История открытия клетки биология. История открытия клетки. Создание клеточной теории

Изучение мельчайших структур живых организмов стало возможным лишь после изобретения микроскопа, т.е. после 1600. Первое описание и изображения клеток дал в 1665 английский ботаник Р.Гук: рассматривая тонкие срезы высушенной пробки, он обнаружил, что они «состоят из множества коробочек». Каждую из этих коробочек Гук назвал клеткой («камерой»). Итальянский исследователь М.Мальпиги (1674), голландский ученый А. ван Лёвенгук, а также англичанин Н.Грю (1682) вскоре привели множество данных, демонстрирующих клеточное строение растений. Однако ни один из этих наблюдателей не понял, что действительно важным веществом был наполнявший клетки студенистый материал (впоследствии названный протоплазмой), а казавшиеся им столь важными «клетки» были просто безжизненными целлюлозными коробочками, в которых содержалось это вещество. До середины 19 в. в трудах ряда ученых уже просматривались зачатки некой «клеточной теории» как общего структурного принципа. В 1831 Р.Броун установил существование в клетке ядра, но не сумел оценить всю важность своего открытия. Вскоре после открытия Броуна несколько ученых убедились в том, что ядро погружено в полужидкую протоплазму, заполняющую клетку. Первоначально основной единицей биологической структуры считали волокно. Однако уже в начале 19 в. почти все стали признавать непременным элементом растительных и животных тканей структуру, которую называли пузырьком, глобулой или клеткой. новосибирск установка видеонаблюдения в доме цена брондавидео

Создание клеточной теории. Количество прямых сведений о клетке и ее содержимом чрезвычайно возросло после 1830, когда появились усовершенствованные микроскопы. Затем в 1838–1839 произошло то, что называют «завершающим мазком мастера». Ботаник М. Шлейден и анатом Т.Шванн практически одновременно выдвинули идею клеточного строения. Шванн предложил термин «клеточная теория» и представил эту теорию научному сообществу. Согласно клеточной теории, все растения и животные состоят из сходных единиц – клеток, каждая из которых обладает всеми свойствами живого. Эта теория стала краеугольным камнем всего современного биологического мышления.

Открытие протоплазмы. Сначала незаслуженно большое внимание уделяли стенкам клетки. Однако еще Ф. Дюжарден (1835) описал живой студень у одноклеточных организмов и червей, назвав его «саркодой» (т.е. «похожим на мясо»).

Эта вязкая субстанция была, по его мнению, наделена всеми свойствами живого. Шлейден тоже обнаружил в растительных клетках мелкозернистое вещество и назвал его «растительной слизью» (1838). Спустя 8 лет Г.фон Моль воспользовался термином «протоплазма» (примененным в 1840 Я. Пуркинье для обозначения субстанции, из которой формируются зародыши животных на ранних стадиях развития) и заменил им термин «растительная слизь». В 1861 М. Шультце обнаружил, что саркода содержится также в тканях высших животных и что это вещество идентично как структурно, так и функционально т.н. протоплазме растений. Для этой «физической основы жизни», как определил ее впоследствии Т.Гексли, был принят общий термин «протоплазма». Концепция протоплазмы в свое время сыграла важную роль; однако уже давно стало ясно, что протоплазма не однородна ни по своему химическому составу, ни по структуре, и этот термин постепенно вышел из употребления. В настоящее время главными компонентами клетки обычно считают ядро, цитоплазму и клеточные органеллы. Сочетание цитоплазмы и органелл практически соответствует тому, что имели в виду первые цитологи, говоря о протоплазме.

Прочие статьи:

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.

История открытия и изучения клетки. Клеточная теория

О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Самый первый примитивный микроскоп изобрел голландский шлифовальщик стекол З. Янсен (1590 г.), соединив вместе две линзы.

Английский физик и ботаник Р. Гук, рассмотрев срез пробки пробкового дуба обнаружил, что она состоит из ячеек, похожих на соты, которые он назвал клетками (1665 г.). Да, да… это тот самый Гук, именем которого назван известный физический закон.

Рис. "Срез пробкового дерева из книги Роберта Гука, 1635-1703"

В 1683 г. нидерландский исследователь А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и впервые описал бактерии.

Российский ученый Карл Бэр в 1827 г. обнаружил яйцеклетку млекопитающих. Этим открытием он подтвердил ранее высказанную идею английского врача У. Гарвея о том, что все живые организмы развиваются из яйца.

Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.).

Большое значение для понимания роли клетки в живой природе имели труды немецких ученых: ботаника М. Шлейдена и зоолога Т. Шванна. Они первыми сформулировали клеточную теорию , основной пункт которой утверждал, что все организмы, в том числе растительные и животные, состоят из простейших частиц — клеток, а каждая клетка — самостоятельное целое. Однако в организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство.

Позднее в клеточную теорию добавлялись новые открытия. В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления: "всякая клетка из клетки".

Клеточная теория послужила основой возникновения в XIX в.

История открытия клеточного ядра

науки цитологии. К концу XIX в. благодаря усложнению микроскопической техники были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Электронный микроскоп позволил исследовать тончайшие структуры клеток. Было обнаружен удивительное сходство в тонком строении клеток представителей всех царств живой природы.

Основные положения современной клеточной теории:

• клетка — структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
• клеткам присуще мембранное строение;
• ядро — главная часть эукариотической клетки;
• клетки размножаются только делением;
• клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.

1. Цитоплазма2. Функции цитоплазмы или роль цитоплазмы в клетке3. Cтроение цитоплазмы4. Движение цитоплазмы5. Органойды цитоплазмы6. Состав цитоплазмы

Цитоплазма — это ограниченная клеточной мембраной внутренняя среда клетки кроме ядра и вакуоли. Ранее было сказано, что клетка состоит на 80% из воды. Особенностью строения цитоплазмы клетки является то, большая часть водной структуры клетки приходится на цитоплазму. К твёрдой части цитоплазмы можно отнести белки, углеводы, фосфолипиды, холестерин и другими азотсодержащие органические соединения, минеральные соли, включения в виде капелек гликогена (у животных клеток) и другие вещества.

§ 10. История открытия клетки. Создание клеточной теории

В цитоплазме протекают почти все процессы клеточного метаболизма. Также цитоплазма содержит запасные питательные вещества и нерастворимые отходы обменных процессов.

Функции цитоплазмы или роль цитоплазмы :
1. Связывают все части клетки в единое целое;
2. В ней протекают химические процессы;
3. Осуществляет транспортировку веществ;
4. Выполняет опорную функцию.

К особенностям строения цитоплазмы можно отнести следующее:
1. Бесцветное вязкое вещество;
2. Находится в постоянном движении;
3. Содержит органойды (постоянные структурные компоненты и клеточные включения, и непостоянные структурные клетки);
4. Включения могут находиться в виде капель(жиры) и зёрен(белки и углеводы).

Посмотреть как выглядит цитоплазма можно на примере строения растительной клетки или животной клетки.

Движение цитоплазмы в клетке осуществляется фактически непрерывно. Само движение цитоплазмы осуществляется за счёт цитоскелета, а точнее за счёт изменения формы цитоскелета.

