Historie odkrycia i badania komórek. Teoria komórki

Pytanie 1. Opowiedz nam o historii odkrycia komórki.

Odkrycie budowy komórkowej organizmów żywych stało się możliwe dzięki wynalezieniu mikroskopu, wynalezionego w 1590 roku przez Zachary'ego Jansena.

Znaczenie mikroskopu w badaniu struktury przekrojów obiektów roślinnych i zwierzęcych po raz pierwszy docenił angielski fizyk i botanik Robert Hooke. W 1665 roku na skrawkach korka odkrył struktury przypominające plaster miodu i nazwał je komórkami lub komórkami. Jednak Hooke mylił się, sądząc, że komórki są puste, a materią żywą są ściany komórkowe.

Holenderski przyrodnik Antonie van Leeuwenhoek w drugiej połowie XVII wieku. ulepszył mikroskop i jako pierwszy zobaczył żywe komórki. Zaobserwował i naszkicował szereg pierwotniaków, plemników, bakterii, czerwonych krwinek, a nawet ich ruch w naczyniach włosowatych (patrz także odpowiedź na pytania 3 do 1.1).

Pytanie 2. Kto i kiedy po raz pierwszy sformułował teorię komórkową?

W XVII-XVIII wieku. kwestia, czy komórki są częścią wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych, pozostała otwarta. O nim w latach 1838-1839. Niemieccy naukowcy, botanik Matthias Schleiden i zoolog Theodor Schwann, w końcu odpowiedzieli. Przeanalizowali całą istniejącą wówczas wiedzę na temat budowy komórkowej przyrody żywej i sformułowali teorię komórkową. Teoria ta zakładała, że ​​wszystkie organizmy roślinne i zwierzęce składają się z prostych części – komórek. Co więcej, każda komórka w określonych granicach stanowi niezależną całość. Jednocześnie w organizmie wszystkie komórki współdziałają, tworząc harmonijną jedność. Jednakże Schleiden i Schwann mylili się wierząc, że nowe komórki powstają z materii niekomórkowej. Założenie to obalił niemiecki naukowiec Rudolf Virchow, który udowodnił, że każda komórka pochodzi z innej komórki.

Pytanie 3. Wymień współczesne założenia teorii komórki.

Współcześnie cytologia, korzystając z osiągnięć genetyki, biologii molekularnej i fizykochemicznej, rozwija się bardzo szybko. I choć podstawowe zasady teorii T. Schwanna i M. Schleidena pozostają aktualne, uzyskane dane umożliwiły głębsze wyobrażenie o strukturze i funkcjach komórki. Na ich podstawie sformułowano współczesną teorię komórkową. Wymieńmy jego główne postanowienia:

Pytanie 5. Zastanów się, dla których przedstawicieli świata organicznego pokrywają się pojęcia „komórka” i „organizm”.

Pojęcia „komórki” i „organizmu” pokrywają się, gdy mówimy o organizmach jednokomórkowych. Należą do nich prokarioty, czyli niejądrowe (w szczególności bakterie) i eukarionty, czyli nuklearne, w tym pierwotniaki (takie jak orzęski pantofelek, Chlamydomonas, euglena zielona). Ich ciało składa się z jednej komórki, która realizuje wszystkie funkcje organizmu - metabolizm, drażliwość, reprodukcję, ruch. Funkcje te ułatwiają różne organelle, w tym te o specjalnym przeznaczeniu (na przykład wici i rzęski zapewniają ruch). Organizmy jednokomórkowe często są zdolne do tworzenia skupisk zwanych koloniami. Jednak pojęcie „organizmu wielokomórkowego” nie ma jeszcze zastosowania do kolonii, ponieważ tworzące ją komórki mają ten sam typ struktury (nie są podzielone na tkanki), słabo oddziałują ze sobą i będąc odizolowanymi od kolonię, kontynuują istnienie i rozmnażają się niezależnie bez żadnych problemów.

Robert Hooke () W 1665 roku angielski przyrodnik Robert Hooke zbadał pod mikroskopem fragment kory dębu korkowego i zauważył, że przypomina on plaster miodu. Opisując to, co zobaczył, Hooke użył słowa „komórka”, co w języku angielskim oznacza „komórkę”, „komorę”, „komórkę”. Termin ten został przetłumaczony na język rosyjski jako „komórka”. Historia badań komórek

Holenderski kupiec Antonie van Leeuwenhoek zdobył sławę jako naukowiec i dał nauce największe odkrycia. Udoskonalił mikroskop Hooke'a i stworzył soczewki, które zapewniały wielokrotnie większe powiększenie! W ten sposób odkryto świat organizmów jednokomórkowych. Antoni van Leeuwenhoek () Historia badań nad komórką

