Клетката е структурна и функционална единица на всички живи организми, която се характеризира със собствен метаболизъм и способност за възпроизвеждане. Клетката е отделена от околната среда, която я заобикаля, чрез плазмената мембрана. Има два основни типа клетки: прокариотни, които имат неоформено ядро, характерно за бактериите и археите, и еукариотни, които имат ядро, характерно за всички останали клетъчни формиживот, включително растения, гъби и животни. Само вирусите принадлежат към неклетъчните форми на живот, но те нямат собствен метаболизъм и не могат да се възпроизвеждат извън живите клетки.

Всички организми се делят на едноклетъчни, колониални и многоклетъчни. Едноклетъчните организми включват бактерии, археи, някои водорасли и гъби и протозои. Колониалните и многоклетъчните организми се състоят от голям брой клетки. Разликата между двете е, че колониалните организми са съставени от недиференцирани или слабо диференцирани клетки, които могат да оцелеят една без друга. Клетките на многоклетъчните организми са повече или по-малко специализирани да изпълняват определени функции и зависят една от друга в жизнените процеси. Многоклетъчните организми включват хората, чието тяло се състои от приблизително 10 клетки.

История на откриването и изследването на клетките

Повечето еукариотни клетки са с размер до 100 микрона, а прокариотните са дори с порядък по-малки, така че човек не може да ги види с просто око. Откриването и изучаването на клетки става възможно едва след изобретяването на Янсен оптичен микроскоп(1590). Към най-важните събития, свързани с ранно развитиеклетъчната биология включва
1665 г. - Робърт Хук за пръв път видя мъртви клетки, докато изучаваше структурата на тапа под микроскоп. Хук вярваше, че клетките са празни и че клетъчните стени са жива материя.
1650-1700 - Антъни ван Льовенхук за първи път наблюдава живи клетки под микроскоп, по-специално протозои, както и червени кръвни клетки.
1831-1839 - Робърт Браун описва ядрото като сферично тяло, което се намира в растителните клетки.
1838-1839 г. - ботаникът Матиас Шлейден и зоологът Теодор Шван, съчетавайки идеите на различни учени, създават клетъчната теория, според която клетката е основната структурна и функционална единица на живите организми.
1840 г. - Пуркиние предлага името протоплазма за обозначаване на клетъчното съдържание, като се уверява, че съдържанието, а не клетъчните стени са живата материя.
1855 - Вирхов доказва, че всички клетки се образуват от други клетки чрез делене.
1866 - Хекел установява, че запазването и предаването на наследствените характеристики се осъществява от ядрото.
1866-1898 - описва основните компоненти на клетката, които могат да се видят под оптичен микроскоп. Цитологията придобива характера на експериментална наука.
1900 г. - с появата на генетиката започва да се развива цитогенетиката, изучавайки поведението на хромозомите по време на делене и оплождане, нейното влияние върху наследствените характеристики на организмите.
1946 г. - започва употреба в биологията електронен микроскоп, което направи възможно изследването на клетъчните ултраструктури.

Клетъчна теория

Клетъчната теория е формулирана през 1838-1839 г. от ботаника Матиас Шлейден и зоолога Теодор Шван. Тези учени доказаха фундаменталното сходство между животните и растителни клетки, и въз основа на всички знания, натрупани дотогава, те постулират, че клетката е структурната и функционална единица на всички живи организми. 1855 Рудолф Вирхов допълва клетъчната теория с одобрението на лат. “Omnis cellula ex cellula” - “Всяка клетка е от клетка.”

Клетъчната теория е една от основните идеи съвременна биология, той се превърна в неоспоримо доказателство за единството на всички живи същества и в основата на развитието на такива дисциплини като ембриология, хистология и физиология. Основни положения клетъчна теорияне са загубили своята актуалност, но след създаването си той е допълнен и сега включва следните твърдения:
Клетката е елементарна единица за структура, функциониране, размножаване и развитие на всички живи организми; извън клетката няма живот.
клетка - цялостна система, съдържаща голям брой свързан приятелс други елементи – органели.
Клетките на различните организми са сходни (хомоложни) по структура и основни свойства и имат общ произход.
Увеличаването на броя на клетките става чрез тяхното делене, след репликацията на нейната ДНК: клетка от клетка.
Многоклетъчен организъм е нова система, сложен ансамбъл от множество клетки, обединени и интегрирани в системи от тъкани и органи, свързани помежду си с химични фактори: хуморални и нервни.
Клетките на многоклетъчните организми имат еднакъв набор от генетична информация, но се различават по нивото на експресия (работа) на отделните гени, което води до тяхното морфологично и функционално разнообразие - диференциация.

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-нататъшното развитие на тази наука е пряко свързано 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?

"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 век. Възниква цитологията - наука, която изучава структурата и функциите на клетките.
Помислете кои представители органичен святПонятията „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.