К органойдам цитоплазмы клетки можно отнести все органойды находяциеся в клетке, так как все они расположены внутри цитоплазмы. Все органойды в цитоплазме находятся в подвижном состоянии и могут перемещаться за счёт цитоскелета.

Состав цитоплазмы включает в себя:
1. Вода примерно 80%;
2. Белок около 10%;
3. Липиды около 2%;
4. Органические соли около 1%;
5. Неорганические соли 1%;
6. РНК примерно 0,7%;
7. ДНК примерно 0,4%.
Названный состав цитоплазмы справедлив для эукариотических клеток.

Открытию клетки предшествовало изобретение микроскопа в конце XVI века (З. Янсен).

Первым, кто увидел клетки был Р. Гук (1665 г.). С помощью увеличительного прибора он рассматривал срезы тканей живых организмов. На срезе растительной пробки он увидел ячеистую структуру и назвал отдельные ячейки клетками. Гук считал, что сами ячейки - это пустота, а содержимое живого организма заключено в каркасе (клеточной стенке).

Чуть позже А. Левенгук, используя более совершенный микроскоп, увидел именно содержимое клеток, в том числе увидел бактерии.

В 1827 г К. Бэром была обнаружена яйцеклетка, тем самым было доказано предположение, что все живые организмы развиваются из клетки.

Через несколько лет было отрыто содержащееся в клетке ядро (Р. Броун).

Обобщив ранее сделанные открытия, Т. Шванн разработал первый вариант клеточной теории, в которой доказывалось единство клеточного строения растений и животных. Однако в клеточной теории Шванна было одно ошибочное предположение, которое было заимствовано у другого исследователя клеток - М. Шлейдена. Оба ученых считали, что клетки могут образовываться из неклеточных структур и веществ.

В середине XIX века Р.

Открытие клетки

Вирхов доказал, что все клетки образуются только из других клеток путем их деления («каждая клетка из клетки»).

В это же время возникает наука цитология, которая изучает строение и процессы в клетках.

Во второй половине XIX века были открыты многие компоненты клетки, отмечена роль ядра в делении клетки.

В первой половине XX века с помощью электронного микроскопа были открыты остальные более мелкие структуры клетки. Стало очевидно, что клетки разных организмов и разных тканей имеют много общего.

ИСТОРИЯ БИОЛОГИИ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЁН ДО НАЧАЛА ХХ ВЕКА

Бляхер Л.Я.

МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ

Москва, "Наука", 1972

Первые описания клеток

Представление о дискретности организмов животных и растений, т. е. об их построении из отдельностей, называвшихся то «клетками» (Р. Гук), то «мешочками» или «пузырьками» (М. Мальпиги, Н. Грю), то «зернышками» (К. Вольф), долгое время оставалось лишенным конкретного содержания, так как о природе этих образований ничего не было известно. Прошли незамеченными описания Ф. Фонтаны (1781), видевшего и изобразившего в клетках кожи угря ядра и даже ядрышки; Фонтана, разумеется, был далек от понимания смысла и значения своих наблюдений. Даже в начале XIX в. на микроскопическое строение организованных тел были распространены совершение абстрактные воззрения. Например, в «Учебнике натурфилософии» (1809) Л. Окена живые тела описывались как скопления частиц, которые он называл «органическими кристаллами», «слизистыми пузырьками», «органическими точками», «гальваническими пузырьками» и даже «инфузориями».

Изобретение ахроматического микроскопа и постоянное усовершенствование его оптических возможностей позволили подойти к изучению подлинного строения клеток, прежде всего растительных; сначала в них удалось увидеть самое заметное структурное образование - оболочку. О подлинной дискретности тела высших растений стало возможным говорить лишь после того, как в 1812 г. немецкому ботанику Мольденгауэру методом мацерации удалось отделить друг от друга составляющие их клетки.

Открытие ядра

Зародышевый пузырек Пуркине. Из работы Пуркине о развитии куриного яйца (1825)

Клеточное ядро, которое в животных клетках впервые видел Фонтана, было вновь открыто в 1825 г. в ненасиженном курином яйце (Я. Пуркине), а в 1831-1832 гг.-в растительных клетках (Ф. Мирбель). Р. Броун (1833) показал, что ядро является обязательной составной частью всякой клетки. Термин «ядро» и «ядрышко» были введены в употребление учеником Пуркине Г. Валентином; впрочем, о значении этих образований Пуркине и его сотрудники не догадывались. Вскоре клеточное ядро привлекло к себе пристальное внимание Ф. Мейена (1828), М. Шлейдена (1838) и Т. Шванна (1839). Именно Шлейдену принадлежит ошибочная теория новообразования клеток, в которой решающее значение он придавал ядру, называя его поэтому цитобластом (клеткообразователем).

Создание клеточной теории

Рубеж 30-х и 40-х годов XIX в. ознаменовался фундаментальным обобщением, получившим название клеточной теории. Говоря о достижениях естествознания первой половины и середины XIX в., Ф. Энгельс на первое место выдвигал «три великих открытия»: наряду с доказательством сохранения и превращения энергии и эволюционной теорией Дарвина, Энгельс назвал клеточную теорию. «Покров тайны,- писал он,- окутывавший процесс возникновения и роста и структуру организмов, был сорван. Непостижимое до того времени чудо предстало в виде процесса, происходящего согласно тождественному по существу для всех многоклеточных организмов закону».

Клеточная теория, т. е. учение о клетках как образованиях, составляющих основу строения растительных и животных организмов, подготовлялась исподволь. Материалы для этого обобщения накапливались в исследованиях Я. Пуркине и его учеников, в особенности Г. Валентина, в работах школы И. Мюллера, в частности в трудах Я. Генле. С растительными клетками сравнивал клетки мальпигиева слоя эпидермиса Э. Гурльт (1835), а клетки роговицы-А. Донне (1837). Вместе с тем неоднократно отмечались и различия между клетками растительных и животных организмов. Даже Пуркине, наиболее близко подошедший к формулировке клеточной теории, считал, что «зернышки», из которых состоят ткани животных, не тождественны «клеткам» растений, так как у растительных клеток важным отличительным признаком является оболочка, окружающая клеточную полость, а у животных клетки лишены заметной оболочки и наполнены зернистым содержимым.

Т.

17. История открытия клеток

В литературе, посвященной истории клеточной теории, долгое время высказывалось утверждение, время от времени повторяющееся и в настоящее время, что учение о клетках как структурных образованиях, общих для растений и животных, принадлежит в равной мере ботанику М. Шлейдену и зоологу Т. Шванну. Впрочем, еще в конце прошлого века М. Гейденгайн, а позднее Ф. Студничка, и в особенности советский гистолог и историк клеточной теории 3. С. Кацнельсон со всей определенностью показали, что роль Шлейдена и Шванна в создании клеточной теории неравноценна. Истинным основоположником этой теории должен считаться Шванн, использовавший кроме результатов собственных исследований наблюдения Пуркине и его учеников, Шлейдена и ряда других ботаников и зоологов.

Клеточная теория Шванна содержит три главных обобщения - теорию образования клеток, доказательства клеточного строения всех органов и частей организма и распространение этих двух принципов па рост и развитие животных и растений.