W 1831 roku Robert Brown, szkocki botanik, po raz pierwszy opisał jądro komórki roślinnej. Robert Brown () Jądro komórki roślinnej Historia badań komórek

Matthias Schleiden () W 1838 roku niemiecki botanik Matthias Schleiden doszedł do wniosku, że tkanki roślinne składają się z komórek. Historia badań komórek

Theodor Schwann () W 1839 r. niemiecki fizjolog Theodor Schwann opublikował książkę „Mikroskopowe badania zgodności w strukturze i wzroście zwierząt i roślin”, w której sformułował wniosek, że komórka jest strukturalną i funkcjonalną jednostką organizmów żywych . Pomysł ten nazywa się teorią Schwanna-Schleidena. Historia badań komórek

Karl Baer, ​​akademik Akademii Rosyjskiej, odkrył jajo ssaka. Baer ustalił, że wszystkie organizmy rozpoczynają swój rozwój od jednej komórki – zygoty. Odkrycie to dowodzi, że komórka jest także jednostką rozwoju wszystkich żywych organizmów. Karl Baer () Historia badań komórek

Jan Purkynė () W 1840 r. Jan Purkynė ukuł termin „protoplazma” w odniesieniu do żywej zawartości komórki. W 1844 roku naukowiec Hugo Mol () szczegółowo opisał zawartość komórki, nazywając ją „protoplazmą”. Historia badań komórek

W 1855 roku niemiecki lekarz Rudolf Virchow przekonująco udowodnił, że komórki powstają wyłącznie z komórek, mnożąc „komórki z komórek”, obalając błędną koncepcję powstawania komórek Schleidena i Schwanna. Błąd Virchowa: uważał, że komórki są ze sobą słabo połączone i każda istnieje osobno. Później udało się udowodnić integralność układu komórkowego. Rudolf Virchow () Historia badań komórek

W 1876 roku Alexander Flemming odkrył centrum komórkowe. Alexander Flemming () Centrum Komórkowe Historia badań nad komórkami

Na przełomie XIX i XX wieku ukształtowała się nowa nauka biologiczna, cytologia (od greckiego kitos – komórka, logos – nauka). Badania cytologiczne: 1. Struktura komórek 4. Skład chemiczny komórek 2. Struktura organelli komórkowych 5. Rozmnażanie i rozwój komórek 3. Funkcje organelli i innych struktur wewnątrzkomórkowych Historia badań komórek

1. Mikroskop Mikroskop elektronowy Wynaleziony w latach 30. XX wieku. Nowoczesne mikroskopy elektronowe pozwalają na kilkukrotne powiększenie obrazu, a co za tym idzie, dokładniejsze zbadanie struktury organelli komórkowych. Metody badania komórek

3. Mikroskopia fluorescencyjna Żywe komórki obserwuje się w świetle ultrafioletowym. W takim przypadku niektóre elementy zaczynają świecić natychmiast, inne świecą po dodaniu specjalnych barwników. Mikroskopia fluorescencyjna pozwala zobaczyć lokalizację kwasów nukleinowych, witamin i tłuszczów. 4. Metoda hodowli komórek i tkanek Umożliwia obserwację wzrostu komórek, obserwację rozmnażania, określenie wpływu różnych substancji na komórki i uzyskanie hybryd komórkowych. Metody badania komórek

1. W medycynie – badanie przyczyn chorób ludzi i innych organizmów żywych oraz opracowywanie sposobów ich leczenia 2. Klasyfikacja organizmów żywych 3. W genetyce (choroby dziedziczne, mutacje) 4. W rolnictwie (inżynieria genetyczna, komórkowa, selekcja) 5. Za odkrycie tajemnic ewolucji Znaczenie badania komórek

Utrwalenie wiedzy 1. Po raz pierwszy zobaczyłem i opisałem komórki roślinne... 1) R. Virchow 3) K. Baer 2) R. Guk 4) A. Leeuwenhoek 2. Poprawiłem mikroskop i po raz pierwszy zobaczyłem pojedyncze organizmy -komórkowe... 1) M. Schleiden 3) R. Virchow 2) A. Leeuwenhoek 4) R. Hooke 3. Twórcami teorii komórki są: 1) C. Darwin i A. Wallace 3) G. Mendel i T. Morgan 2) T. Schwann i M. Schleiden 4) R. Hooke i N. Grew 4. Teoria komórkowa jest nie do przyjęcia dla... 1) grzybów i bakterii 3) zwierząt i roślin 2) wirusów i bakterii 4) bakterie i rośliny 5. Struktura komórkowa wszystkich organizmów wskazuje... 1) jedność substancji chemicznych. skład 3) jedność pochodzenia wszystkich istot żywych 2) różnorodność istot żywych 4) jedność natury żywej i nieożywionej organizmów

