на срезове от растителни и животински обекти е оценено за първи път от английския физик и ботаник Робърт Хук. През 1665 г. върху срезове от корк той открива структури, наподобяващи пчелна пита, и ги нарича клетки или клетки. Въпреки това, Хук се заблуждава, като вярва, че клетките са празни, а живата материя е клетъчните стени.
Холандският натуралист Антони ван Льовенхук през втората половина на 17 век. подобри микроскопа и беше първият, който видя живи клетки. Той наблюдава и скицира редица протозои, сперма, бактерии, червени кръвни клетки и дори тяхното движение в капилярите.

Въпрос 2. Кой и кога за първи път е формулирал клетъчната теория?
Изследването на растителни и животински клетки направи възможно обобщаването на всички характеристики на тяхната структура. През 1838 г. М. Шлейден създава теорията за цитогенезата (образуването на клетки). Основната му заслуга е поставянето на въпроса за произхода на клетките в организма. През 1839 г. Т. Шван, въз основа на трудовете на М. Шлейден, създава клетъчната теория. Основни принципи на клетъчната теория (M. Schleiden и T. Schwann):
1) всички тъкани се състоят от клетки;
2) растителните и животинските клетки имат общи структурни принципи, т.к възникват по същите начини;
3) всяка отделна клетка е независима, а дейността на тялото е сумата от жизнената активност на отделните клетки.
Р. Вирхов също обръща голямо внимание на по-нататъшното развитие на клетъчната теория през 1858 г. Той не само събра всички многобройни разнородни факти, но и убедително показа, че клетките са постоянна структура и възникват само чрез възпроизвеждане на себеподобни - „всяка клетка произлиза от друга клетка в резултат на делене, точно както растението образувани от растение, а от животни животни”, т.е. откри клетъчното делене.

Въпрос 3. Списък съвременни разпоредбиклетъчна теория.
В наши дни цитологията, използваща постиженията на генетиката, молекулярната и физикохимичната биология, се развива много бързо. И въпреки че основните принципи на теорията на Т. Шван и М. Шлейден остават актуални, получените данни позволиха да се формират по-дълбоки идеи за структурата и функциите на клетката. На тяхна основа е формулирана съвременната клетъчна теория. Нека изброим основните му разпоредби:
1) клетката е единица на структурата, функционирането, възпроизводството и развитието на живите организми;
2) клетките на всички организми са сходни по структура и химичен състав;
3) клетъчното възпроизвеждане става чрез разделяне на майчината клетка;
4) клетките на многоклетъчните организми са специализирани: те изпълняват различни функции и образуват тъкани.

Въпрос 4. Опишете значението на клетъчната теория за развитието на биологията.
Според философи, изучавали историята на науката (например Фридрих Енгелс), клетъчната теория е една от най-големите открития XIX век Тя изигра огромна роля в развитието не само на биологията, но и на естествените науки като цяло. Протозоите, бактериите, много гъби и водорасли са клетки, които съществуват отделно една от друга. Тялото на всички многоклетъчни организми - растения, гъби и животни - е изградено от по-голям или по-малък брой клетки, които са елементарните структури, изграждащи един сложен организъм. Независимо дали клетката е интегрална жива система или част от нея, тя има набор от характеристики и свойства, общи за всички клетки.
Клетъчната теория за първи път недвусмислено посочи единството на живия свят. С появата му изчезна пропастта между животинското и растителното царство. Въз основа на клетъчната теория в средата на 19-ти V. Възниква цитологията - наука, която изучава структурата и функциите на клетките.
Помислете за кои представители на органичния свят понятията „клетка“ и „организъм“ съвпадат.
Клетката е основната структурна, функционална и генетична единица на организация на живите същества, елементарна жива система. Една клетка може да съществува като отделен организъм.
Понятията „клетка” и „организъм” съвпадат, когато говорим за едноклетъчни организми. Те включват прокариоти или неядрени (по-специално бактерии), а еукариотите или ядрени включват протозои (като ресничести чехли, Chlamydomonas, зелена еуглена). Тялото им се състои от една клетка, която изпълнява всички функции на тялото - метаболизъм, раздразнителност, възпроизводство, движение. Разнообразие от органели допринасят за изпълнението на тези функции, включително със специално предназначение(например камшичетата и ресничките осигуряват движение). Едноклетъчни организмичесто способни да образуват клъстери - колонии. Концепцията за „многоклетъчен организъм“ обаче все още не е приложима за колония, тъй като клетките, които я съставляват, имат същия тип структура (те не са разделени на тъкани), слабо взаимодействат помежду си и, като са изолирани от колония, продължават да съществуват и да се размножават независимо без проблеми.

Спомнете си от раздели 6 и 7 клас кога започват първите изследвания на растителни и животински клетки. Какви инструменти се използват за изследване на клетъчната структура на организмите?

Ориз. 36. Микроскопът на Робърт Хук и част от коркова тапа, която той видя

Повечето организми на Земята имат клетъчна структура. Клетката е структурна и функционална единица на живо същество, способна на самовъзпроизвеждане, която се характеризира с всички признаци на живо същество.

Историята на откриването на клетъчната структура на организмите. Откриването на клетката се случи в средата на 17 век. Тогава английският натуралист Робърт Хук (1635-1703) за първи път използва микроскоп, за да види и опише клетъчната структура на растенията.