Возможность сопоставления растительных и животных клеток и признания полного соответствия (гомологии) между клетками растений и животных была следствием двух положений, из которых исходил Шванл. Он вместе со Шлейденом принимал, во-первых, что клетки являются полыми, пузырьковидными образованиями и, во-вторых, что в обоих царствах природы клетки возникают из бесструктурного неклеточного вещества, находящегося внутри клеток или между ними; последнее Шванн называл цитобластемой. 3. С. Кацнельсон высказал звучащую парадоксально и вместе с тем правильную мысль, что именно эти ошибочные взгляды на природу клеток и способ их возникновения позволили Шванну увидеть их сходство у растений и животных, тогда как более правильный взгляд на животные клетки как образования, состоящие из зернистого вещества и в отличие от растительных клеток, как правило, лишенные оболочек, сложившийся у Пуркине, отвлек его от идеи гомологии клеток у растений и животных.

Клеточную теорию как широкое биологическое обобщение Шванн выразил в следующих словах: «Развитию положения, что для всех органических производных существует общий принцип образования и что таковым является клеткообразование… можно дать название клеточной теории».

Открытие протоплазмы

Дальнейшая разработка клеточной теории была связана с изучением внутренней структуры клеток. Пуркине назвал основное вещество клеток «протоплазмой», во всяком случае, применительно к зародышам животных, а Дюжарден для обозначения этого основного вещества ввел термин саркода, которым первоначально называл содержимое простейших животных - корненожек, жгутиконосцев и инфузорий.

Как уже было отмечено в главе 20, в конце 30-х и начале 40-х годов существовали две точки зрения на строение простейших. X. Эренберг (1838) отстаивал мысль, что инфузории имеют сложное строение, сравнимое со строением многоклеточных животных. Ошибка Эренберга сводится к тому, что он слишком прямолинейно сравнивал инфузорий с многоклеточными животными и не сумел установить, что описанные им многочисленные «желудки» инфузорий на самом деле являются непостоянными образованиями, а появляющимися и исчезающими пищеварительными вакуолями. В дальнейшем, через несколько десятилетий после Эренберга, было установлено, что строение инфузорий действительно может быть очень сложным.

В противовес мнению Эренберга, Дюжарден отстаивал элементарное устройство инфузорий и других одноклеточных организмов, которые, по его представлениям, состоят из саркоды и лишены каких бы то ни было органов. Простейших от остальных, многоклеточных животных отделил немецкий зоолог К. Зибольд, автор «Учебника сравнительной анатомии беспозвоночных животных» (1848); однако только после работ М. Шульпе, А. Келликера и, особенно, Э. Геккеля получила всеобщее признание мысль, что тело простейших (Protozoa) состоит из одной клетки, соответствующей бесчисленным клеткам, из которых построен организм остальных животных, получивших название многоклеточных.

Полужидкое, зернистое вещество, которое, по Дюжардену, заполняет тело простейших животных, видели также и в клетках растений. Это содержимое растительных клеток в период, предшествующий созданию клеточной теории, обнаружили Ф. Мейен и М. Шлейден, но не видели в нем носителя жизненных свойств клетки. Это было сделано позднее, когда Гуго фон Моль в работе «О движении сока внутри клетки» (1846) на основе наблюдений доказал, что протоплазма обладает способностью к.самостоятельному движению. Наблюдения Моля на растительных клетках подтвердили Ф. Кон (1850) и Н. Прингсгейм (1854). Кон утверждал, что по оптическим, физическим и химическим свойствам capкода, или сократимое вещество клеток животных, вполне соответствует протоплазме растительных клеток. Ф. Лейдиг в «Учебнике гистологии человека и животных» (1857) высказал мысль, что оболочка, которую ранее считали обязательной и важнейшей составной частью клетки, часто может отсутствовать и что основными структурными компонентами клетки являются протоплазма и ядро.

Первые предположения об образовании клеток

Одной из основ клеточной теории было представление, высказанное Шлейденом и воспринятое Шванном, о свободном образовании клеток из бесструктурного вещества, находящегося внутри клеток (мнение Шлейдена) или вне их в виде специального клеткообразующего вещества, или цитобластемы (мнение Шванна). Эти представления о способе образования клеток мало отличались от взглядов на этот предмет П. Тюрпена (1827), считавшего, что зерна, возникающие на внутренней поверхности клеточной оболочки, превращаются в молодые клетки и что такой процесс клеткообразования может повторяться до бесконечности.

В 1833 т. Моль высказал столь же необоснованный взгляд, что новые клетки «возникают… без органической связи друг с другом и с материнским организмом… из взвешенной в клеточном соке мутной зернистой массы».

Открытие деления клеток

Одновременно со статьей Шлейдена, натолкнувшей Шванна на мысль об универсальном способе образования клеток и тем самым сыгравшей важную роль в создании клеточной теории, вышла в свет работа Моля «О развитии устьиц» (1838), в которой описано деление клеток, предназначенных для образования замыкательных клеток устьиц. Ядер, как следует из рисунков в упомянутой работе, Моль не видел, ни в клетках устьиц, ни в материнских клетках спор Anthoceros, деление которых он описал годом позже. В начале 40-х годов реальные знания о способе возникновения клеток были столь скудны, что появлению фантастических описаний этих явлений не приходится удивляться. Так, А. Грисбах (1844) утверждал, что молодые клетки развиваются из зачатков свободно плавающих в соке старых клеток, а Г. Карстен (1843) принимал эндогенное возникновение клеток по типу многократного «вложения» одна в другую клеток последовательных поколений. Шлейдену и Шванну были известны ранее опубликованные работы Дюмортье (1832) и Моля (1835), в которых описывалось размножение клеток нитчатых водорослей путем деления, однако они не придавали значения этим описаниям.

С начала 40-х годов против шлейден-шванновской теории клеткообразования решительно выступали ботаники (Н. И. Железнов, Ф. Унгер, К. Негели) и зоологи (Р. Ремак, А. Келликер, Н. А. Варнек). Их исследования подготовили обобщение, сформулированное известным немецким патологом Р. Вирховым в виде афоризма: omnis cellula e cellula [каждая клетка (происходит только) из клетки].

1. Кому принадлежит открытие клетки? Кто является автором и основоположником клеточной теории? Кто дополнил клеточную теорию принципом: «Каждая клетка – от клетки»?

Р. Вирхов, Р. Броун, Р. Гук, Т. Шванн, А. ван Левенгук.

Открытие клетки принадлежит Р. Гуку.

Принципом «Каждая клетка – от клетки» дополнил клеточную теорию Р. Вирхов.

2. Какие учёные внесли значительный вклад в развитие представлений о клетке? Назовите заслуги каждого из них.

● Р. Гук – открытие клетки.

● А. ван Левенгук – открытие одноклеточных организмов, эритроцитов, сперматозоидов.

● Я. Пуркине – открытие ядра в животной клетке.

● Р. Броун – открытие ядра в клетках растений, вывод о том, что ядро является обязательным компонентом растительной клетки.

● М. Шлейден – доказательства того, что клетка является основной структурной единицей растений.

● Т. Шванн – вывод о том, что все живые существа состоят из клеток, создание клеточной теории.

● Р. Вирхов – дополнение клеточной теории принципом "Каждая клетка – от клетки".