Pierwszą osobą, która zobaczyła komórki, był angielski naukowiec Roberta Hooke’a(znane nam dzięki prawu Hooke’a). W 1665 próbując zrozumieć dlaczego drewno balsowe tak dobrze pływa, Hooke zaczął badać cienkie skrawki korka za pomocą swojego ulepszonego narzędzia mikroskop. Odkrył, że korek dzieli się na wiele maleńkich komórek, co przypominało mu komórki klasztorne i nazwał te komórki komórkami (w języku angielskim cell oznacza „komórka, komórka, komórka”). W 1675 Włoski lekarz M. Malpighi i w 1682- Angielski botanik N. Rosł potwierdził strukturę komórkową roślin. Zaczęli mówić o komórce jako o „fiolce wypełnionej pożywnym sokiem”. W 1674 Holenderski mistrz Anthony'ego van Leeuwenhoeka(Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) używając mikroskopu po raz pierwszy zobaczyłem „zwierzęta” w kropli wody – poruszające się organizmy żywe ( orzęski, ameby, bakteria). Leeuwenhoek był także pierwszym, który zaobserwował komórki zwierzęce - czerwone krwinki I plemniki. Tak więc już na początku XVIII wieku naukowcy wiedzieli, że pod dużym powiększeniem rośliny mają strukturę komórkową i widzieli pewne organizmy, które później nazwano jednokomórkowymi. W 1802 -1808 lata Francuski odkrywca Charlesa-Francois Mirbela ustalono, że wszystkie rośliny składają się z tkanek utworzonych przez komórki. J. B. Lamarcka V 1809 rozszerzył koncepcję struktury komórkowej Mirbela na organizmy zwierzęce. W 1825 r. czeski uczony J. Purkinė odkrył jądro komórki jajowej ptaków i in 1839 wprowadził termin „ protoplazma" W 1831 r. angielski botanik R. Browna po raz pierwszy opisał jądro komórki roślinnej, a w 1833 ustalono, że jądro jest obowiązkową organellą komórki roślinnej. Od tego czasu uważa się, że najważniejszą rzeczą w organizacji komórek nie jest membrana, ale zawartość. Teoria komórki ukształtowała się struktura organizmów 1839 niemiecki zoolog T.Schwanna I M. Schleiden i zawierał trzy postanowienia. W 1858 r Rudolfa Virchowa uzupełnił je o jeszcze jedno stanowisko, jednakże w jego poglądach było wiele błędów: zakładał np., że komórki są ze sobą słabo powiązane i każda istnieje „samodzielnie”. Dopiero później udało się udowodnić integralność układu komórkowego. W 1878 Rosyjscy naukowcy I. D. Chistyakov Otwarte mitoza w komórkach roślinnych; V 1878 V. Flemming i P. I. Peremezhko odkrywają mitozę u zwierząt. W 1882 V. Flemming obserwuje mejozę w komórkach zwierzęcych iw 1888 E Strasburger - z roślin.

18. Teoria komórki- jeden z powszechnie uznanych biologiczny uogólnienia potwierdzające jedność zasady budowy i rozwoju świata rośliny, zwierzęta i inne żywe organizmy z struktura komórkowa, w którym komórkę uważa się za wspólny element strukturalny organizmów żywych.

19. Podstawowe zasady teorii komórki

Współczesna teoria komórki obejmuje następujące podstawowe zasady:

Nr 1 Komórka jest jednostką struktury, aktywności życiowej, wzrostu i rozwoju żywych organizmów, poza komórką nie ma życia;

Nr 2 Komórka to pojedynczy układ składający się z wielu elementów naturalnie ze sobą powiązanych, stanowiący pewną całość;

Nr 3 Komórki wszystkich organizmów są podobne pod względem składu chemicznego, budowy i funkcji;

Nr 4 Nowe komórki powstają dopiero w wyniku podziału komórek pierwotnych;

Nr 5 Komórki organizmów wielokomórkowych tworzą tkanki, a tkanki tworzą narządy. Życie organizmu jako całości zależy od interakcji jego komórek składowych;

Nr 6 Komórki organizmów wielokomórkowych posiadają pełny zestaw genów, różnią się jednak między sobą tym, że działają w nich różne grupy genów, co skutkuje zróżnicowaniem morfologicznym i funkcjonalnym komórek – różnicowaniem.

Rozwój teorii komórki w drugiej połowie XIX wieku

Od lat czterdziestych XIX wieku badanie komórki stało się przedmiotem zainteresowania całej biologii i szybko się rozwijało, stając się niezależną gałęzią nauki - cytologią.

