2015-06-28
788
Все живые организмы, за исключением вирусов, состоят из клеток. Клетки, чаще всего представленные микроскопическими образованиями, обладают всеми важнейшими жизненными свойствами: саморегуляцией, самовоспроизведением, единством структуры и функции, историческим развитием и т. д. В клетках постоянно происходят процессы обмена веществ и превращения энергии.
Наука, изучающая строение и функционирование клеток, называется цитологией (от греч. kytos - клетка + logos - наука). Развитие и становление цитологии во многом определялось совершенствованием микроскопической техники, поскольку клетки трудно изучать невооруженным глазом.
В 1665 г. английский естествоиспытатель Р. Гук впервые сообщил о существовании клеток. Он рассматривал под усовершенствованным им микроскопом тонкие срезы пробки и обнаружил мелкие пустые поры и ячейки, которые назвал клетками. Строго говоря, в срезе пробки Р. Гук наблюдал мертвые клеточные стенки, лишенные наполнявшего их живого содержимого. Исследуя под микроскопом различные части других растений, в частности моркови, лопуха, папоротника, он обнаружил все тот же план строения, что и у пробки.
|
|
|
В 1677 г. М. Мальпиги сообщил о клеточном строении всех изученных им растений. Видный ученый XVII в. А. ван Левенгук, исследуя каплю воды под микроскопом, обнаружил простейшие одноклеточные организмы. Долгое время основным структурным компонентом клетки признавалась ее оболочка.
После того как в начале XIX в. произошло техническое улучшение качества линз, быстро возросло внимание к исследованиям с применением микроскопа. В 1825 г. чешский ученый Я.Пуркинье показал, что внутри клетки находится студенистое вещество, позднее названное цитоплазмой. Английский ботаник Р.Браун описал ядро клетки. Немецкий ботаник М. Шлейден в 1837 г. пришел к заключению, что все растительные клетки содержат ядра.
В 1839 г. немецкий зоолог Т. Шванн, обобщив собственные экспериментальные данные и результаты других ученых, сформулировал концепцию, известную в настоящее время как клеточная теория. Согласно клеточной теории: 1) клетка является основным элементом жизни; 2) любые организмы состоят из одной или многих клеток. Действительно, несмотря на колоссальное разнообразие живых существ, различающихся размером (см. табл.), формой, средой обитания, способом передвижения, энергообеспечения и т. д., основу их морфофункциональной организации составляют клетки. Р. Вирхов в 1855 г. добавил к этим двум постулатам фундаментальное положение: «Omnis cellula e cellulae» — «Всякая клетка от клетки». Иными словами, третье положение клеточной теории гласит, что все клетки образуются только в результате деления других клеток. Современное содержание клеточной теории может быть кратко сформулировано следующим образом: основной структурной и функциональной единицей живых организмов является клетка.
|
|
|
| Наименование объекта | Размеры |
| Дерево (секвойя) | 100м |
| Кашалот | 20м |
| Человек | 2м |
| Взрослая мышь | 100мм |
| Типичный гриб | 50мкм |
| Амёба | 100мкм |
| Бактерия (Escherichia coli) | 2мкм |
| Самая маленькая бактерия | 100нм |
| Самый большой вирус | 300нм |
| Нервная клетка | До 2м в длину |
| Большинство клеток эукариот (средние размеры) | 10-20мкм в диаметре |
| Диаметр ядра | 5-10мкм |
| Митохондрия | 1мкм |
| Конденсированная хромосома | 200нм |
| Рибосома | 20нм (диаметр) |
| Молекула ДНК | 2нм (толщина) |
| Аминокислота | 05нм (диаметр) |
| Атом водорода | 0,1нм (диаметр) |
Примечание: 1 метр = 100 сантиметров (см); 1 см = 10-2 м = 10 миллиметров (мм); I мм = 10-3 м = 103 микрометров (мкм); 1мкм = 10-6 м - 103 нанометров (нм); 1 нм = 10-9 м = 10-6 мм.
Клеточная теория является важнейшим достижением естествознания. Она сыграла выдающуюся роль в развитии не только биологии и медицины, но и многих других разделов науки о человеке.
Последующие успехи цитологии и цитогенетики были связаны с развитием и совершенствованием методов исследований. Центральная роль ядра в клеточном делении была доказана после изобретения метода окрашивания цитологических препаратов В.Флемингом в 1879 г. Совершенствование световых микроскопов позволило получать новые сведения о строении клетки и некоторых ее структур. Однако разрешающая способность светового микроскопа ограничена возможностью человеческого глаза, который может воспринимать раздельно две точки на расстоянии не менее чем 0,1 мм. При таком разрешении некоторые клеточные структуры не видны, а исследование других существенно затруднено.
Крупным шагом вперед оказалось изобретение в 30-х гг. электронного микроскопа В.Зворыкиным и фазовоконтрастного микроскопа Ф. Зернике. Увеличение в 100 тыс. раз, которое обеспечивает электронный микроскоп, позволяет изучать самые мелкие детали клеточных органелл. Современные достижения цитологии и цитогенетики связаны с развитием химических, физических методов и технологий (от рентгеноструктурного анализа до компьютерных баз данных).
В многоклеточных организмах каждая клетка специализирована для выполнения, как правило, одной из функций, необходимых для обеспечения жизнедеятельности организма в целом.
В зависимости от выполняемой функции клетки могут значительно различаться как по размеру, форме, расположению в различных тканях и органах организма, так и по другим внешним и внутренним характеристикам.
Укажем основные виды специализации клеток многоклеточного организма. Это:
- восприятие внешних и внутренних раздражителей;
- координация всех функций (клетки нервной и эндокринной системы);
- движение и опора;
- зашита организма (клетки покровных тканей и иммунной системы);
- получение питательных веществ или их синтез;
- перенос питательных, биологически активных веществ, газов и т.п.;
- удаление продуктов распада; размножение.
