Ćelija je strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama, koju karakterizira vlastiti metabolizam i sposobnost reprodukcije. Od sredine koja je okružuje, ćelija je ograničena plazma membranom. Postoje dvije glavne vrste ćelija: prokariotske, koje imaju neoformljeno jezgro, karakteristično za bakterije i arheje, i eukariotske, u kojima se nalazi jezgro, karakteristično za sve ostale. ćelijske formeživota, uključujući biljke, gljive i životinje. Samo virusi pripadaju nećelijskim oblicima života, ali nemaju vlastiti metabolizam i ne mogu se razmnožavati izvan živih stanica.

Svi organizmi se dijele na jednoćelijske, kolonijalne i višećelijske. Jednoćelijski organizmi uključuju bakterije, arheje, neke alge i gljive, kao i protozoe. Kolonijalni i višećelijski organizmi sastoje se od velikog broja ćelija. Razlika između njih je u tome što se kolonijalni organizmi sastoje od nediferenciranih ili slabo diferenciranih ćelija koje mogu preživjeti jedna bez druge. Ćelije višećelijskih organizama su manje-više specijalizirane za obavljanje određenih funkcija i zavisne jedna od druge u procesima života. U višećelijske organizme pripada broj i čovjek, čije tijelo se sastoji od oko 10 ćelija.

Istorija otkrivanja i istraživanja ćelija

Većina eukariotskih ćelija je veličine do 100 mikrona, a prokariotske ćelije su za red veličine manje, pa ih osoba ne može vidjeti golim okom. Otkriće i proučavanje ćelija postalo je moguće tek nakon Jansenovog izuma optički mikroskop(1590). do najvažnijih događaja vezanih za rani razvojćelijska biologija uključuje
1665 - Robert Hooke je prvi ugledao mrtve ćelije dok je proučavao strukturu plute pod mikroskopom. Hooke je vjerovao da su ćelije prazne, a da su ćelijski zidovi živa materija.
1650-1700 - Anthony van Leeuwenhoek prvi je promatrao žive stanice pod mikroskopom, posebno protozoe, kao i crvena krvna zrnca.
1831-1839 - Robert Brown opisao je jezgro kao sferično tijelo koje se nalazi u biljnim ćelijama.
1838-1839 - botaničar Matthias Schleiden i zoolog Theodor Schwann, kombinujući ideje različitih naučnika, stvorili su ćelijsku teoriju, prema kojoj je ćelija osnovna strukturna i funkcionalna jedinica živih organizama.
1840 - Purkinje je predložio naziv protoplazma da se odnosi na ćelijski sadržaj, vodeći računa da je živa supstanca sadržaj, a ne ćelijski zidovi.
1855 - Virchow je dokazao da se sve ćelije formiraju od drugih ćelija deobom.
1866 - Hekel je ustanovio da jezgro vrši očuvanje i prenošenje naslednih osobina.
1866-1898 - opisuje glavne komponente ćelije koje se mogu vidjeti pod optičkim mikroskopom. Citologija dobija karakter eksperimentalne nauke.
1900 - nakon pojave genetike počinje se razvijati citogenetika, proučavajući ponašanje hromozoma tokom diobe i oplodnje, njegov utjecaj na nasljedne karakteristike organizama.
1946 - počela je upotreba u biologiji elektronski mikroskop, što je omogućilo proučavanje ultrastrukture ćelija.

ćelijska teorija

Ćelijsku teoriju formulirali su 1838-1839 botaničar Matthias Schleiden i zoolog Theodor Schwann. Ovi naučnici su dokazali fundamentalnu sličnost između životinja i biljne ćelije, a na osnovu svih saznanja akumuliranih do tada, postulirano je da je ćelija strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama. 1855. Rudolf Virchow je dopunio staničnu teoriju tvrdnjom o Lat. "Omnis cellula ex cellula" - "Svaka ćelija je iz ćelije."