Dla dalszego rozwoju teorii komórki istotne było jej rozszerzenie na protisty (pierwotniaki), które uznawano za komórki wolno żyjące (Siebold, 1848).

W tym czasie zmienia się koncepcja składu komórki. Wyjaśniono drugorzędne znaczenie błony komórkowej, która wcześniej była uznawana za najważniejszą część komórki, a na pierwszy plan wysunięto znaczenie protoplazmy (cytoplazmy) i jądra komórkowego (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig, Huxley), co znajduje odzwierciedlenie w definicji komórki podanej przez M. Schulze w 1861 roku:

Komórka to bryła protoplazmy zawierająca jądro.

W 1861 roku Brücko wysunął teorię o złożonej budowie komórki, którą definiuje jako „organizm elementarny”, a także wyjaśnił teorię powstawania komórek z bezstrukturalnej substancji (cytoblastema), opracowaną przez Schleidena i Schwanna. Odkryto, że metodą powstawania nowych komórek jest podział komórek, który po raz pierwszy badał Mohl na glonach nitkowatych. Badania Negeli i N.I. Zhele odegrały główną rolę w obaleniu teorii cytoblastemi przy użyciu materiału botanicznego.

Podział komórek tkankowych u zwierząt odkrył w 1841 roku Remarque. Okazało się, że fragmentacja blastomerów to ciąg kolejnych podziałów (Bishtuf, N.A. Kölliker). Ideę powszechnego rozprzestrzeniania się podziału komórkowego jako sposobu tworzenia nowych komórek zapisuje R. Virchow w formie aforyzmu:

„Omnis cellula ex cellula”. Każda komórka z komórki.

W rozwoju teorii komórki w XIX wieku gwałtownie pojawiły się sprzeczności, odzwierciedlające dwoistą naturę teorii komórkowej, która rozwinęła się w ramach mechanistycznego spojrzenia na naturę. Już u Schwanna podejmuje się próbę rozważenia organizmu jako sumy komórek. Tendencja ta została szczególnie rozwinięta w „Patologii komórkowej” Virchowa (1858).

Prace Virchowa wywarły kontrowersyjny wpływ na rozwój nauki o komórce:

Rozszerzył teorię komórkową na dziedzinę patologii, co przyczyniło się do uznania uniwersalności teorii komórkowej. Prace Virchowa ugruntowały odrzucenie teorii cytoblastemi przez Schleidena i Schwanna i zwróciły uwagę na protoplazmę i jądro, uznawane za najważniejsze części komórki.

Virchow skierował rozwój teorii komórki na ścieżkę czysto mechanistycznej interpretacji organizmu.

Virchow podniósł komórki do poziomu niezależnego bytu, w wyniku czego organizm traktowano nie jako całość, ale po prostu jako sumę komórek.

XXwiek

Od drugiej połowy XIX wieku teoria komórki nabiera coraz bardziej metafizycznego charakteru, wzmocnionego przez „Fizjologię komórkową” Verworna, która traktowała każdy proces fizjologiczny zachodzący w organizmie jako prostą sumę fizjologicznych przejawów poszczególnych komórek. Na końcu tej linii rozwoju teorii komórki pojawiła się mechanistyczna teoria „stanu komórkowego”, której zwolennikiem był Haeckel. Zgodnie z tą teorią ciało porównywane jest do państwa, a jego komórki do obywateli. Taka teoria była sprzeczna z zasadą integralności organizmu.

Mechanistyczny kierunek rozwoju teorii komórki został poddany ostrej krytyce. W 1860 r. I.M. Sechenov skrytykował koncepcję komórki Virchowa. Później teoria komórkowa została skrytykowana przez innych autorów. Najpoważniejsze i zasadnicze zastrzeżenia zgłosili Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Czeska histolog Studnicka (1929, 1934) szeroko krytykowała teorię komórkową.

W latach 50. radziecki biolog O. B. Lepeshinskaya, opierając się na danych ze swoich badań, przedstawiła „nową teorię komórkową” w przeciwieństwie do „wirchowizmu”. Opierało się to na założeniu, że w ontogenezie komórki mogą rozwinąć się z jakiejś niekomórkowej żywej substancji. Krytyczna weryfikacja faktów postawionych przez O. B. Lepeshinską i jej zwolenników jako podstawę wysuwanej przez nią teorii nie potwierdziła danych o powstaniu jąder komórkowych z pozbawionej jądra „żywej materii”.

