Аппликация 

Кто впервые описал ядро. Открытие клетки организма. Современная клеточная теория

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ПОДБЕЛЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КЛЕТКИ

Выполнила: Алешкина Надежда Владимировна,

ученица 5 класса

Руководитель: Краснощекова Ирина Николаевна,

учитель химии и биологии

2016

Оглавление ( содержание) стр.

Введение……………………………………………………………………….3

Глава 1. История изобретения микроскопа……...………………………3

Глава 2. История открытия клетки……..………………………………..5

Практическая часть….. …………………………………………………….9

Выводы……...………………………………………………………………..10

Используемая литература…….……………………………………………11

ВВЕДЕНИЕ

Я учусь в 5 классе. В этом году мы начали изучать новый предмет - биологию. Биология – это наука о живой природе. Биологи изучают разнообразие живых существ, строение их тел и работу различных органов, размножение и развитие организмов, их связь друг с другом и с неживой природой.

Все живые существа имеют клеточное строение. Среди них есть одноклеточные и многоклеточные организмы. У большинства живых клеток три основные части: оболочка, цитоплазма и ядро.

На одном из уроков биологии мы под микроскопом рассматривали готовые микропрепараты различных клеток. На внеурочной деятельности (Тайны микромира) мы рассматривали инфузорию-туфельку, наблюдали, как она передвигается, сами готовили микропрепараты из кожицы лука и мякоти томата. И в них мы смогли увидеть ядро, цитоплазму и оболочку.

Мне стало интересно, как человечеству удалось узнать, из чего состоят организмы, и как стало возможным увидеть клетку.

Цель работы: выяснить, как повлияло изобретение микроскопа на открытие клетки.

Задачи:

- изучить историю изобретения микроскопа;

- изучить историю открытия клетки;

- провести анкетирование;

- провести эксперимент;

- сделать выводы .

Объект исследования : клетка

Предмет исследования : открытие клетки

Используемые методы : анализ, эксперимент, наблюдение, выводы.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ МИКРОСКОПА

Изобретение микроскопа, столь важного для всей науки прибора обусловлено, прежде всего, влиянием развития оптики. Некоторые оптические свойства изогнутых поверхностей были известны еще Евклиду (300 лет до н.э.) и Птоломею (127-151 гг.), однако их увеличительная способность не нашла практического применения. В связи с этим первые очки были изобретены Сальвинио дели Арлеати в Италии только в 1285 г. В 16 веке Леонардо да Винчи и Мауролико показали, что малые объекты лучше изучать с помощью лупы.

Рис. 1. Первый микроскоп

Первый микроскоп был создан лишь в 1595 году Захариусом Йансеном (Янсеном). Изобретение заключалось в том, что Захариус Йансен смонтировал две выпуклые линзы внутри одной трубки, тем самым, заложив основы для создания сложных микроскопов. Фокусировка на исследуемом объекте достигалось за счет выдвижного тубуса. Увеличение микроскопа составляло от 3 до 10 крат. И это был настоящий прорыв в области микроскопии! Каждый свой следующий микроскоп он значительно совершенствовал.

В этот период (XVI в.) датские, английские и итальянские исследовательские приборы постепенно начали свое развитие, закладывая фундамент современной микроскопии.

Быстрое распространение и совершенствование микроскопов началось после того, как Галилей, совершенствуя сконструированную им зрительную трубу, стал использовать ее как своеобразный микроскоп (1609-1610), изменяя расстояние между объективом и окуляром.

Позднее, в 1624 г., добившись изготовления короткофокусных линз, Галилей значительно уменьшил габариты своего микроскопа.

В 1625 г. членом Римской «Академии зорких» И. Фабером был предложен термин «микроскоп» . Первые успехи, связанные с применением микроскопа в научных биологических исследованиях, были достигнуты Гуком, который первым описал растительную клетку (около 1665 г.). В своей книге «Micrographia» Гук описал устройство микроскопа. С этого момента открывался новый мир живых существ, более разнообразный и бесконечно более оригинальный, чем видимый нами мир. (http://www.vita-club.ru/ micros1.htm)

Глава 2. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КЛЕТКИ

Клетка - элементарная структурная и функциональная едини­ца организма, обладающая всеми ос­новными признаками живого. Клетки способны размножаться, расти, обмениваться веществом и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде. В каждой клетке содержится наследственный материал, в котором заключена информация обо всех признаках и свойствах данного организма. ( )

Рис. 2. Роберт Гук.