3. Сформулируйте основные положения клеточной теории. Какой вклад внесла клеточная теория в развитие естественнонаучной картины мира?

1. Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живых организмов, обладающая всеми признаками и свойствами живого.

2. Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.

3. Клетки образуются путём деления исходной материнской клетки.

4. В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов.

Клеточная теория оказала существенное влияние на развитие биологии и послужила фундаментом для дальнейшего развития многих биологических дисциплин – эмбриологии, гистологии, физиологии и др. Основные положения клеточной теории сохранили своё значение и по сей день.

4. Используя знания, полученные при изучении биологии в 6-9-м классах, на примерах докажите справедливость четвёртого положения клеточной теории.

Например, в состав внутренней (слизистой) оболочки тонкого кишечника человека входят клетки покровного эпителия, которые обеспечивают всасывание питательных веществ и выполняют защитную функцию. Клетки железистого эпителия секретируют пищеварительные ферменты и другие биологически активные вещества. Средняя (мышечная) оболочка образована гладкой мышечной тканью, клетки которой выполняют двигательную функцию, обусловливая перемешивание пищевых масс и их перемещение в сторону толстого кишечника. Наружная оболочка образована соединительной тканью, выполняющей защитную функцию и обеспечивающей прикрепление тонкого кишечника к задней стенке живота. Таким образом, тонкий кишечник образован различными тканями, клетки которых специализированы на выполнении тех или иных функций. В свою очередь, тонкий кишечник вместе с другими органами (пищеводом, желудком и т.д.) образует пищеварительную систему человека.

Покровные клетки кожицы листа выполняют защитную функцию. Замыкающие и побочные клетки образуют устьичные аппараты, обеспечивающие транспирацию и газообмен. Клетки хлорофиллоносной паренхимы осуществляют фотосинтез.

Открытие клеточного ядра. Шлейден и его теория цитогенеза

В состав жилок листа входят волокна, придающие механическую прочность, и проводящие ткани, элементы которых обеспечивают транспорт растворов. Следовательно, лист (орган растения) образован разными тканями, клетки которых выполняют определённые функции.

5. До 1830-х гг. было распространено мнение о том, что клетки - это «мешочки» с питательным соком, при этом главной частью клетки считалась её оболочка. Чем могло быть обусловлено такое представление о клетках? Какие открытия способствовали изменению представлений о строении и функционировании клеток?

Увеличительная способность микроскопов того времени не позволяла детально изучить внутреннее содержимое клеток, однако их оболочки были хорошо различимы. Поэтому учёные обращали внимание прежде всего на форму клеток и строение их оболочек, а внутреннее содержимое считали "питательным соком".

Изменению сложившихся представлений о строении и функционировании клеток в первую очередь способствовали работы Я. Пуркине (обнаружил ядро в яйцеклетке птиц, ввёл понятие "протоплазма") и Р. Броуна (описал ядро в клетках растений, пришёл к выводу, что оно является обязательной частью растительной клетки).

6. Докажите, что именно клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живых организмов.

Клетка является обособленной, наименьшей по размерам структурой, обладающей всеми основными признаками живого: обменом веществ и энергии, саморегуляцией, раздражимостью, способностью расти, развиваться и размножаться, хранить наследственную информацию и передавать её дочерним клеткам при делении. У отдельных компонентов клетки все эти свойства в совокупности не проявляются. Из клеток состоят все живые организмы, вне клетки нет жизни. Поэтому клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живых организмов.

7*. Размеры большинства растительных и животных клеток составляют 20-100 мкм, т. е. клетки являются довольно мелкими структурами. Чем обусловлены микроскопические размеры клеток? Объясните, почему растения и животные состоят не из одной (или нескольких) огромных клеток, а из множества мелких.

Для поддержания жизнедеятельности клетка должна постоянно обмениваться веществами с окружающей её средой. Потребности клетки в поступлении питательных веществ, кислорода, в выведении конечных продуктов обмена определяются её объёмом, а интенсивность транспорта веществ зависит от площади поверхности. Таким образом, с увеличением размеров клеток, их потребности растут пропорционально кубу (х3) линейного размера (х), а транспорт веществ "отстаёт", т.к. увеличивается пропорционально квадрату (х2). Как следствие в клетках тормозится скорость протекания процессов жизнедеятельности. Поэтому большинство клеток имеет микроскопические размеры.

Растения и животные состоят из множества мелких клеток, а не из одной (или нескольких) огромных потому что:

● Клеткам "выгодно" иметь мелкие размеры (причина этого освещена в предыдущем абзаце).

● Одной или нескольких клеток было бы недостаточно для выполнения всех специфических функций, лежащих в основе жизнедеятельности таких высокоорганизованных организмов, как растения и животные. Чем выше уровень организации живого организма, тем больше типов клеток входит в его состав и тем сильнее выражена клеточная специализация.

● В многоклеточном организме постоянно происходит обновление клеточного состава – клетки погибают и заменяются другими. Гибель одной (или нескольких) огромных клеток приводила бы к смерти всего организма.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Уже неоднократно мы упоминали, что тот или другой из перечисленных исследователей замечал в клетках ядра.

Так как в работе Шлейдена, к которой мы далее перейдем, ядру придается особое значение, то, отступая от хронологического изложения, рассмотрим здесь историю открытия этой важнейшей части клетки. Именно ядро помогло Шванну провести сравнение клеток животных и растений, и поэтому открытие ядра знаменует собою важнейший этап в развитии учения о клетке.

Ядра впервые увидел в эритроцитах рыб Лёвенгук в 1700 г. и изобразил их на рисунке. Позднее на том же объекте - эритроцитах многих позвоночных и беспозвоночных - зарисовал ядра Хьюсон (Hewson, 1777). Значение этого образования в тот ранний период зарождения микроскопии, конечно, не могло быть оценено ни самими авторами, ни их современниками. Фонтана в исследовании о яде гадюки, изображая эпителиальные клетки эпидермиса и эритроциты, рисует в клетках ядра и бегло упоминает о «их в тексте; но и в то время (работа Фонтана вышла в 1781 г.), когда только начиналось микроскопическое исследование животных тканей, открытие Фонтана не могло быть понято.

Тогда же некоторые исследователи наблюдали ядра в яйцеклетках. Каволини (Filippo Cavolini, 1756-1810) видел ядра в икре рыб (1787); а Поли (Poli, 1791) заметил ядра в яйцах моллюсков. Их наблюдения прошли бесследно, не обратив на себя внимания.

В исследовании о яйце птиц (1825) Пуркине описывал «зародышевый пузырек» (vesicula germinativa). Это было ядро яйцеклетки птиц. По описанию Пуркине, это «сжатый сферический пузырек, одетый тончайшей оболочкой. Он содержит свою собственную лимфу, включен в белый сосковидный бугорок и преисполнен производящей силой, отчего я и назвал его «зародышевый пузырек». Пуркине придавал открытому им образованию большое значение; вслед за ним последующие исследователи уже не обходили вниманием этот загадочный «пузырек». Открытие Пуркине, таким образом, не прошло бесследно, как наблюдения Каволини и Поли, но значение «зародышевого пузырька» долго оставалось неясным, так как в понимании частей яйца, с точки зрения представления о «клетке, правильный путь был намечен лишь после исследований Шванна.