Ćelijska teorija je jedna od osnovnih ideja moderna biologija, postao je neosporan dokaz jedinstva svih živih bića i temelj za razvoj disciplina kao što su embriologija, histologija i fiziologija. Osnovne odredbe ćelijska teorija nisu izgubile na važnosti, međutim, nakon stvaranja je dopunjeno, a sada uključuje sljedeće izjave:
Ćelija je elementarna jedinica strukture, funkcioniranja, reprodukcije i razvoja svih živih organizama; izvan ćelije nema života.
ćelija - kompletan sistem koji sadrži veliki broj vezani prijatelj sa ostalim elementima - organelama.
Ćelije različitih organizama slične su (homologne) po strukturi i osnovnim svojstvima i imaju zajedničko porijeklo.
Povećanje broja ćelija nastaje njihovom deobom, nakon replikacije njene DNK: ćelija - iz ćelije.
Višećelijski organizam je novi sistem, složeni ansambl mnogih ćelija, ujedinjenih i integrisanih u sisteme tkiva i organa, međusobno povezanih hemijskim faktorima: humoralnim i nervnim.
Ćelije višećelijskih organizama imaju isti skup genetskih informacija, ali se razlikuju po stepenu ekspresije (rada) pojedinih gena, što dovodi do njihove morfološke i funkcionalne raznolikosti – diferencijacije.

Podsjetimo se iz odjeljaka 6 i 7 razreda kada su počela prva proučavanja biljnih i životinjskih stanica. Koji instrumenti se koriste za proučavanje ćelijske strukture organizama?

Rice. 36. Mikroskop Roberta Hookea i dio plute koji je vidio

Većina organizama na Zemlji ima ćelijsku strukturu. Ćelija je strukturna i funkcionalna jedinica živog, sposobna za samoreprodukciju, koju karakterišu svi znaci živog.

Istorija otkrića ćelijske strukture organizama. Ćelija je otkrivena sredinom 17. vijeka. Tada je engleski prirodnjak Robert Hooke (1635-1703) prvi put vidio i opisao ćelijsku strukturu biljaka uz pomoć mikroskopa.

Ispitujući tanak presek plute pri velikom povećanju mikroskopa, Hooke je bio zapanjen njegovom složenom strukturom. Napisao je: „Uzevši komad čiste svijetle plute, odrezao sam vrlo tanku ploču od njega perorezom oštrim kao žilet. Kada sam tada počeo da ga ispitujem pod mikroskopom, ... jasno sam video da je sav izrešetan rupama i porama ... Ove pore nisu bile duboke, već su se sastojale od veoma mnogo malih ćelija, izolovanih iz neprekidne pore posebnim particije. Takva struktura nije karakteristična samo za plutu” (Sl. 36).

Ovim riječima, 1665. godine, Robert Hooke prvi je izvijestio o postojanju ćelije. On je takođe bio prvi koji je upotrebio izraz "ćelija" (cellula) za označavanje ćelijskog zida koji je video. Ovaj termin je čvrsto ušao u biologiju, a njegovo otkriće označilo je početak proučavanja stanične strukture organizama.

Dalje proučavanje stanične strukture organizama povezano je s imenom holandskog istraživača A. Leeuwenhoeka. Leće koje je napravio naučnik dale su povećanje od 300 puta, što je omogućilo niz velikih otkrića: opisivanje bakterija, protozoa (cilijata), eritrocita, spermatozoida. Nakon objavljivanja svog istraživanja, Leeuwenhoek je postao nadaleko poznat kao najveći naučnik svog vremena (Sl. 37).

Rice. 37. Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

Stvaranje prve ćelijske teorije.Ćelije su se posebno intenzivno počele proučavati u 19. vijeku, što je bilo povezano sa usavršavanjem mikroskopa. 1939. sumirajući brojne mikroskopske studijećelije, nemački naučnici zoolog Theodor Schwann i botaničar Matthias Schleiden (slika 38) formulisali su glavne odredbe ćelijske teorije: 1) svi organizmi se sastoje od ćelija; 2) ćelije su najmanje strukturne jedinice života; 3) ćelije u organizmu nastaju neoplazmama iz nećelijskih supstanci.

U nekim zaključcima naučnici su pogrešili. Konkretno, stav o nastanku novih ćelija pokazao se netačnim. Ali osnovna ideja o ćelijskoj strukturi organizama bila je tačna.

Nakon stvaranja teorije ćelije, istraživanje ćelija postalo je vodeće u biologiji. Zahvaljujući radu mnogih naučnika, detaljno je proučavana struktura ćelijskog jezgra, a analizirani su i najvažniji biološki procesi koji se dešavaju u ćelijama. Posebno su značajne bile studije njemačkog ljekara i naučnika Rudolfa Virchowa (sl. 38), koji je korigirao i dopunio ćelijsku teoriju. Godine 1858. potkrepio je princip ćelijske sukcesije: "svaka ćelija dolazi iz ćelije dijeljenjem originalne ćelije."