Английский ученый Роберт Гук (1635-1703) впервые увидел клетки растения.

Это произошло в 1665 г. Дело было так: Гук рассмотрел при увеличении в 30 раз тонкий срез пробки липы. Он обнаружил, что пробка состоит из множества маленьких полостей, камер, которые он и назвал «клетки». Именно он ввел в науку понятие «клетка». (Плешаков А.А., Введенский Э.Л. Биология. Введение в биологию: учебник для 5 класса общеобразоват. учреждений/ М.:ООО «Русское слово – учебник», 2014.) Правда, это были не живые, а уже отмершие клетки. Гук считал, что сами ячейки – это пустота, а содержимое живого организма заключено в каркасе (клеточной стенке).

Рис.3 Микроскоп Р. Гука Рис.4 . Клетки пробки, которые изучал Роберт Гук

Вскоре клеточное строение ра­стений подтвердили итальянский врач и микроскопист М. Мальпиги и ан­глийский ботаник Н. Грю. Их вни­мание привлекли форма клеток и строе­ние их оболочек. В результате было дано представление о клетках как о «мешоч­ках», или «пузырьках», наполненных «питательным соком». ( )

Голландец Антонии Ван Левенгук описывал изумительные чудеса, которые открывал своим микроскопом в капле воды, в настое перца, в иле реки, в дупле собственного зуба. Левенгук с помощью микроскопа обнаружил и зарисовал сперматозоиды, различных простейших, детали строения костной ткани (1673-1677).

«С величайшим изумлением я увидел в капле великое множество зверюшек, оживленно двигающихся во всех направлениях, как щука в воде. Самое мелкое из этих крошечных животных в тысячу раз меньше глаза взрослой вши.»

Лучшие лупы Левенгука увеличивали в 270 раз. С ними он увидел впервые кровеносные тельца, движение крови в капиллярных сосудах хвоста головастика, полосатость мускулов. Он открыл инфузории. Он впервые погрузился в мир микроскопических одноклеточных водорослей, где лежит граница между животным и растением; где движущееся животное, как зеленое растение, обладает хлорофиллом и питается, поглощая свет; где растение, еще прикрепленное к субстрату, потеряло хлорофилл и заглатывает бактерии. Наконец, он видел даже бактерии и в великом разнообразии. Но, разумеется, тогда не было еще и отдаленной возможности понять ни значение бактерий для человека, ни смысла зеленого вещества – хлорофилла, ни границы между растением и животным. ( )

Описание этих «анималькусов» («зверушек»), как он их называл, снискали голландцу мировую известность. Но главное, открытия Левенгука пробудили интерес к изучению живого микромира. (Энциклопедия для детей. Т.2.Биология. -5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова. – М.: Аванта+, 2001)

Р
ис.5 Антонии Ван Левенгук

В 1693 г. во время пребывания Петра I в Дельфе А. Левенгук продемонстрировал ему, как движется кровь в плавнике рыбы. Эти демонстрации произвели на Петра I такое большое впечатление, что, вернувшись в Россию, он создал мастерскую оптических приборов. В 1725 году организована Петербургская академия наук. Талантливые мастера И.Е. Беляев, И.П. Кулибин изготавливали микроскопы, в конструировании которых принимали участие академики Л.Эйлер, Ф. Эпинус .

Рис.6 Микроскоп, изготовленный русскими мастерами.

Однако долгое время микроскоп остался скорее дорогой игрушкой, чем научным прибором. Только в 30-х гг. XIX в. линзы усовершенствовались настолько, что смогли обеспечить сильное увеличение и четкость изображения. Биологам удалось рассмотреть, что каждая клетка покрыта оболочкой, а под ней находится жидкость с ядром. Впервые ядро в растительных клетках было описано в 1831 г. шотландским ботаником Робертом Броуном.

Известный немецкий биолог Теодор Шванн (1810-1882) был первым ученым, который понял, что клетка является мельчайшим элементом, из которого состоят все ткани органы животных. Позже на основе собственных исследований и трудов немецкого ботаника Матиаса Якоба Шлейдена (1804-1881) Шванн пришел к выводу, что закон клеточного строения справедлив и для растений. В 1839 г. он опубликовал ставшее впоследствии знаменитым сочинение «Микроскопические исследования о соответствие в структуре и росте животных и растений».