У растений первое изображение клеточного ядра сделал Бауэр (Bauer) в 1802 г., но опубликован этот рисунок только в 1830 г. (J. Baker, 1949). Мейен (1830) на одном рисунке показывает ядро. В исследовании о маршанции Мирбель (1831-1832) также изображает ядро, давая ему название шарика; видел его и французский ботаник Броньяр (Adolphe Brogniart, 1801-1876). Но эти первые наблюдения ядер в растительных клетках не были оценены самими наблюдателями и также не привлекли к себе внимания.

Признание ядра в качестве обязательной части растительной клетки является заслугой английского ботаника Роберта Броуна (Robert Brown, 1773-1858).

Начав свои ботанические работы с описания сборов, сделанных во время путешествия по Австралии, Броун переходит затем к изучению анатомического строения растений. Он не ставил чисто морфологических задач в своей работе; анатомические исследования для него являются пособием для изучения систематики растений, но в этих работах Броун делает выдающиеся ботанические открытия относительно размножения у растений. В 1833 г. выходит работа Броуна «Об органах и способе оплодотворения у орхидных» (доложена в Линнеевском обществе в Лондоне еще в ноябре 1831 г.). Броун пишет в этой статье, что в каждой клетке эпидермиса он наблюдал «одиночную округлую ареолу, обычно более темную, чем оболочка клетки. Эта ареола более или менее зернистая, слегка выпуклая, и хотя она кажется лежащей на поверхности, в действительности она покрыта наружной пластинкой клетки. Положение ее в клетке не постоянно; часто, однако, в центре или близ него» (стр. 710). Эта ареола, или ядро (nucleus) клетки, как иначе обозначает это образование Броун, наблюдалось им не только в клетках эпидермиса; он видел ядро в паренхиме, во внутренних клетках частей растений, «особенно, когда они свободны от зернистого вещества». Броун, правда осторожно, высказывает предположение, что ядро является обычной составной частью клетки. У него нет категорического утверждения о том, что ядро есть обязательный органоид клетки; равным образом Броун не дает в своей работе изображений клеточных ядер. Тем не менее в исследованиях Броуна впервые ядро упоминается не как случайное образование в клетке, а фигурирует как какая-то существенная часть, имеющая значение для жизни клетки.

Мейен, автор «Фитотомии» - сочинения, о котором была речь уже ранее,- в более позднем руководстве «Новая система физиологии растений» (1837-1839) упоминает ядро как постоянную часть клетки, значение которой остается загадочным. Собственно лишь работа Негели (С. Nageli, 1844) доказала всеобщее распространение клеточных ядер не только у цветковых растений, но и в клетках водорослей, грибов, мхов и других низших растений.

В гистологию животных термин «ядро» был введен Валентином. В сообщении «О тонком строении органов чувств» (1836) Валентин писал об эпителии конъюнктивы: «Он состоит из ромбоидальных или квадратных округлых клеток, лежащих тесно друг около друга, границы которых образованы простыми нитевидными линиями; в каждой клетке без исключения находится несколько более темное и компактное ядро (nucleus) круглой или продолговато-округлой формы. Большей частью оно занимает середину клетки, состоит из мелкозернистой субстанции, но содержит внутри совершенно круглое тельце, которое по тому же образцу образует внутри него своего рода второе ядро» (стр. 143). Из этого описания видно, что Валентин отчетливо наблюдал ядра эпителиальных клеток. Внутри ядра Валентин видел ядрышко; это было, по-видимому, первое описание этой внутриядерной структуры.

Отчетливое описание и изображение ядер в клетках эпителия дал Генле (1837). Бэйкер (1949) верно отмечает, что работами Валентина и Генле начинается эпоха ядерных клеток в гистологии животных.

В 1838 г. в Muller’s Archiv появляется статья молодого ботаника Шлейдена под заглавием «Материалы к фитогенезу» (Beitrage zur Phytogenesis). Эта работа по традиции считается важнейшим этапом в развитии клеточного учения, и ее автор признается вместе со Шванном творцом клеточной теории. Значение Шлейдена в истории клеточного учения бесспорно, но в учебной, популярной, а подчас и в исторической литературе это значение освещается поверхностно и неверно. Шлейдену приписывают порой чуть не открытие растительных клеток, поэтому. необходимо разобрать, в чем же действительно значение этого ученого в истории клеточного учения, где правда в той легенде, которая сложилась вокруг его работы и по традиции переходит из учебника в учебник.

Маттиас Шлейден (Matthias Jacob Schleiden, 1804-1881) является крупнейшим представителем немецкой ботаники середины Прошлого столетия. Первоначально он окончил юридический факультет и занимался адвокатурой. Не имея в этой деятельности успеха, Шлейден в 1831 г. бросает юриспруденцию и приступает к изучению медицины и естественных наук. С 1840 г. он профессор ботаники в Иене, где остается до 1862 г. Это основной период творческой деятельности Шлейдена. В 1842 г. выходит его капитальное сочинение «Основы научной ботаники», сыгравшее большую роль в направлении дальнейших ботанических исследований. Вместо натурфилософских рассуждений Шлейден требует внедрения в ботанику точных методов исследования строения и функции растений; особенно подчеркивал он необходимость внимания к истории развития, в которой видел ключ для решения многих спорных проблем. Философские позиции Шлейдена, изложенные им в его сочинениях, не отличаются оригинальностью и обнаруживают отпечаток кантовской философии. С 1862 г. по 1864 г. Шлейден - профессор антропологии в Дерпте (ныне Тарту, Эст. ССР), в 1864 г. он оставляет Дерпт из-за столкновения с церковными кругами и вместе с тем прекращает педагогическую деятельность. Будучи автором не только ряда научных работ, но и многих популярных сочинений, Шлейден пользовался широкой известностью.

«Материалы к фитогенезу» - вторая работа Шлейдена, который был тогда еще начинающим ботаникам. Она представляет собой статью, размером около 40 страниц, к которой приложены две таблицы. Общий основной закон человеческого разума, - так начинает Шлейден свою работу, - закон, обусловливающий непреодолимое стремление его к единству в познании и установлению как вообще в науке, так и в области организмов аналогии для обоих больших отделов - царства животных и растений, - побуждал многократно заниматься этим предметом. Столько людей ума занимались им, но - этого нельзя отрицать - все до сих пор произведенные в этом отношении попытки не удавались и были заблуждениями. Причина лежит в том, что понятие индивидуума в том смысле, как оно применяется в животной природе, в мире растений не имеет никакого применения. Самое большое можно говорить об индивидууме в этом смысле у наиболее низших растений, некоторых водорослей и грибов, состоящих только из одной клетки. Но каждое более высоко развитое растение есть агрегат совершенно индивидуализированных замкнутых отдельностей…, являющихся клетками» (стр. 137). Мы нарочно привели эту длинную цитату, являющуюся началом статьи Шлейдена, чтобы показать, насколько чужда была ему мысль об единстве микроскопической структуры животных и растений, выражающемся в клеточном строении. А между тем именно эта мысль является краеугольным камнем клеточной теории, одним из соавторов которой обычно считают Шлейдена.

