Povești despre descoperirea și studiul celulelor. Teoria celulară

Întrebarea 1. Povestește-ne despre istoria descoperirii celulei.

Descoperirea structurii celulare a organismelor vii a devenit posibilă datorită apariției microscopului, inventat în 1590 de Zachary Jansen.

Importanța microscopului pentru studierea structurii secțiunilor de obiecte vegetale și animale a fost apreciată pentru prima dată de fizicianul și botanistul englez Robert Hooke. În 1665, pe secțiuni de plută, el a descoperit structuri asemănătoare unui fagure și le-a numit celule sau celule. Cu toate acestea, Hooke s-a înșelat crezând că celulele sunt goale, iar materia vie este pereții celulari.

Naturalistul olandez Antonie van Leeuwenhoek în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. a îmbunătățit microscopul și a fost primul care a văzut celule vii. El a observat și a schițat o serie de protozoare, spermatozoizi, bacterii, globule roșii și chiar mișcarea acestora în capilare (vezi și răspunsul la întrebarea 3 la 1.1).

Întrebarea 2. Cine și când a fost formulată prima dată teoria celulară?

În secolele XVII-XVIII. întrebarea dacă celulele fac parte din toate organismele vegetale și animale a rămas deschisă. Pe el în 1838-1839. Oamenii de știință germani, botanistul Matthias Schleiden și zoologul Theodor Schwann au răspuns în cele din urmă. Ei au analizat toate cunoștințele existente la acea vreme despre structura celulară a naturii vii și au formulat teoria celulară. Această teorie a postulat că toate organismele vegetale și animale constau din părți simple - celule. Mai mult, fiecare celulă din anumite limite reprezintă un întreg independent. În același timp, în interiorul corpului, toate celulele acționează împreună, formând o unitate armonioasă. Cu toate acestea, Schleiden și Schwann s-au înșelat crezând că celulele noi se formează din materie non-celulară. Această presupunere a fost respinsă de omul de știință german Rudolf Virchow, care a demonstrat că fiecare celulă provine dintr-o altă celulă.

Întrebarea 3. Enumerați prevederile moderne ale teoriei celulare.

În zilele noastre, citologia, folosind realizările geneticii, biologiei moleculare și fizico-chimice, se dezvoltă foarte rapid. Și deși principiile de bază ale teoriei lui T. Schwann și M. Schleiden rămân relevante, datele obținute au făcut posibilă formarea unor idei mai profunde despre structura și funcțiile celulei. Pe baza lor, a fost formulată teoria celulară modernă. Să enumerăm principalele sale prevederi:

Întrebarea 5. Gândiți-vă pentru care reprezentanți ai lumii organice coincid conceptele de „celulă” și „organism”.

Conceptele de „celulă” și „organism” coincid atunci când vorbim despre organisme unicelulare. Acestea includ procariotele, sau cele non-nucleare (în special, bacterii), iar eucariotele, sau cele nucleare, includ protozoare (cum ar fi ciliate slipper, Chlamydomonas, euglena verde). Corpul lor este format dintr-o celulă, care implementează toate funcțiile corpului - metabolism, iritabilitate, reproducere, mișcare. Aceste funcții sunt facilitate de o varietate de organele, inclusiv cele pentru scopuri speciale (de exemplu, flagelii și cilii asigură mișcarea). Organismele unicelulare sunt adesea capabile să formeze grupuri numite colonii. Totuși, conceptul de „organism multicelular” nu este încă aplicabil unei colonii, deoarece celulele care o alcătuiesc au același tip de structură (nu sunt împărțite în țesuturi), interacționează slab între ele și, fiind izolate de colonie, continuă să existe și să se reproducă independent, fără probleme.

Robert Hooke () În 1665, naturalistul englez Robert Hooke a examinat o secțiune de scoarță de stejar de plută la microscop și a observat că seamănă cu un fagure de miere. Descriind ceea ce a văzut, Hooke a folosit cuvântul „celulă”, care în engleză înseamnă „celulă”, „camera”, „celulă”. Termenul a fost tradus în rusă ca „celulă”. Istoria studiului celulelor

Negustorul olandez Antonie van Leeuwenhoek a câștigat faima ca om de știință și a oferit științei cele mai mari descoperiri. El a îmbunătățit microscopul lui Hooke și a creat lentile care au dat mărire în timp! Așa a fost descoperită lumea organismelor unicelulare. Antoni van Leeuwenhoek () Istoria studiului celulei

În 1831, Robert Brown, un botanist scoțian, a descris pentru prima dată nucleul unei celule vegetale. Robert Brown () Nucleul unei celule vegetale Istoria studiului celulelor

Matthias Schleiden () În 1838, botanistul german Matthias Schleiden a ajuns la concluzia că țesuturile vegetale constau din celule. Istoria studiului celulelor

Theodor Schwann () În 1839, fiziologul german Theodor Schwann a publicat cartea „Studii microscopice asupra corespondenței în structura și creșterea animalelor și plantelor”, în care a formulat concluzia că celula este o unitate structurală și funcțională a organismelor vii. . Această idee se numește teoria Schwann-Schleiden. Istoria studiului celulelor