Rice. 38. Osnivači ćelijske teorije (s lijeva na desno): Matthias Schleiden (1804-1881), Theodor Schwann (1810-1882) i Rudolf Virchow (1821-1902)

Ćelijska teorija je u osnovi formulisana. Međutim, metode proučavanja ćelije bile su nesavršene, a nauka o ćeliji još se nije oblikovala kao samostalna naučna disciplina.

Citologija je nauka o ćeliji. Na prijelaz iz XIX-XX vekovima nastao je i formirao se novi dio biologije - citologija (od grčkog kitos - posuda, ovdje - ćelija i logos - doktrina) - nauka koja proučava strukturu i funkcije ćelija. Dalji razvoj ove nauke bio je direktno povezan sa otkrićima u fizici, hemiji i unapređenjem mikroskopske tehnologije.

Rice. 39. Mikroskopi: 1 - svjetlosni; 2 - elektronski. Slike ćelija dobijene iz različitih mikroskopa: 3 - svjetlo; 4 - elektronski

Trenutno, za proučavanje ćelija, naučnici koriste razne metode. Mikroskopska metoda omogućava detaljno proučavanje izgleda ćelija, njihove mikrostrukture (slika 39). U svjetlosnom mikroskopu možete vidjeti prilično velike organele, kao što su jezgra, mitohondrije, hloroplasti, Golgijev aparat. Elektronski mikroskop daje povećanje 1000 puta veće od svjetlosnog mikroskopa, što vam omogućava da detaljno ispitate strukturu pojedinih organela.

Uz pomoć fizičko-hemijskih i biohemijskih metoda proučavane su organske i neorganske supstance živog, njihove funkcije i putevi transformacija u ćeliji. Korištenje metoda kulture stanica i tkiva omogućilo je promatranje rasta i reprodukcije stanica izvan tijela, izolaciju faktora rasta, određivanje djelovanja različitih supstanci na stanice i dobivanje staničnih hibrida fuzijom stanica.

Glavne odredbe moderne teorije ćelije:

1. ćelija je strukturna i funkcionalna jedinica živog, koja je elementarni živi sistem, koji karakterišu sve glavne karakteristike živog;
2. ćelije svih organizama imaju sličan hemijski sastav i opšti plan strukture;
3. nova ćelija nastaje kao rezultat podjele originalne ćelije;
4. višećelijski organizmi se razvijaju iz jedne ćelije izvora;
5. sličnost stanične strukture organizama ukazuje na jedinstvo njihovog porijekla.

Svetlosni mikroskop je značajno poboljšan u periodu od 1887-1900. Razvoj hemije i biohemije doveo je do razvoja novih metoda za fiksiranje i bojenje mikropreparata. Od tog trenutka citologija kao nauka dobija eksperimentalni karakter. Godine 1930. konstruiran je elektronski mikroskop koji je omogućio proučavanje ultrastrukture ćelije.

Vježbe naučene lekcije

1. Ko je i kada prvi put otkrio ćelijsku strukturu organizama?
2. Navedite autore prve ćelijske teorije i formulirajte njene glavne odredbe.
3. Zašto je od otkrića ćelija do formiranja ćelijske teorije prošlo oko 200 godina?
4. Šta proučava citologija?
5. Koje metode koriste savremeni citolozi?
6. Koje su prednosti elektronskog mikroskopa u odnosu na svjetlosni mikroskop?

„Biologija. Opća biologija. Osnovni nivo. 10-11 razredi. V.I. Sivoglazov (gdz)

Istorija otkrića i proučavanja ćelije. ćelijska teorija

Pitanje 1. Recite nam o istoriji otkrića ćelije.
Otkriće stanične strukture živih organizama postalo je moguće zahvaljujući pojavi mikroskopa. Njegov prototip je 1590. godine izumio holandski mlin za staklo Zachary Jansen. Poznato je da se prvi mikroskop sastojao od cijevi pričvršćene na postolje i imao je dva povećala.
Važnost mikroskopa za proučavanje strukture presjeka biljnih i životinjskih objekata prvi je cijenio engleski fizičar i botaničar Robert Hooke. Godine 1665., na dijelovima plute, otkrio je strukture nalik na saće i nazvao ih ćelije ili ćelije. Međutim, Hooke je pogriješio, vjerujući da su ćelije prazne, a da su živa materija ćelijski zidovi.
Holandski prirodnjak Anthony van Leeuwenhoek u drugoj polovini 17. stoljeća. poboljšao mikroskop i prvi je vidio žive ćelije. Posmatrao je i nacrtao niz protozoa, spermatozoida, bakterija, eritrocita, pa čak i njihovo kretanje u kapilarama.