(Энциклопедия для детей. Т.2.Биология.-5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова.– М.: Аванта+, 2001)

Рис.7 Теодор Шванн Рис.8 Матиас Якоб Шлейден

Т. Шванн и М. Шлейден сделали ряд обобщений, которые впоследствии назвали клеточной теорией :

Все живые существа состоят из клеток;

Клетки растений и животных имеют сходное строение;

Каждая клетка способна к самостоятельному существованию;

Деятельность организ­ма является суммой процессов жизнедеятельности состав­ляющих его клеток.

Они ошибочно полагали, что клетки в организ­ме возникают из неклеточного вещества. Важным до­полнением к клеточной теории стал принцип Рудольфа Вирхова: «Каждая клетка - от клетки» (1859).( )

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Первой частью моего исследования было анкетирование. Я опросила 60 человек, это учащиеся нашей школы и жители села Подбелевец. Первым вопросом моей анкеты был: Знаете ли вы, что все организмы состоят из клеток? 59 человек (98,3%) знают ответ на этот вопрос. Почти все участники опроса (58 человек – 96,6%) знают, что клетку можно увидеть под микроскопом. Главной частью клетки большинство (53 человека – 88,3%) назвали ядро и ответили правильно, 2 человека (3,3%) – цитоплазму, 2 человека (3,3%) – мембрану, и 3 человека (5%) не знают ответ на этот вопрос. Первооткрывателем клетки назвали Роберта Гука 23 человека (38,3%), и это правильный ответ. 19 человек (31,6%) назвали Левенгука, 3 человека (5%) – Шванна и Шлейдена, и 15 человек (25%) затруднились ответить.

По результатам анкетирования можно сказать, что большинство опрошенных имеют понятие о клетке и методах её изучения. Не все знают историю открытия клетки. Учащиеся младших классов не знают ответы на многие вопросы, но у них всё еще впереди.

Вторым этапом моей работы был эксперимент. Я приготовила микропрепарат растительной клетки кожицы лука и рассмотрела его под микроскопом. Я увидела множество клеток, в которых выявила три основные части клетки: ядро, цитоплазму и оболочку.

Методика п риготовления микропрепарата кожицы лука.

    Отделила от кусочка луковицы мясистую чешуйку. На внутренней стороне ее находится тонкая пленка. Сняла ее пинцетом.

    Положила на предметное стекло, капнула капельку раствора йода и накрыла покровным стеклом.

    Рассмотрела микропрепарат под микроскопом под малым и большим увеличением .

Современный школьный микроскоп устроен просто, и позволяет школьникам самостоятельно работать с ним, проводить небольшие исследования. Мне несложно самой приготовить микропрепараты растительной и животной клеток и рассматривать их под микроскопом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив литературу по данному вопросу, я выяснила, что микроскоп был изобретен в конце 16 века (1595 г) голландским очковым мастером Захариусом Йансеном (Янсеном). Используя микроскоп, английский ученый Роберт Гук (1665 г) обнаружил ячейки при рассмотрении пробки липы и назвал их клетками. Голландец Антонии Ван Левенгук усовершенствовал микроскоп и описал клетки крови, сперматозоиды, некоторых одноклеточных животных и т.д. Шотландский ботаник Роберт Броун (1831 г) обнаружил внутри клетки плотное образование, которое назвал ядром. В 1838 г немецкие ученые Теодор Шванн и Матиас Шлейден создали клеточную теорию. Они отметили, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению. В 1858 году немецкий ученый Рудольф Вирхов внес дополнение в клеточную теорию, указав, что клетка происходит от клетки.

Таким образом, исходя из моего исследования, можно сделать следующие выводы.

    Изобретение и усовершенствование микроскопа позволило человечеству заглянуть в микроскопический мир живого.

    С помощью микроскопа стало возможным не только увидеть клетку и её основные части, но и изучить её жизнедеятельность.

    По результатам анкетирования я выяснила, что большинство опрашиваемого населения не зависимо от возраста интересуются биологией, знают её основы.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

    Беляев Д.К., Бородин П.М., Воронцов Н.Н.и др. Общая биология: учеб. для 10-11 кл.общеобразоват.учреждений/– М.: Просвещение 2005.

    Каменский А.А. Общая биология. 10-11 класс: учеб.для общеобразоват.учреждений/ - М.: Дрофа 2012

    Плешаков А.А., Введенский Э.Л. Биология. Введение в биологию: учебник для 5 класса общеобразоват. учреждений: линия «Ракурс»/ А.А.Плешаков, Э.Л.Введенский, - М.: ООО «Русское слово – учебник», 2013.