Nowoczesna teoria komórkowa

Współczesna teoria komórkowa wywodzi się z faktu, że struktura komórkowa jest najważniejszą formą istnienia życia, właściwą wszystkim żywym organizmom, z wyjątkiem wirusy. Poprawa struktury komórkowej była głównym kierunkiem rozwoju ewolucyjnego zarówno u roślin, jak i zwierząt, a struktura komórkowa jest mocno zachowana w większości współczesnych organizmów.

Jednocześnie należy dokonać ponownej oceny dogmatycznych i niepoprawnych metodologicznie zapisów teorii komórki:

Struktura komórkowa jest główną, ale nie jedyną formą istnienia życia. Wirusy można uznać za niekomórkowe formy życia. To prawda, że ​​wykazują oznaki życia (metabolizm, zdolność do rozmnażania się itp.) tylko wewnątrz komórek, na zewnątrz komórek, wirus jest złożoną substancją chemiczną. Według większości naukowców wirusy w swoim pochodzeniu są związane z komórką, stanowią część jej materiału genetycznego, „dzikich” genów.

Okazało się, że istnieją dwa rodzaje komórek - prokariotyczne (komórki bakterii i archebakterii), które nie mają jądra ograniczonego błonami, oraz eukariotyczne (komórki roślin, zwierząt, grzybów i protistów), które mają jądro otoczone błonami podwójną membranę z porami jądrowymi. Istnieje wiele innych różnic między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi. Większość prokariotów nie ma organelli błony wewnętrznej, a większość eukariontów ma mitochondria i chloroplasty. Zgodnie z teorią symbiogenezy te półautonomiczne organelle są potomkami komórek bakteryjnych. Zatem komórka eukariotyczna jest systemem o wyższym poziomie organizacji i nie można jej uznać za całkowicie homologiczną z komórką bakteryjną (komórka bakteryjna jest homologiczna z jednym mitochondriem komórki ludzkiej). Homologia wszystkich komórek została zatem zredukowana do obecności zamkniętej błony zewnętrznej utworzonej z podwójnej warstwy fosfolipidów (u archebakterii ma inny skład chemiczny niż u pozostałych grup organizmów), rybosomów i chromosomów – materiału dziedzicznego u postać cząsteczek DNA tworzących kompleks z białkami. Nie neguje to oczywiście wspólnego pochodzenia wszystkich komórek, co potwierdza powszechność ich składu chemicznego.

Teoria komórkowa uważała organizm za sumę komórek, a przejawy życiowe organizmu rozpuszczały się w sumie przejawów życiowych tworzących go komórek. To zignorowało integralność organizmu; prawa całości zostały zastąpione sumą części.

Uznając komórkę za uniwersalny element strukturalny, teoria komórki uznała komórki tkankowe i gamety, protisty i blastomery za struktury całkowicie homologiczne. Możliwość zastosowania koncepcji komórki do protistów jest kwestią kontrowersyjną w teorii komórkowej w tym sensie, że wiele złożonych wielojądrowych komórek protistów można uznać za struktury ponadkomórkowe. W komórkach tkankowych, komórkach rozrodczych i protistach przejawia się ogólna organizacja komórkowa, wyrażająca się w morfologicznym oddzieleniu karioplazmy w postaci jądra, jednak struktur tych nie można uznać za równoważne jakościowo, wyciągając wszystkie ich specyficzne cechy poza koncepcję "komórka". W szczególności gamety zwierząt lub roślin to nie tylko komórki organizmu wielokomórkowego, ale specjalna haploidalna generacja ich cyklu życiowego, posiadająca cechy genetyczne, morfologiczne, a czasem środowiskowe i podlegająca niezależnemu działaniu doboru naturalnego. Jednocześnie prawie wszystkie komórki eukariotyczne niewątpliwie mają wspólne pochodzenie i zestaw struktur homologicznych - elementy cytoszkieletu, rybosomy typu eukariotycznego itp.

Dogmatyczna teoria komórkowa ignorowała specyfikę struktur niekomórkowych w organizmie lub nawet uznawała je, podobnie jak Virchow, za nieożywione. W rzeczywistości w organizmie oprócz komórek znajdują się wielojądrowe struktury nadkomórkowe ( syncytia, simplasty) i pozbawioną jądra substancję międzykomórkową, która ma zdolność metabolizowania i dlatego jest żywa. Ustalenie specyfiki ich przejawów życiowych i ich znaczenia dla organizmu jest zadaniem współczesnej cytologii. Jednocześnie zarówno struktury wielojądrowe, jak i substancja zewnątrzkomórkowa pojawiają się tylko z komórek. Syncytia i symplasty organizmów wielokomórkowych są produktem fuzji pierwotnych komórek, a substancja zewnątrzkomórkowa jest produktem ich wydzielania, tj. powstaje w wyniku metabolizmu komórkowego.