Pitanje 2. Ko i kada je prvi put formulisana ćelijska teorija?
Proučavanje biljnih i životinjskih ćelija omogućilo je generalizaciju svih karakteristika njihove strukture. Godine 1838. M. Schleiden je stvorio teoriju citogeneze (formiranje ćelija). Njegova glavna zasluga je da postavi pitanje porijekla ćelija u tijelu. Godine 1839. T. Schwann je, na osnovu rada M. Schleidena, stvorio ćelijsku teoriju. Glavne odredbe ćelijske teorije (M. Schleiden i T Schwann):
1) sva tkiva se sastoje od ćelija;
2) biljne i životinjske ćelije imaju zajedničke principe strukture, tk. nastaju na isti način;
3) svaka pojedinačna ćelija je nezavisna, a aktivnost organizma je zbir vitalne aktivnosti pojedinih ćelija.
Godine 1858. R. Virchow je također posvetio veliku pažnju daljem razvoju ćelijske teorije. On ne samo da je spojio sve brojne različite činjenice, već je i uvjerljivo pokazao da su ćelije trajna struktura i da nastaju samo reprodukcijom svoje vrste – „svaka ćelija dolazi iz druge ćelije kao rezultat diobe, baš kao što je biljka nastala od biljke, a od životinja životinja“, tj. otkrivena deoba ćelija.

Pitanje 3. Lista moderne odredbećelijska teorija.
U naše vrijeme, citologija se, koristeći dostignuća genetike, molekularne i fizičko-hemijske biologije, vrlo brzo razvija. I iako su glavne odredbe teorije T. Schwanna i M. Schleidena ostale relevantne, dobiveni podaci omogućili su da se formira dublje razumijevanje strukture i funkcija ćelije. Na osnovu njih je formulisana moderna ćelijska teorija. Navodimo njegove glavne odredbe:
1) ćelija je jedinica građe, funkcionisanja, razmnožavanja i razvoja živih organizama;
2) ćelije svih organizama su slične po građi i hemijskom sastavu;
3) ćelijska reprodukcija nastaje deljenjem matične ćelije;
4) ćelije višećelijskih organizama su specijalizovane: vrše različite funkcije i formiraju tkiva.

Pitanje 4. Opišite značaj ćelijske teorije za razvoj biologije.
Prema filozofima koji su proučavali istoriju nauke (na primjer, Friedrich Engels), ćelijska teorija je jedna od najvećim otkrićima 19. vijek Igrala je veliku ulogu u razvoju ne samo biologije, već i prirodnih nauka općenito. Protozoe, bakterije, mnoge gljive i alge su ćelije koje postoje odvojeno jedna od druge. Tijelo svih višećelijskih organizama - biljaka, gljiva i životinja - izgrađeno je od više ili manje ćelija, koje su elementarne strukture koje čine složeni organizam. Bez obzira da li je ćelija integralni živi sistem ili njegov deo, ona ima skup karakteristika i svojstava zajedničkih svim ćelijama.
Ćelijska teorija je prvi put nedvosmisleno ukazala na jedinstvo živog svijeta. Njegovom pojavom nestao je jaz između životinjskog i biljnog carstva. Na osnovu ćelijske teorije sredinom XIX veka. Nastala je citologija - nauka koja proučava strukturu i funkcije ćelije.
Razmotrite koji predstavnici organski svijet koncepti "ćelije" i "organizma" su isti.
Ćelija je osnovna strukturna, funkcionalna i genetska jedinica organizacije živih bića, elementarni živi sistem. Ćelija može postojati kao poseban organizam.
Koncepti "ćelija" i "organizam" se poklapaju u slučaju kada govorimo o jednoćelijskim organizmima. To uključuje prokariote, ili nenuklearne (posebno bakterije), a od eukariota, ili nuklearne, one najjednostavnije (kao što su ciliates shoe, chlamydomonas, zelena euglena). Njihovo tijelo se sastoji od jedne ćelije, koja provodi sve funkcije tijela - metabolizam, razdražljivost, reprodukciju, kretanje. Različite organele doprinose ovim funkcijama, uključujući posebne namjene(na primjer, flagele i cilije pružaju kretanje). jednoćelijskih organizamačesto u stanju da formira klastere - kolonije. Međutim, koncept "višećelijskog organizma" još uvijek je neprimjenjiv na koloniju, jer njegove sastavne stanice imaju istu strukturu (nisu podijeljene na tkiva), slabo međusobno djeluju i, izolovane od kolonije, nastavljaju da postoji i množi se samostalno bez ikakvih problema.