Изследвайки тънък участък от корк под голямо увеличение на микроскопа, Хук беше поразен от сложната му структура. Той пише: „Взех парче чист светъл корк и отрязах много тънка пластина от него с остър като бръснач нож. Когато след това започнах да го разглеждам под микроскоп,... ясно видях, че целият е осеян с дупки и пори... Тези пори бяха плитки и се състояха от много малки клетки, отделени от непрекъсната пора със специални прегради . Тази структура не е характерна само за корка” (фиг. 36).

С тези думи през 1665 г. Робърт Хук за първи път съобщава за съществуването на клетка. Той беше и първият, който използва термина „клетка“ за обозначаване на клетъчната стена, която видя. Този термин е твърдо установен в биологията и откриването му бележи началото на изучаването на клетъчната структура на организмите.

По-нататъшното изучаване на клетъчната структура на организмите е свързано с името на холандския изследовател А. Льовенхук. Лещите, направени от учения, осигуряват увеличение от 300 пъти, което позволява да се направят редица големи открития: да се опишат бактерии, протозои (ресничести), червени кръвни клетки и сперма. След публикуването на изследването си Льовенхук става широко известен като най-великия учен на своето време (фиг. 37).

Ориз. 37. Антон ван Льовенхук (1632-1723)

Създаване на първата клетъчна теория.Клетките започват да се изучават особено интензивно през 19 век, което е свързано с усъвършенстването на микроскопите. През 1939 г., обобщавайки мн микроскопски изследванияклетки, немски учени зоолог Теодор Шван и ботаник Матиас Шлейден (фиг. 38) формулират основните положения на клетъчната теория: 1) всички организми се състоят от клетки; 2) клетките са най-малките структурни единици на живота; 3) клетките в тялото възникват чрез неоплазми от неклетъчни вещества.

Учените грешат в някои от заключенията си. По-специално, позицията за появата на нови клетки се оказа неправилна. Но основната идея за клетъчната структура на организмите беше правилна.

След създаването на клетъчната теория изследванията върху клетките стават водещи в биологията. Благодарение на работата на много учени структурата на клетъчното ядро ​​беше подробно проучена и бяха анализирани най-важните биологични процеси, протичащи в клетките. Особено значими са изследванията на немския лекар и учен Рудолф Вирхов (фиг. 38), който коригира и допълва клетъчната теория. През 1858 г. той обосновава принципа на клетъчната непрекъснатост: „всяка клетка произлиза от клетка чрез делене на оригиналната клетка“.

Ориз. 38. Основателите на клетъчната теория (отляво надясно): Матиас Шлейден (1804-1881), Теодор Шван (1810-1882) и Рудолф Вирхов (1821 - 1902)

Основно е формулирана клетъчната теория. Методите за изучаване на клетките обаче бяха несъвършени и науката за клетките все още не беше станала независима научна дисциплина.

Цитологията е наука за клетките. На рубеж на XIX-XXвекове Възниква и се формира нов раздел на биологията - цитология (от гръцки kitos - съд, тук - клетка и logos - учение) - наука, която изучава структурата и функциите на клетките. По-нататъчно развитиетази наука е пряко свързана с открития във физиката, химията и подобряването на микроскопската технология.

Ориз. 39. Микроскопи: 1 - светлинен; 2 - електронен. Изображения на клетки, получени от различни микроскопи: 3 - светлина; 4 - електронен

В момента учените използват различни методи. Методът на микроскопията дава възможност да се изследват в детайли външния вид на клетките и тяхната микроструктура (фиг. 39). В светлинен микроскоп можете да видите доста големи органели, например ядрото, митохондриите, хлоропластите и апарата на Голджи. Електронният микроскоп осигурява увеличение 1000 пъти по-голямо от светлинния микроскоп, което ви позволява да разгледате подробно структурата на отделните органели.

Чрез физикохимични и биохимични методи са изследвани органични и неорганични вещества на живите същества, техните функции и пътища на трансформация в клетката. Използването на методи за клетъчни и тъканни култури позволи да се наблюдава растежа и възпроизводството на клетки извън тялото, да се изолират растежни фактори, да се определи ефектът на различни вещества върху клетките и да се получат клетъчни хибриди чрез клетъчно сливане.

Основни положения на съвременната клетъчна теория:

1. клетката е структурна и функционална единица на живо същество, което е елементарна жива система, която се характеризира с всички основни признаци на живо същество;
2. клетките на всички организми имат сходен химичен състав и общ структурен план;
3. нова клетка възниква в резултат на разделянето на първоначалната клетка;
4. многоклетъчните организми се развиват от една родителска клетка;
5. сходството на клетъчната структура на организмите показва единството на техния произход.

Светлинният микроскоп е значително подобрен между 1887 и 1900 г. Развитието на химията и биохимията доведе до разработването на нови методи за фиксиране и оцветяване на микропроби. От този момент нататък цитологията като наука придобива експериментален характер. През 1930 г. е конструиран електронен микроскоп, който дава възможност да се изследва ултраструктурата на клетката.

Упражнения по преминатия материал

1. Кой и кога пръв открива клетъчната структура на организмите?
2. Посочете авторите на първата клетъчна теория и формулирайте нейните основни положения.
3. Защо са минали около 200 години от откриването на клетките до развитието на клетъчната теория?
4. Какво изучава цитологията?
5. Какви методи използват съвременните цитолози?
6. Какви са предимствата на електронния микроскоп в сравнение със светлинния микроскоп?