Problem części i całości został rozwiązany metafizycznie przez ortodoksyjną teorię komórkową: cała uwaga została przeniesiona na części organizmu - komórki lub „organizmy elementarne”.

Integralność organizmu jest wynikiem naturalnych, materialnych powiązań, które są całkowicie dostępne do badań i odkryć. Komórki organizmu wielokomórkowego nie są osobnikami zdolnymi do samodzielnego istnienia (tzw. hodowle komórkowe poza organizmem to sztucznie stworzone układy biologiczne). Z reguły tylko te komórki wielokomórkowe, z których powstają nowe osobniki (gamety, zygoty lub zarodniki) i które można uznać za odrębne organizmy, są zdolne do niezależnego istnienia. Komórki nie można oddzielić od otoczenia (jak zresztą od wszelkich żywych systemów). Skupienie całej uwagi na poszczególnych komórkach nieuchronnie prowadzi do unifikacji i mechanistycznego rozumienia organizmu jako sumy części.

Oczyszczona z mechanizmu i uzupełniona nowymi danymi teoria komórkowa pozostaje jednym z najważniejszych uogólnień biologicznych.

Warunkiem powstania teorii komórkowej było wynalezienie i udoskonalenie mikroskopu oraz odkrycie komórek (1665, R. Hooke - podczas badania fragmentu kory drzewa korkowego, czarnego bzu itp.). Prace znanych mikroskopistów: M. Malpighi, N. Grew, A. van Leeuwenhoek – pozwoliły zobaczyć komórki organizmów roślinnych. A. van Leeuwenhoek odkrył organizmy jednokomórkowe w wodzie. Najpierw zbadano jądro komórkowe. R. Brown opisał jądro komórki roślinnej. Ya. E. Purkine wprowadził pojęcie protoplazmy – płynnej galaretowatej zawartości komórek.

Niemiecki botanik M. Schleiden jako pierwszy doszedł do wniosku, że każda komórka ma jądro. Za założyciela CT uważa się niemieckiego biologa T. Schwanna (wraz z M. Schleidenem), który w 1839 r. opublikował pracę „Badania mikroskopowe nad korespondencją w strukturze i wzroście zwierząt i roślin”. Jego postanowienia:

1) komórka jest główną jednostką strukturalną wszystkich żywych organizmów (zarówno zwierząt, jak i roślin);

2) jeśli jakakolwiek formacja widoczna pod mikroskopem ma jądro, wówczas można ją uznać za komórkę;

3) proces powstawania nowych komórek determinuje wzrost, rozwój, różnicowanie komórek roślinnych i zwierzęcych.

Uzupełnień do teorii komórki dokonał niemiecki naukowiec R. Virchow, który w 1858 roku opublikował swoją pracę „Patologia komórkowa”. Udowodnił, że komórki potomne powstają w wyniku podziału komórek macierzystych: każda komórka z komórki. Pod koniec XIX wieku. W komórkach roślinnych odkryto mitochondria, kompleks Golgiego i plastydy. Po zabarwieniu dzielących się komórek specjalnymi barwnikami odkryto chromosomy. Współczesne przepisy TK

1. Komórka jest podstawową jednostką budowy i rozwoju wszystkich żywych organizmów oraz najmniejszą jednostką strukturalną istoty żywej.

2. Komórki wszystkich organizmów (zarówno jednokomórkowych, jak i wielokomórkowych) są podobne pod względem składu chemicznego, struktury, podstawowych przejawów metabolizmu i aktywności życiowej.

3. Komórki rozmnażają się poprzez podział (każda nowa komórka powstaje w wyniku podziału komórki macierzystej); W złożonych organizmach wielokomórkowych komórki mają różne kształty i są wyspecjalizowane w zależności od pełnionych funkcji. Podobne komórki tworzą tkanki; tkanki składają się z narządów tworzących układy narządów; są ze sobą ściśle powiązane i podlegają nerwowym i humoralnym mechanizmom regulacyjnym (w organizmach wyższych).

Znaczenie teorii komórki

Stało się jasne, że komórka jest najważniejszym składnikiem organizmów żywych, ich głównym składnikiem morfofizjologicznym. Komórka jest podstawą organizmu wielokomórkowego, miejscem, w którym w organizmie zachodzą procesy biochemiczne i fizjologiczne. Wszystkie procesy biologiczne ostatecznie zachodzą na poziomie komórkowym. Teoria komórkowa pozwoliła stwierdzić, że skład chemiczny wszystkich komórek i ogólny plan ich budowy są podobne, co potwierdza filogenetyczną jedność całego świata żywego.