    Теремов А.В. Биология. Общие закономерности жизни: 9кл.: учеб.для уч-ся общеобразоват.учреждений / А.В.Теремов, Р.А.Петросова, А.И.Никишов.– М.: Гуманитар. изд.центр ВЛАДОС, 2015 .

    Энциклопедия для детей. Т.2.Биология.-5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова.– М.: Аванта+,2001.

    Сайты Интернета

Клеточная теория или клеточная доктрина гласит, что все организмы состоят из аналогичных организованных единиц под названием клетки. Идея была официально сформулирована в 1839 году Шлейденом и Шванном и является основой современной биологии. Этой идее предшествовали другие биологические парадигмы, такие как Теория эволюции Дарвина (1859), Теория наследственности Менделя (1865) и создание сравнительной биохимии (1940).

Первые клетки, обнаруженные в коре

В то время как изобретение телескопа открыло перед человечеством безграничный космос, создание микроскопа приоткрыло более мелкий мир, демонстрирующий, из чего состоят живые организмы. В 1665 году Роберт Гук впервые увидел и назвал клетку. Он отметил, что она похожа на ячейку или маленькое пространство. Однако Гук на самом деле исследовал под микроскопом мертвые клеточные стенки растения (коры). Первым человеком, который стал свидетелем существования живых клеток под микроскопом, был Антони ван Левенгук, который в 1674 году описал водоросли спирогиры. Тогда ван Левенгук, возможно, также увидел бактерию.

Формирование клеточной теории

В 1838 году Теодор Шванн и Маттиас Шлейден наслаждались послеобеденным кофе за разговором о клеточных исследованиях. Считается, что Шванн, услышав описание Шлейдена о клетках растения с ядром, был просто поражен сходством этих растительных клеток с клетками, которые он обнаружил в тканях животных. Оба ученных незамедлительно направились в лабораторию Шванна, чтобы посмотреть на его образцы. В следующем году Шванн опубликовал книгу о животных и растительных клетках (Шванн 1839), но в этом трактате не назывались имена других, внесших вклад в данные знания, в том числе не упоминалось и имя Шлейдена (1838). Он обобщил свои наблюдения в трех выводах о клетках:

  • клетка является единицей структуры, физиологии и организации живых организмов.
  • клетка удерживает двойное существование как отдельный элемент и строительный материал в организации организмов.
  • клетка формируется путем образования свободной ячейки, схожим с формированием кристаллов (спонтанная генерация).

Сегодня мы знаем, что первые два тезиса правильны, но третий полностью ошибочен. Правильная интерпретация образования клеток путем деления была, в конце концов, сформулирована другими учеными и официально провозглашена в знаменитом изречении Рудольфа Вирхова: «Все клетки возникают только из уже существующих клеток».

Современная клеточная теория

  • Все известные живые существа состоят из клеток.
  • Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов.
  • Все клетки образуются из уже существующих клеток путем деления (спонтанная генерация отсутствует).
  • Клетки содержат наследственную информацию, которая передается от клетки к клетке при делении.
  • Все клетки одинаковы по химическому составу.
  • Весь поток энергии жизни (метаболизм и биохимия) происходит внутри клеток.

Ввиду стремительного развития молекулярной биологии в 20 веке, многие исследования в цитологии имели место в 1950-е гг. Стало возможным поддерживать, растить и манипулировать клетками вне живых организмов. Первая постоянная клеточная линия вне живого организма была получена в 1951 году Джорджем Отто Геем и коллегами: эта клеточная линия была взята из опухоли шейки матки Генриетты Лакс, которая умерла от рака в 1951 году. Клеточная линия, которая, в конечном счете, получила название ГеЛа, стала переломным моментом в изучении клеточной биологии. Структура ДНК была значительным прорывом в молекулярной биологии.

Большой прогресс в изучении клеток в последующем десятилетии включил характеристику минимальных требований для носителей клеток и развитие стерильных методов клеточной культуры. Этому также поспособствовали предшествующие усовершенствования электронной микроскопии и более поздние достижения, такие как развитие методов трансфекции, открытие зеленого флуоресцентного белка у медуз и обнаружение малых интерферирующих РНК среди других РНК.

Хронология событий

1595 – Янсен изобретает первый сложный микроскоп.