Для правильной оценки работы Шлейдена нужно вспомнить положение клеточного учения в ботанике к 1837 г., когда Шлейден закончил свою работу. Совершенно неверно распространенное представление, будто Шлейден доказал всеобщее распространение клеток у растений, или даже открыл клетки у растений. Это искажение действительного исторического развития науки. К началу тридцатых годов прошлого века в ботанике создается законченное представление о клетке как элементарной структуре растительного мира; Шлейден в своей работе берет это положение в качестве незыблемо установленного вывода. Даже такие, казалось раньше, неклеточные части растений, как водоносные сосуды древесины, к этому времени рассматриваются как видоизмененные, своеобразно дифференцированные и слившиеся клетки. Шлейдену не надо было устанавливать всеобщее распространение клеток у растений: установление этого положения явилось, как мы видели, коллективным успехом целого ряда работ многочисленной плеяды ботаников первой четверти прошлого века.

К. А. Тимирязев (1920) по поводу выражения «открытие клетки» справедливо писал: «Но дело в том, что клеточку никто не открывал» (стр. 79), подчеркивая этим, что «открытие» клетки не есть заслуга какого-то определенного ученого. Неверно и то, что Шлейден, как пишет Ашофф (Aschoff, 1938), развил учение «о всеобъемлющем построении из клеток всех растений» (стр. 177). И в этом отношении прав К. А. Тимирязев, который писал: «Шлейдена вообще принято считать творцом этого учения о клеточке, оказавшегося столь богатым самыми плодотворными обобщениями. Но это едва ли справедливо… Шлейден красноречивый, страстный противник рутины и застоя, мог бы по праву сказать о себе, как некогда Бэкон, что он трубач, герольд, buccinator, возвещавший о появлении этого учения, но фактические данные, его обосновывавшие, уже существовали ранее…» (стр. 75). Характерно, что Унгер (Unger, 1846) в своих основах ботаники, излагая положение о клетке как о всеобщей элементарной структуре организмов, в литературной ссылке указывает Шванна и Кёлликера, не упоминая даже в этом аспекте о Шлейдене.

Самое понятие о клетке у Шлейдена не отличается от представлений, оформившихся ранее и нашедших отражение в учебнике Мейена (1830) еще до того, как Шлейден вообще начал заниматься ботаникой. В уровень с этими представлениями Шлейден принимал клетку за пузырек или камеру, отграниченную оболочкой, внутри которой может находиться содержимое. Это «содержимое» клетки (будущая протоплазма!) привлекало еще внимание Мейена, посвятившего ему большое исследование, но не уяснившего значения этой основной составной части клеток. Видел протоплазму растительных клеток и Шлейден, но и он не понял значения «содержимого» клетки. Для него это - камедь (Gummi) или студень (Gallerte). Часть протоплазмы Шлейден относил к клеточной стенке. Последняя, по его мнению, состоит из двух слоев, между ними находится клеточное ядро - «дитобласт», который никогда не лежит внутри клетки, а всегда заключен в клеточную стенку «таким образом, что стенка клетки расщепляется на две пластинки, из которых одна проходит снаружи, а другая изнутри цитобласта. Та, которая проходит с внутренней стороны, обычно нежнее и более студневидная» (стр. 142). Из рисунков Шлейдена очевидно, что за «внутренний слой клеточной стенки» он принимал пристеночный слой протоплазмы растительных клеток.

Какую же задачу ставил Шлейден в своей работе? «Каждая клетка, - пишет он, - ведет двойную жизнь: вполне самостоятельную, связанную только с ее собственным развитием, и другую зависимую, поскольку она является составной частью растения. Однако легко видеть, что как для физиологии растений, так и для сравнительной физиологии жизненные процессы отдельных клеток должны быть в общем на первом месте, должны представлять собою неизбежную основу, и при этом в первую очередь выдвигается вопрос: как собственно происходит этот своеобразный маленький организм, клетка?» (стр. 138). Эта задача-генезис клетки - основа статьи Шлейдена. Генетический момент в таком смысле выдвигался и ранее, но нельзя отрицать, что Шлейден, соответственно своему времени, поставил эту проблему отчетливее, чем его предшественники.

Отвечая на поставленный вопрос, Шлейден развивает свою теорию клеткообразования. В этой теории центральная роль в процессе развития новых клеток отводится ядру. Как мы видели, оно было открыто задолго до работы Шлейдена, «о не получило никакого определенного толкования. По Шлейдену, ядро есть «цитобласт» - образователь клетки. Теория клеткообразования, развиваемая Шлейденом, кратко может быть охарактеризована следующим образом.

В камеди, прилегающей изнутри к стенкам ранее существовавших клеток, образуются зернышки; Шлейден называет их слизью и считает, что эти зернышки, путем конденсации, образуют ядрышки, а затем формируется ядро, возникающее, в виде зернистого осадка вокруг ядрышка. На поверхности ядра, с одной стороны, снова из «слизи» образуется оболочка; она отграничивает цитобласт, и таким образом возникает отграниченное стенками пространство, где в толще стенки заключено ядро. Это пространство и есть новая клетка. Следовательно, по Шлейдену, дочерние клетки возникают внутри материнских клеток. Количество новых клеток, которые могут развиваться в одной материнской клетке, а равно и судьба этой материнской образовательной клетки, Шлейденом не обсуждается.

Такова сущность теории клеткообразования, сущность «превосходных исследований Шлейдена, которые пролили на эту область так много света», - характеристика работы Шлейдена, данная Теодором Шванном. Как вскоре было показано, теория Шлейдена основана на ложно истолкованных наблюдениях. Именно эту неверную теорию клеткообразования воспринял от Шлейдена его друг Шванн и она явилась наиболее слабым пунктом учения Шванна. Сакс в своей истории ботаники характеризует теорию Шлейдена следующими резкими словами: «Шлейденовская теория клеткообразования возникла из трудно постижимого слияния неясных наблюдений и предвзятых мнений, больше того, она сильно напоминает в основном старые теории Шпренгеля и Тревирануса» (стр. 76). Сам Шлейден упорно отстаивал свою теорию цитогенеза и приводил ее даже в 4-м изд. «Основ научной ботаники» (1861).

В своей статье Шлейден, кроме рассмотренной теории клеткообразования, занимается вопросом о развитии утолщений на стенках спиральных сосудов и развивает теоретические рассуждения о работе растений. Принципиально нового в данном разделе работа Шлейдена не содержит, и, так как эта часть статьи прямого отношения к нашей теме не имеет, останавливаться на ней нет необходимости.