2. Życie. Właściwości materii żywej

Życie jest makromolekularnym systemem otwartym, który charakteryzuje się hierarchiczną organizacją, zdolnością do samoreprodukcji, samozachowawczością i samoregulacją, metabolizmem i precyzyjnie regulowanym przepływem energii.

Właściwości struktur żywych:

1) samoodnowa. Podstawą metabolizmu są zrównoważone i wyraźnie powiązane procesy asymilacji (anabolizm, synteza, tworzenie nowych substancji) i dysymilacji (katabolizm, rozkład);

2) samoreprodukcja. Pod tym względem żywe struktury są stale odtwarzane i aktualizowane, nie tracąc podobieństw z poprzednimi pokoleniami. Kwasy nukleinowe są zdolne do przechowywania, przekazywania i odtwarzania informacji dziedzicznych, a także wdrażania ich poprzez syntezę białek. Informacja przechowywana w DNA jest przenoszona do cząsteczki białka za pomocą cząsteczek RNA;

3) samoregulacja. Oparty na całości przepływów materii, energii i informacji przez żywy organizm;

4) drażliwość. Związany z przekazywaniem informacji z zewnątrz do dowolnego układu biologicznego i odzwierciedla reakcję tego układu na bodziec zewnętrzny. Dzięki drażliwości organizmy żywe potrafią selektywnie reagować na warunki środowiska i wydobywać z niego tylko to, co jest niezbędne do ich istnienia;

5) utrzymanie homeostazy – względna stałość dynamiczna środowiska wewnętrznego organizmu, parametry fizyczne i chemiczne istnienia układu;

6) organizacja strukturalna – odkryta w trakcie badań uporządkowanie układu żywego – biogeocenozy;

7) adaptacja – zdolność organizmu żywego do ciągłego dostosowywania się do zmieniających się warunków bytowania w środowisku;

8) reprodukcja (reprodukcja). Ponieważ życie istnieje w postaci indywidualnych układów żywych, a istnienie każdego takiego układu jest ściśle ograniczone w czasie, utrzymanie życia na Ziemi wiąże się z reprodukcją układów żywych;

9) dziedziczność. Zapewnia ciągłość pomiędzy pokoleniami organizmów (w oparciu o przepływ informacji). Dzięki dziedziczności cechy zapewniające przystosowanie się do środowiska przekazywane są z pokolenia na pokolenie;

10) zmienność – dzięki zmienności system żywy nabiera cech, które wcześniej były dla niego niezwykłe. Przede wszystkim zmienność wiąże się z błędami podczas reprodukcji: zmiany w strukturze kwasów nukleinowych prowadzą do pojawienia się nowej informacji dziedzicznej;

11) rozwój indywidualny (proces ontogenezy) – wcielenie początkowej informacji genetycznej zawartej w strukturze cząsteczek DNA w działające struktury organizmu. Podczas tego procesu pojawia się taka właściwość, jak zdolność do wzrostu, która wyraża się wzrostem masy ciała i jego wielkości;

12) rozwój filogenetyczny. Opiera się na progresywnej reprodukcji, dziedziczności, walce o byt i selekcji. W wyniku ewolucji pojawiła się ogromna liczba gatunków;

13) dyskretność (nieciągłość) i jednocześnie integralność. Życie jest reprezentowane przez zbiór pojedynczych organizmów lub jednostek. Z kolei każdy organizm jest również odrębny, ponieważ składa się ze zbioru narządów, tkanek i komórek.

Pytanie 1. Opowiedz nam o historii odkrycia komórki.
Odkrycie struktury komórkowej organizmów żywych stało się możliwe dzięki pojawieniu się mikroskopu. Jego prototyp wynalazł w 1590 roku holenderski szlifierz szkła Zachary Jansen. O pierwszym mikroskopie wiadomo, że składał się z tubusu przymocowanego do stojaka i dwóch szkieł powiększających.
Znaczenie mikroskopu w badaniu struktury przekrojów obiektów roślinnych i zwierzęcych po raz pierwszy docenił angielski fizyk i botanik Robert Hooke. W 1665 roku na skrawkach korka odkrył struktury przypominające plaster miodu i nazwał je komórkami lub komórkami. Jednak Hooke mylił się, sądząc, że komórki są puste, a materią żywą są ściany komórkowe.
Holenderski przyrodnik Antonie van Leeuwenhoek w drugiej połowie XVII wieku. ulepszył mikroskop i jako pierwszy zobaczył żywe komórki. Zaobserwował i naszkicował szereg pierwotniaków, plemników, bakterii, czerwonych krwinek, a nawet ich ruch w naczyniach włosowatych.