1655 – Гук описывает клетку коры.

1674 – Левенгук открывает простейшие клетки. Девять лет спустя он обнаруживает бактерию.

1833 – Браун описывает ядро клетки в клетке орхидеи.

1838 – Шлейден и Шванн предлагают свою клеточную теорию.

1840 – Альбрехт вон Ролликер понимает, что сперматозоиды и яйцеклетки также являются клетками.

1856 – Н. Прингсхейм изучает, как сперматозоид проникает в яйцеклетку.

1858 – Рудольф Вирхов (врач, патологоанатом и антрополог) произносит свою знаменитую фразу «omnis cellula e cellula», что означает, что каждая клетка может образовываться только уже из существующей клетки.

1857 – Колликер описывает митохондрии.

1879 – Флемминг описывает поведение хромосом во время митоза.

1883 – Клетки гаплоидны, теория хромосомной наследственности.

1898 – Гольджи описывает аппарат Гольджи.

1938 – Беренс использует дифференциальное центрифугирование для отделения ядра от цитоплазмы.

1939 – Сименс выпускает первый коммерческий трансмиссионный электронный микроскоп.

1952 – Гей и коллеги получают первую постоянную клеточную линию человека.

1955 – Игл определяет пищевые потребности клеток животных в культуре.

1957 – Мезельсон, Сталь и Виноград разрабатывают градиент плотности центрифугирования хлорида цезия для разделения нуклеиновых кислот.

1965 – Хэм представляет бессывороточный носитель. Компания Cambridge Instruments выпускает первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп.

1976 – Сато и его коллеги публикуют документы, показывающие, что разные клеточные линии требуют различного состава гормонов и различных факторов роста в сывороточной среде.

1981 – Выращены первые трансгенные мыши и дрозофилы. Получена первая эмбриональная стволовая клеточная линия мыши.

1995 – Циен определяет мутант GFP с расширенными спектральными свойствами.

1998 – Из соматических клеток клонируют мышь.

1999 – Гамильтон и Болкомб открывают малые интерферирующие РНК как пост-транскрипционное подавление экспрессии генов у растений.

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1665 году , пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа . Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «келья, ячейка, клетка»). В 1675 году итальянский врач М. Мальпиги , а в 1682 году - английский ботаник Н. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» - движущиеся живые организмы (инфузории , амёбы , бактерии ). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки - эритроциты и сперматозоиды . Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В 1802 -1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учёный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввёл термин «протоплазма ». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое. Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецким зоологом Т. Шванном и М. Шлейденом и включала в себя три положения. В 1858 году Рудольф Вирхов дополнил её ещё одним положением, однако в его идеях присутствовал ряд ошибок: так, он предполагал, что клетки слабо связаны друг с другом и существуют каждая «сама по себе». Лишь позднее удалось доказать целостность клеточной системы. В 1878 году русским учёным И. Д. Чистяковым открыт митоз в растительных клетках; в 1878 году В. Флемминг и П. И. Перемежко обнаруживают митоз у животных. В 1882 году В. Флемминг наблюдает мейоз у животных клеток, а в 1888 году Э Страсбургер - у растительных.

18. Клеточная теория - одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений , животных и остальных живых организмов с клеточным строением , в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.

19.Основные положения клеточной теории

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

№1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;.

№2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование;

№3 Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям;

№4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток;

№5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток;

№6 Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка.

Развитие клеточной теории во второй половине XIX века

С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.

Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на протистов (простейших), которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).

В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:

Клетка - это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.

В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клеткообразования из бесструктурного вещества (цитобластемы). Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. В опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.

Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма:

«Omnis cellula ех cellula». Каждая клетка из клетки.

В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858).

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.

Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.

Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

XX век

Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.

Механистическое направление в развитии клеточной теории подверглось острой критике. В 1860 году с критикой представления Вирхова о клетке выступил И. М. Сеченов. Позднее клеточная теория подверглась критическим оценкам со стороны других авторов. Наиболее серьёзные и принципиальные возражения были сделаны Гертвигом, А. Г. Гурвичем (1904), М. Гейденгайном (1907), Добеллом (1911). С обширной критикой клеточного учения выступил чешский гистолог Студничка (1929, 1934).

В 1950-е советский биолог О. Б. Лепешинская , основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию» в противовес «вирховианству». В её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и её приверженцами в основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».