Какую же оценку нужно дать в историческом аспекте роли Шлейдена в развитии клеточного учения? Мартин Гейденгайн (М. Heidenhain, 1899) еще в конце прошлого столетия отметил неправильность представления о равноценном значении в истории клеточной теории Шлейдена и Шванна. Позже этот вопрос со всей решительностью был поставлен вновь на основании критического разбора литературы чешским гистологом Студничкой (1933) - большим знатоком истории клеточного учения. Действительно, традиционное сопоставление имен Шлейдена и Шванна, выдвигаемых обычно в качестве «соавторов» клеточной теории, не оправдывается при внимательном изучении источников. Шлейден не был соавтором клеточной теории; ему, как мы видели, была совершенно чужда основная мысль этой теории - единство микроскопической элементарной структуры животных и растений; он не является и создателем клеточного учения в области ботаники, так как основные положения этого учения были развиты до него. Это нужно подчеркнуть, так как в литературе, и иностранной и нашей, вокруг имени Шлейдена создалась «легенда», которых так много в истории науки вследствие недостаточного знакомства с оригиналами. Студничка в цитируемой выше статье о Шлейдене привел выписки из нескольких десятков иностранных руководств по гистологии и биологии и даже из специальных статей по истории клеточного учения, где совершенно превратно освещается роль Шлейдена и повторяется легенда о том, что Шлейдену наука обязана открытием клеточного строения у растений, что Шлейден и Шванн создали клеточную теорию и т. п. К тому списку неоправданных, а порой просто нелепых утверждений о роли Шлейдена, который привел Студничка, можно, к сожалению, добавить немалый список цитат из более новых учебников и даже специальных работ, в том числе сочинений, претендующих на значение исторических работ как в нашей, так и в зарубежной литературе. Историческая роль работы Шлейдена несомненна, но эта роль иная, чем ее обычно освещают. Шлейдену принадлежит заслуга внедрения генетического подхода в учение о тканях и клетке. Попытки подобного подхода делались и до Шлейдена (Вольф, Мирбель, Шпренгель, Тревиранус; в гистологии животных - Валентин), но в то время они не могли быть столь эффективными, как работа Шлейдена, появившаяся тогда, когда представление о клетке как об основной структуре растений было уже общепринятым. Без генетического подхода Шванн не мог бы создать стройную клеточную теорию, обоснованную убедительными для того времени данными. Только обратившись к истории развития тканей и клеток, Шванн смог показать «соответствие» различных элементарных структур, мог доказать их гомологию. В направлении мысли Шванна на подобный путь исследования работа Шлейдена сыграла, конечно, существенную роль.

Но это не все. Для того чтобы, обратившись к истории развития элементарных структур, можно было убедительно показать их гомологию, нужно было найти руководящий признак и, взяв его в качестве ведущего звена, распутывать клубок сложных взаимоотношений элементарных структур в животных тканях. Этот руководящий признак Шванн почерпнул у Шлейдена. Это - ядро. Клетки в различных тканях могут быть внешне очень не похожи друг на друга, но сходство ядер бросается в глаза, помогает гомологизировать внешне несходные образования. Ядро было известно и в клетках растений и в животных структурах до Шлейдена. Но только в его работе ядро приобрело значение основного признака развивающейся клетки. Этот признак послужил для Шванна рычагом, ухватившись за который он смог создать клеточную теорию.

Таким представляется значение Шлейдена в истории клеточного учения. Его нельзя ставить рядом со Шванном, он не был соавтором клеточной теории, но его работа была необходимым звеном в цепи исследований, подготовивших материал, без которого гений Шванна, возможно, оказался бы бессильным сделать обобщения, сформулированные им в виде клеточной теории. Вирхов (1859) правильно выразил это, указав, что Шванн стоял «на плечах» Шлейдена.

О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Самый первый примитивный микроскоп изобрел голландский шлифовальщик стекол З. Янсен (1590 г.), соединив вместе две линзы.

Английский физик и ботаник Р. Гук, рассмотрев срез пробки пробкового дуба обнаружил, что она состоит из ячеек, похожих на соты, которые он назвал клетками (1665 г.). Да, да... это тот самый Гук, именем которого назван известный физический закон.

Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.).

Позднее в клеточную теорию добавлялись новые открытия. В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления: "всякая клетка из клетки".

Клеточная теория послужила основой возникновения в XIX в. науки цитологии. К концу XIX в. благодаря усложнению микроскопической техники были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Электронный микроскоп позволил исследовать тончайшие структуры клеток. Было обнаружен удивительное сходство в тонком строении клеток представителей всех царств живой природы.

• клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
• клеткам присуще мембранное строение;
• ядро - главная часть эукариотической клетки;
• клетки размножаются только делением;
• клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.

Цитология («cytos» - ячейка, клетка) наука о клетке. Современная цитология изучает: строение клеток, их формирование как элементарных живых систем, исследует формирование отдельных клеточных компонентов, процессы воспроизведения клеток, репарации, приспособления к условиям среды и другие процессы. Другими словами, современная цитология – это физиология клетки.

Развитие учения о клетке тесно связано с изобретением микроскопа (от греческого «микрос» – небольшой, «скопео» – рассматриваю). Это связано с тем, что человеческий глаз не способен различать объекты с размерами менее 0,1 мм, что составляет 100 микрометров (сокращ. микрон или мкм). Размеры же клеток (а тем более, внутриклеточных структур) существенно меньше.

Например, диаметр животной клетки обычно не превышает 20 мкм, растительной – 50 мкм, а длина хлоропласта цветкового растения – не более 10 мкм. С помощью светового микроскопа можно различать объекты диаметром в десятые доли микрона.

Первый микроскоп был сконструирован в 1610 г. Галилеем и представлял собой сочетание линз в свинцовой трубке (рис. 1.1). А до этого открытия в 1590 г. изготовлением стекол занимались голландские мастера Янсены.

Рис. 1.1. Галилео Галилей (1564-1642)

Впервые микроскоп для исследований применил английский физик и естествоиспытатель Р. Гук (рис. 1.2, 1.4). В 1665 г. он впервые описал клеточное строение пробки и ввел термин «клетка»(рис. 1.3). Р. Гук сделал первую попытку подсчитать количество клеток в определенном объеме пробки.

Он сформулировал представление о клетке как о ячейке, полностью замкнутой со всех сторон и установил факт клеточного строения растительных тканей. Эти два основных вывода и определили направление дальнейших исследований в этой области.

Рис. 1.2. Роберт Гук (1635-1703гг)

Рис. 1.3. Клетки пробки, которые изучал Роберт Гук

Рис. 1.4. Микроскоп Роберта Гука

В 1674 году голландский торговец Антонио ван Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» - движущиеся живые организмы (одноклеточные организмы, форменные элементы крови, сперматозоиды) и сообщил об этом научному обществу (рис. 1.5, 1.6) . Описания этих «анималькусов» снискали голландцу мировую известность, пробудили интерес к изучению живого микромира.

Рис. 1.5. Антонио ван Левенгук (1632-1723)

Рис. 1.6. Микроскоп Антонио ван Левенгука

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 (рис. 1.7, 1.8, 1.9) , в конструировании которых принимали участие академики Л.Эйлер, Ф. Эпинус.

Рис. 1.7. И.П. Кулибин (1735-1818)

Рис. 1.8. И.Е. Беляев

Рис. 1.9. Микроскопы, изготовленные русскими мастерами

В 1671–1679 гг. итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги дал первое систематическое описание микроструктуры органов растений, положившее начало анатомии растений (рис. 1.10) .

Рис. 1.10. Марчелло Мальпиги (1628-1694)

В 1671–1682 гг. англичанин Неемия Грю подробно описал микроструктуры растений; ввел термин «ткань» для обозначения понятия совокупности «пузырьков», или «мешочков» (рис. 1.11) . Оба эти исследователя (они работали независимо друг от друга) дали изумительные по точности описания и рисунки. Они пришли к одному и тому же выводу относительно всеобщности построения растительной ткани из пузырьков.