Pytanie 2. Kto i kiedy po raz pierwszy sformułował teorię komórkową?
Badanie komórek roślinnych i zwierzęcych umożliwiło uogólnienie wszystkich cech ich struktury. W 1838 r. M. Schleiden stworzył teorię cytogenezy (powstawania komórek). Jego główną zasługą jest poruszenie kwestii pochodzenia komórek w organizmie. W 1839 r. T. Schwann na podstawie prac M. Schleidena stworzył teorię komórkową. Podstawowe zasady teorii komórki (M. Schleiden i T. Schwann):
1) wszystkie tkanki składają się z komórek;
2) komórki roślinne i zwierzęce mają wspólne zasady strukturalne, ponieważ powstają w ten sam sposób;
3) każda pojedyncza komórka jest niezależna, a aktywność organizmu jest sumą aktywności życiowej poszczególnych komórek.
R. Virchow także poświęcił wiele uwagi dalszemu rozwojowi teorii komórki w roku 1858. Nie tylko zebrał wszystkie liczne rozbieżne fakty, ale także przekonująco wykazał, że komórki są strukturą trwałą i powstają jedynie w wyniku rozmnażania własnego rodzaju – „każda komórka powstaje z innej komórki w wyniku podziału, tak jak roślina powstały z rośliny i ze zwierząt zwierząt”, tj. odkrył podział komórkowy.

Pytanie 3. Wymień współczesne założenia teorii komórki.
Współcześnie cytologia, korzystając z osiągnięć genetyki, biologii molekularnej i fizykochemicznej, rozwija się bardzo szybko. I choć podstawowe zasady teorii T. Schwanna i M. Schleidena pozostają aktualne, uzyskane dane umożliwiły głębsze wyobrażenie o strukturze i funkcjach komórki. Na ich podstawie sformułowano współczesną teorię komórkową. Wymieńmy jego główne postanowienia:
1) komórka jest jednostką budowy, funkcjonowania, rozmnażania i rozwoju organizmów żywych;
2) komórki wszystkich organizmów mają podobną strukturę i skład chemiczny;
3) reprodukcja komórek następuje poprzez podział komórki macierzystej;
4) komórki organizmów wielokomórkowych są wyspecjalizowane: pełnią różne funkcje i tworzą tkanki.

Zadanie 4. Opisz znaczenie teorii komórki dla rozwoju biologii.
Według filozofów zajmujących się historią nauki (na przykład Fryderyka Engelsa) teoria komórki jest jednym z największych odkryć XIX wieku. Odegrała ogromną rolę w rozwoju nie tylko biologii, ale także nauk przyrodniczych w ogóle. Pierwotniaki, bakterie, wiele grzybów i glonów to komórki, które istnieją oddzielnie od siebie. Ciało wszystkich organizmów wielokomórkowych – roślin, grzybów i zwierząt – zbudowane jest z większej lub mniejszej liczby komórek, które stanowią elementarne struktury tworzące złożony organizm. Niezależnie od tego, czy komórka jest integralnym żywym systemem, czy też jego częścią, posiada zestaw cech i właściwości wspólnych dla wszystkich komórek.
Teoria komórki po raz pierwszy jednoznacznie wskazała na jedność świata żywego. Wraz z jego pojawieniem się zniknęła przepaść między królestwem zwierząt a królestwem roślin. Na podstawie teorii komórkowej z połowy XIX wieku. Powstała cytologia - nauka badająca strukturę i funkcje komórek.
Zastanów się, dla których przedstawicieli świata organicznego pokrywają się pojęcia „komórki” i „organizmu”.
Komórka jest podstawową jednostką strukturalną, funkcjonalną i genetyczną organizacji istot żywych, elementarnym systemem żywym. Komórka może istnieć jako odrębny organizm.
Pojęcia „komórki” i „organizmu” pokrywają się, gdy mówimy o organizmach jednokomórkowych. Należą do nich prokarioty, czyli niejądrowe (w szczególności bakterie) i eukarionty, czyli jądrowe, w tym pierwotniaki (takie jak pantofelek orzęskowy, Chlamydomonas, euglena zielona). Ich ciało składa się z jednej komórki, która realizuje wszystkie funkcje organizmu - metabolizm, drażliwość, reprodukcję, ruch. Funkcje te ułatwiają różne organelle, w tym te o specjalnym przeznaczeniu (na przykład wici i rzęski zapewniają ruch). Organizmy jednokomórkowe często potrafią tworzyć skupiska - kolonie. Jednak pojęcie „organizmu wielokomórkowego” nie ma jeszcze zastosowania do kolonii, ponieważ tworzące ją komórki mają ten sam typ struktury (nie są podzielone na tkanki), słabo oddziałują ze sobą i będąc odizolowanymi od kolonię, kontynuują istnienie i rozmnażają się niezależnie bez żadnych problemów.