Клеточная теория

Клеточная теория строения организмов сформулирована в 1838 г. немецким ученым Т. Шванном. Обобщив  имевшиеся в то время данные о  строении животных и растений, Шванн  пришел к заключению, что клетка представляет собой элементарную единицу  строения и развития всех живых организмов. Клеточная теория сыграла огромную роль в развитии биологии. Исчезла казавшаяся непроходимой пропасть между царством растений и царством животных. Провозглашая единство живого мира, клеточная теория послужила одной из предпосылок возникновения теории эволюции Дарвина. В дальнейшем в развитие клеточной теории был сделан существенный вклад многими учеными. 

В настоящее  время основные положения клеточной  теории формулируются следующим  образом: }) клетка является структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов; 2) клеткам присуще мембранное строение; 3) ядро — главная составная часть клетки; 4) клетки размножаются только

делением; 5) клеточное  строение организмов — свиде

тельство того, что растения и животные имеют единое

происхождение.1. Клеточная теория

Клеточная теория –  это обобщенные представления о  строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных. Этот период был связан с развитием применения и усовершенствования различных оптических методов исследований.

Роберт Гук первым наблюдал с помощью увеличительных линз подразделение тканей пробки на «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления  систематических исследований анатомии растений, которые подтвердили наблюдения Роберта Гука и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков». Позднее А. Левенгук открыл мир одноклеточных организмов и впервые увидел клетки животных. Позднее клетки животных были описаны Ф. Фонтана; но эти и другие многочисленные исследования не привели в то время к пониманию универсальности клеточного строения, к четким представлениям о том, что же являет собой клетка. Прогресс в изучении микроанатомии и клетки связан с развитие микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки – ядро. Все эти многочисленные наблюдения позволили Т. Шванну в 1838 г. сделать ряд обобщений. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. «Заслуга Т. Шванна заключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он научил исследователей понимать их значение». Дальнейшее развитие эти представления получили в работах Р. Вирхова. Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии, послужили главным фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она дала основы для понимания жизни, для объяснения родственной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и на сегодняшний день, хотя более чем за сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток. В настоящее время клеточная теория постулирует:

1)        Клетка – элементарная единица живого: – вне клетки нет жизни.

2)         Клетка – единая система, состоящая  из множества закономерно связанных  друг с другом элементов, представляющих  собой определенное целостное  образование, состоящее из сопряженных  функциональных единиц – органелл или органоидов.

3)         Клетки сходны – гомологичны  – по строению и по основным  свойствам.

4)         Клетки увеличиваются в числе  путем деления исходной клетки  после удвоения ее генетического  материала: клетка от клетки.

5)         Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных.

6)         Клетки многоклеточных организмов тотипотентны, т.е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию – к дифференцировке.

Представление о  клетке как о самостоятельной  жизнедеятельной единице было дано еще в работах Т. Шванна. Р. Вирхов также считал, что каждая клетка несет в себе полную характеристику жизни: «Клетка есть последний морфологический  элемент всех живых тел, и мы не имеем права искать настоящей жизнедеятельности вне ее».

Современная наука  полностью доказала это положение. В популярной литературе клетку часто  называют «атомом жизни», «квантом жизни», подчеркивая тем самым, что  клетка – это наименьшая единица  живого, вне которой нет жизни.

Такая общая характеристика клетки должна в свою очередь опираться  на определение живого – что такое  живое, что такое жизнь. Очень  трудно дать окончательное определение  живого, жизни.

М.В. Волькенштейн дает следующее определение жизни: «живые организмы представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, важнейшими функционирующими веществами которых являются белки и нуклеиновые кислоты». Живому свойствен ряд совокупных признаков, таких, как способность к воспроизведению, использование и трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, изменчивость. И такую совокупность этих признаков можно обнаружить на клеточном уровне. Нет меньшей единицы живого, чем клетка. Мы можем выделить из клетки отдельные ее компоненты или даже молекулы и убедиться, что многие из них обладают специфическими функциональными особенностями. Так, выделенные актомиозиновые фибриллы могут сокращаться в ответ на добавление АТФ; вне клетки прекрасно «работают» многие ферменты, участвующие в синтезе или распаде сложных биоорганических молекул; выделенные рибосомы в присутствии необходимых факторов могут синтезировать белок, разработаны неклеточные системы ферментативного синтеза нуклеиновых кислот и т.д. Можно ли считать все эти клеточные компоненты, структуры, ферменты, молекулы живыми? Можно ли считать живым актомиозиновый комплекс? Думается, что нет, хотя бы потому, что он обладает лишь частью набора свойств живого. То же относится и к остальным примерам. Только клетка как таковая является наименьшей единицей, обладающей всеми вместе взятыми свойствами, отвечающими определению «живое».

Что же такое клетка, какое ей можно дать общее определение? Из школьного курса известно, что  разнообразные клетки имеют совершенно несходную морфологию, их внешний вид и величины значительно расходятся. Действительно, что общего между звездчатой формой некоторых нервных клеток, шаровидной формой лейкоцита и трубкообразной формой клетки эндотелия. Такое же разнообразие форм встречается и среди микроорганизмов. Поэтому мы должны находить общность живых объектов не в их внешней форме, а в общности их внутренней организации.

Среди живых организмов встречаются два типа организации  клеток. К наиболее простому типу строения можно отнести клетки бактерий и  синезеленых водорослей, к более высокоорганизованному – клетки всех остальных живых существ, начиная от низших растений и кончая человеком.

Принято называть клетки бактерий и синезеленых водорослей прокариотическими, а клетки всех остальных  представителей живого – эукариотическими, потому что у последних обязательной структурой служит клеточное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой.

Содержимое прокариотической клетки одето плазматической мембраной, играющей роль активного барьера  между собственно цитоплазмой клетки и внешней средой. Обычно снаружи от плазматической мембраны расположена клеточная стенка или оболочка – продукт клеточной активности. У прокариотических клеток нет морфологически выраженного ядра, но присутствует в виде так называемого нуклеоида зона, заполненная ДНК.

В основном веществе цитоплазмы прокариотических клеток располагаются  многочисленные рибосомы, цитоплазматические же мембраны обычно выражены не так  сильно, как у эукариотических  клеток, хотя некоторые виды бактерий богаты внутриклеточными мембранными системами. Очень сильно цитоплазматические мембраны развиты у синезеленых водорослей. Обычно все внутриклеточные мембранные системы прокариот развиваются за счет плазматической мембраны.

Клеточное строение организмов

Развитие учения о клетке. Все населяющие Землю живые организмы состоят из клеток: одноклеточные из одной клетки, многоклеточные— из многих клеток, число которых может достигать нескольких миллионов и даже миллиардов. Из клеток построены все ткани и органы растений и животных. С клетками связаны важнейшие проявления жизнедеятельности организмов: рост и размножение, поглощение и выделение различных веществ, дыхание и раздражимость. Растительные клетки зеленого листа поглощают из воздуха в процессе фотосинтеза углекислый газ и превращают световую энергию в энергию химических связей синтезированных органических веществ.

Клетке присущи  все свойства живой материи. Поэтому  ее можно назвать основной единицей структуры и функций живого, простейшей ячейкой жизни. Клетка имеет сложную  биохимическую и структурную организацию, способна к самоудвоению и непрерывной самоустановке на наиболее выгодный режим работы в зависимости от меняющихся условий внешней среды.