Современная клеточная теория

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов . Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

Вместе с тем должны быть подвергнуты переоценке догматические и методологически неправильные положения клеточной теории:

Клеточная структура является главной, но не единственной формой существования жизни. Неклеточными формами жизни можно считать вирусы. Правда, признаки живого (обмен веществ, способность к размножению и т.п.) они проявляют только внутри клеток, вне клеток вирус является сложным химическим веществом. По мнению большинства учёных, в своём происхождении вирусы связаны с клеткой, являются частью её генетического материала, "одичавшими" генами.

Выяснилось, что существует два типа клеток - прокариотические (клетки бактерий и архебактерий), не имеющие отграниченного мембранами ядра, и эукариотические (клетки растений, животных, грибов и протистов), имеющие ядро, окружённое двойной мембраной с ядерными порами. Между клетками прокариот и эукариот существует и множество иных различий. У большинства прокариот нет внутренних мембранных органоидов, а у большинства эукариот есть митохондрии и хлоропласты. В соответствии с теорией симбиогенеза, эти полуавтономные органоиды - потомки бактериальных клеток. Таким образом, эукариотическая клетка - система более высокого уровня организации, она не может считаться целиком гомологичной клетке бактерии (клетка бактерии гомологична одной митохондрии клетки человека). Гомология всех клеток, таким образом, свелась к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (у архебактерий она имеет иной химический состав, чем у остальных групп организмов), рибосом и хромосом - наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток, которое подтверждается общностью их химического состава.

Клеточная теория рассматривала организм как сумму клеток, а жизнепроявления организма растворяла в сумме жизнепроявлений составляющих его клеток. Этим игнорировалась целостность организма, закономерности целого подменялись суммой частей.

Считая клетку всеобщим структурным элементом, клеточная теория рассматривала как вполне гомологичные структуры тканевые клетки и гаметы, протистов и бластомеры. Применимость понятия клетки к протистам является дискуссионным вопросом клеточного учения в том смысле, что многие сложно устроенные многоядерные клетки протистов могут рассматриваться как надклеточные структуры. В тканевых клетках, половых клетках, протистах проявляется общая клеточная организация, выражающаяся в морфологическом выделении кариоплазмы в виде ядра, однако эти структуры нельзя считать качественно равноценными, вынося за пределы понятия «клетка» все их специфические особенности. В частности, гаметы животных или растений - это не просто клетки многоклеточного организма, а особое гаплоидное поколение их жизненного цикла, обладающее генетическими, морфологическими, а иногда и экологическими особенностями и подверженное независимому действию естественного отбора. В то же время практически все эукариотические клетки, несомненно, имеют общее происхождение и набор гомологичных структур - элементы цитоскелета, рибосомы эукариотического типа и др.

Догматическая клеточная теория игнорировала специфичность неклеточных структур в организме или даже признавала их, как это делал Вирхов, неживыми. В действительности, в организме кроме клеток есть многоядерные надклеточные структуры (синцитии , симпласты ) и безъядерное межклеточное вещество, обладающее способностью к метаболизму и потому живое. Установить специфичность их жизнепроявлений и значение для организма является задачей современной цитологии. В то же время и многоядерные структуры, и внеклеточное вещество появляются только из клеток. Синцитии и симпласты многоклеточных - продукт слияния исходных клеток, а внеклеточное вещество - продукт их секреции, т.е. образуется оно в результате метаболизма клеток.

Проблема части и целого разрешалась ортодоксальной клеточной теорией метафизически: всё внимание переносилось на части организма - клетки или «элементарные организмы».

Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.

Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). В 1665 году , пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа . Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «келья, ячейка, клетка»). В 1675 году итальянский врач М. Мальпиги , а в 1682 году - английский ботаник Н. Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» - движущиеся живые организмы (инфузории , амёбы , бактерии ). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки - эритроциты и сперматозоиды . Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В 1802 -1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учёный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввёл термин «протоплазма ». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое.
Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецким зоологом Т. Шванном и М. Шлейденом и включала в себя три положения. В 1858 году Рудольф Вирхов дополнил её ещё одним положением, однако в его идеях присутствовал ряд ошибок: так, он предполагал, что клетки слабо связаны друг с другом и существуют каждая «сама по себе». Лишь позднее удалось доказать целостность клеточной системы.
В 1878 году русским учёным И. Д. Чистяковым открыт митоз в растительных клетках; в 1878 году В. Флемминг и П. И. Перемежко обнаруживают митоз у животных. В 1882 году В. Флемминг наблюдает мейоз у животных клеток, а в 1888 году Э Страсбургер - у растительных.