Рис. 1.11. Неемия Грю (1641-1712)

В 20-х г. XIX в. наиболее значительные работы в области изучения растительных и животных тканей принадлежат французским ученым Анри Дютроше (1824 г.), Франсуа Распайлю (1827 г.), Пьеру Тюрпену (1829 г.). Они доказывали, что клетки (мешочки, пузырьки) являются элементарными структурами всех растительных и животных тканей. Эти исследования подготовили почву для открытия клеточной теории.

Один из основоположников эмбриологии и сравнительной анатомии, академик Петербургской академии наук Карл Максимович Бэр показал, что клетка – единица не только строения, но и развития организмов (рис. 1.12) .

Рис. 1.12. К.М. Бэр (1792-1876гг)

В 1759 г немецкий анатом и физиолог Каспар Фридрих Вольф доказал, что клетка есть единица роста (рис. 1.13) .

Рис. 1.13. К.Ф. Вольф (1733–1794)

1830-е гг. чешский физиолог и анатом Я.Э. Пуркине (рис. 1.14) , немецкий биолог И.П. Мюллер доказали, что клеточная организация является универсальной для всех видов тканей.

Рис. 1.14. Я.Э. Пуркине (1787-1869)

В 1833 г. британский ботаник Р. Броун (рис. 1.15) описал ядро растительной клетки.

Рис. 1.15. Роберт Броун (1773-1858)

В 1837 году Маттиас Якоб Шлейден (рис. 1.16) предложил новую теорию образования растительных клеток, признавая решающую роль в этом процессе клеточного ядра. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре.

Согласно современным представлениям, конкретные исследования Шлейдена содержали ряд ошибок: в частности, Шлейден считал, что клетки могут зарождаться из бесструктурного вещества, а зародыш растения - развиваться из пыльцевой трубки (гипотеза самозарождения жизни).

Рис. 1.16. Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881гг)

Немецкий цитолог, гистолог и физиолог Теодор Шванн (рис. 1.17) ознакомился с трудами немецкого ботаника М. Шлейдена, которые описывали роль ядра в растительной клетке. Сопоставляя эти работы с собственными наблюдениями, Шванн разработал собственные принципы клеточного строения и развития живых организмов.

В 1838 году Шванн опубликовал три предварительных сообщения клеточной теории, а в 1839 году - труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», где опубликовал основные принципы теории клеточного строения живых организмов.

Ф. Энгельс утверждал, что создание клеточной теории было одним из трёх величайших открытий в естествознании XIX века, наряду с законом превращения энергии и эволюционной теории.

Рис. 1.17. Теодор Шванн (1810- 1882гг)

В 1834–1847 гг. профессор Медико-хирургической академии в Петербурге П.Ф. Горянинов (рис. 1.18) сформулировал принцип, согласно которому клетка является универсальной моделью организации живых существ.

Горянинов делил мир живых существ на два царства: царство бесформенное, или молекулярное, и органическое, или клеточное. Он писал, что «…органический мир есть прежде всего клеточное царство …». Он отметил в своих исследованиях, что все животные и растения состоят из соединенных между собой клеток, которые он назвал пузырьками, то есть высказал мнение об общем плане строения растений и животных.

Рис. 1.18. П.Ф. Горянинов (1796-1865)

В истории развития клеточной теории можно выделить два этапа:

1) период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных (около 300 лет);

2) период обобщения имеющихся данных в 1838 году и формулирование постулатов клеточной теории;

1. Дайте определения понятий.
Клетка – элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.
Органоид – постоянная специализированная структура в клетках живых организмов, осуществляющая определенные функции.
Цитология – раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

2. Распределите фамилии ученых из приведенного перечня (список избыточен) по соответствующим столбцам таблицы.
Р. Броун, К. Бэр, Р. Вирхов, К. Гален, К. Гольджи, Р. Гук, Ч. Дарвин, А. Левенгук, К. Линней, Г. Мендель, Т. Шванн, М. Шлейден.

Ученые, внесшие вклад в развитие знаний о клетке

3. Заполните левый столбец таблицы.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

4. Укажите признаки, общие для всех клеток. Объясните, благодаря каким свойствам живой материи все клетки имеют общие признаки.
Все клетки окружены мембраной, их генетическая информация хранится в генах, белки являются их основным структурным материалом и биокатализаторами, они синтезируются на рибосомах, в качестве источника энергии клетки используют АТФ. Все клетки – открытые системы. Для них характерны рост и развитие, размножение и раздражимость.

5. Какое значение для биологической науки имеет клеточная теория?
Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира. Современная цитология, вобрав в себя достижения генетики, молекулярной биологии, биохимии, превратилась в клеточную биологию.

7. Впишите пропущенные термины.
Форму двояковогнутого диска имеют эритроциты человека.
В состав костной ткани входят крупные остеоциты с многочисленными отростками. Лейкоциты крови не имеют постоянной формы. Очень разнообразны клетки нервной ткани, обладающие способностью к возбудимости и проводимости.

8. Познавательная задача.
Первое описание клетки было опубликовано в 1665 г. В 1675 г. стали известны одноклеточные организмы. Клеточная теория была сформулирована в 1839 г. Почему дата зарождения цитологии совпадает со временем формулирования клеточной теории, а не со временем открытия клетки?
Цитология – раздел биологии, изучающий органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти в клетке. На момент открытия клетки была описана клеточная стенка. Далее были открыты первые клетки, но сама структура и функции их известны не были. Знаний было недостаточно, они были проанализированы Т. Т. Шванном, М. Шлейденом, и ими была создана клеточная теория.

9. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Клеточное строение имеет:
1) айсберг;
2) лепесток тюльпана;

3) белок гемоглобин;

4) кусок мыла.

Тест 2.
Авторами клеточной теории являются:
1) Р. Гук и А. Левенгук;
2) М. Шлейден и Т. Шванн;

3) Л. Пастер и И. И. Мечников;

4) Ч. Дарвин и А. Уоллес.

Тест 3.
Какое положение клеточной теории принадлежит Р. Вирхову?
1) Клетка - элементарная единица живого;
2) всякая клетка происходит из другой клетки;
3) все клетки сходны по своему химическому составу;
4) сходное клеточное строение организмов - свидетельство общности происхождения всего живого.

10. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

11. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Цитология – первоначально обозначала изучение структуры и функций клетки. Позднее цитология превратилась в обширный раздел биологии, стала более практичной и прикладной, но суть термина осталась прежней – изучение клетки и ее функций.
12. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.1.
О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Первый примитивный микроскоп изобрел З. Янсен.
Р. Гук обнаружил клетки пробки.
А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и описал бактерии.
К. Бэр обнаружил яйцеклетку млекопитающих.
Ядро было обнаружено в растительных клетках Р. Брауном.
М. Шлейден и Т. Шванн первыми сформулировали клеточную теорию. «Все организмы состоят из простейших частиц – клеток, а каждая клетка – самостоятельное целое. В организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство».
Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления.
К концу XIX в. были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Возникновение цитологии.
Основные положения современной клеточной теории:
клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
клеткам присуще мембранное строение;
ядро - главная часть эукариотической клетки;
клетки размножаются только делением;
клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.