18. Клеточная теория - одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений , животных и остальных живых организмов с клеточным строением , в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.

Огромное большинство клеток имеет микроскопически малые размеры и не может быть рассмотрено невооруженным глазом. Увидеть клетку и начать ее изучение оказалось возможным лишь тогда, когда были зобретен микроскоп. Первые микроскопы появились в начале XVII столетия. Для научных исследований микроскоп впервые применил английский ученый Роберт Гук (1665).Рассматривая под микроскопом тонкие срезы пробки, он увидел на них многочисленные мелкие ячейки. Эти ячейки, отделенные друг от друга плотными стенками, Гук назвал клетками, применив впервые термин «клетка».

В последующий период, охвативший вторую половину XVII столетия, весь XVIII в. и начало XIX в. Шло усовершенствование микроскопа и накапливались данные о клетках-животных и растительных организмов. К середине XIX столетия микроскоп был значительно усовершенствован и стало многое известно о клеточном строении растений и животных. Основные материалы о клеточном строении растений в это время были собраны и обобщены немецким ботаником М. Шлейденом.

Все полученные данные о клетке послужили основой для создания клеточной теории строения организмов, которая была сформулирована в 1838 г. немецким зоологом Т. Шванном. Изучая клетки животных и растений, Шванн обнаружил, что они сходны по своему строению, и установил, что клетка представляет собой общую элементарную единицу строения животных и растительных организмов. Теорию о клеточном строении организмов Шванн изложил в классической работе «Микроскопические исследования о соответствии в строении и росте животных и растений».

В начале прошлого столетия знаменитый ученый, академик Российской Академии наук Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и показал, что все организмы начинают свое развитие из одной клетки. Эта клетка представляет собой оплодотворенное яйцо, которое дробится, образует новые клетки, а из них формируются ткани и органы будущего организма.

Открытие Бэра дополнило клеточную теорию и показало, что клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.

Чрезвычайно существенным дополнением к клеточной теории было и открытие деления клеток. После открытия процесса клеточного деления стало совершенно очевидно, что новые клетки образуются путем деления уже существующих, а не возникают заново из неклеточного вещества.

Теория клеточного строения организмов включает также важнейшие материалы для доказательства единства происхождения, строения и развития всего органического мира. Ф. Энгельс высоко оценил создание клеточной теории, поставив ее по значению рядом с законом сохранения энергии и теорией естественного отбора Ч. Дарвина.

К концу XIX в. микроскоп был усовершенствован настолько, что стало возможным изучение деталей строения клетки и были открыты основные ее структурные компоненты. Одновременно стали накапливаться знания об их функциях в жизнедеятельности клетки. К этому времени и относится появление цитологии, которая в настоящее время представляет собой одну из наиболее интенсивно развивающихся биологических дисциплин.

К важнейшим событиям, связанным с ранним развитием клеточной биологии относятся:

  • 1665 - Роберт Гук впервые увидел мертвые клетки, изучая строение пробки под микроскопом. Гук считал, что клетки пустые, а живым веществом являются клеточные стенки.
  • 1650-1700 - Антони ван Левенгук впервые наблюдал под микроскопом живые клетки, в частности простейшие, а также эритроциты.
  • 1831-1839 - Роберт Браун описал ядро, как сферическое тельце, имеющееся в растительных клетках.
  • 1838-1839 - ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн, объединив идеи разных ученых, создали клеточную теорию, согласно которой клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов.
  • 1840 - Пуркинье предложил название протоплазма для обозначения клеточного содержимого, убедившись в том, что именно содержание, а не клеточные стенки, является живым веществом.
  • 1855 - Вирхов доказал, что все клетки образуются из других клеток путем деления.
  • 1866 - Геккель установил, что сохранение и передачу наследственных признаков осуществляет ядро.
  • 1866-1898 - описаны основные компоненты клетки, которые можно увидеть под оптическим микроскопом. Цитология приобретает характер экспериментальной науки.
  • 1900 - за появлением генетики начинает развиваться цитогенетика, изучающая поведение хромосом во время деления и оплодотворения, ее влияние на наследственные признаки организмов.
  • 1946 - в биологии началось использование электронного микроскопа, что позволило изучать ультраструктуры клеток.