Karl Baer, ​​un academician al Academiei Ruse, a descoperit oul de mamifer. Baer a stabilit că toate organismele își încep dezvoltarea dintr-o singură celulă - zigotul. Această descoperire demonstrează că celula este și unitatea de dezvoltare a tuturor organismelor vii. Karl Baer () Istoria studiului celulelor

Jan Purkynė () În 1840, Jan Purkynė a inventat termenul „protoplasmă” pentru a se referi la conținutul viu al unei celule. În 1844, omul de știință Hugo Mol () a descris în detaliu conținutul celulei, folosind termenul „protoplasmă” pentru aceasta. Istoria studiului celulelor

În 1855, medicul german Rudolf Virchow a demonstrat în mod convingător că celulele apar numai din celule, prin multiplicarea „celule din celule”, respingând ideea eronată a formării celulelor de către Schleiden și Schwann. Greșeala lui Virchow: el credea că celulele sunt slab legate între ele și fiecare există de la sine. Mai târziu s-a putut dovedi integritatea sistemului celular. Rudolf Virchow () Istoria studiului celulelor

În 1876, Alexander Flemming a descoperit centrul celular. Alexander Flemming () Centrul celular Istoria studiului celulelor

La începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea, s-a format o nouă știință biologică, citologia (din grecescul kitos - celulă, logos - studiu). Studii citologice: 1. Structura celulelor 4. Compoziția chimică a celulelor 2. Structura organelelor celulare 5. Reproducerea și dezvoltarea celulelor 3. Funcțiile organitelor și ale altor structuri intracelulare Istoria studiului celulelor

1. Microscoping Microscopul electronic Inventat în anii 30 ai secolului XX. Microscoapele electronice moderne vă permit să măriți imaginea de până la ori și, prin urmare, să examinați mai detaliat structura organelelor celulare. Metode de studiere a celulelor

3. Microscopia cu fluorescență Celulele vii sunt observate sub lumină ultravioletă. În acest caz, unele componente încep să strălucească imediat, altele strălucesc atunci când se adaugă coloranți speciali. Microscopia cu fluorescență vă permite să vedeți locația acizilor nucleici, vitaminelor și grăsimilor. 4. Metoda culturii celulare și tisulare Vă permite să vedeți creșterea celulelor, să observați reproducerea, să determinați efectele diferitelor substanțe asupra celulelor și să obțineți hibrizi de celule. Metode de studiere a celulelor

1. În medicină - pentru a studia cauzele bolilor la oameni și la alte organisme vii și pentru a inventa tratamentul acestora 2. Pentru clasificarea organismelor vii 3. În genetică (boli ereditare, mutații) 4. În agricultură (genetică, inginerie celulară, selecţia) 5. Pentru dezvăluirea secretelor evoluţiei Importanţa studierii celulelor

Consolidarea cunoștințelor 1. Pentru prima dată am văzut și am descris celule vegetale... 1) R. Virchow 3) K. Baer 2) R. Guk 4) A. Leeuwenhoek 2. Am îmbunătățit microscopul și pentru prima dată am văzut un singur -organisme celulare... 1) M. Schleiden 3) R. Virchow 2) A. Leeuwenhoek 4) R. Hooke 3. Creatorii teoriei celulare sunt: ​​1) C. Darwin și A. Wallace 3) G. Mendel și T. Morgan 2) T. Schwann și M. Schleiden 4) R. Hooke și N. Grew 4. Teoria celulară nu este acceptabilă pentru.. 1) ciuperci și bacterii 3) animale și plante 2) viruși și bacterii 4) bacterii și plante 5. Structura celulară a tuturor organismelor indică... 1) unitatea substanțelor chimice. compoziția 3) unitatea de origine a tuturor viețuitoarelor 2) diversitatea ființelor vii 4) unitatea naturii vii și neînsuflețite a organismelor

Prima persoană care a văzut celule a fost un om de știință englez Robert Hooke(cunoscut nouă datorită legii lui Hooke). ÎN 1665încercând să înțeleagă de ce lemn de balsaînoată atât de bine, încât Hooke a început să examineze secțiuni subțiri de plută cu ajutorul microscop. A descoperit că pluta era împărțită în multe chilii minuscule, ceea ce îi amintea de chiliile mănăstirii și le-a numit celule (în engleză celulă înseamnă „celulă, celulă, celulă”). ÎN 1675 doctor italian M. Malpighi, și în 1682- botanist englez N. A crescut a confirmat structura celulară a plantelor. Ei au început să vorbească despre celulă ca „o fiolă plină cu suc hrănitor”. ÎN 1674 maestru olandez Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) folosind un microscop pentru prima dată am văzut „animale” într-o picătură de apă - organisme vii în mișcare ( ciliati, amibe, bacterii). De asemenea, Leeuwenhoek a fost primul care a observat celulele animale - celule roșii din sângeŞi spermatozoizi. Astfel, deja la începutul secolului al XVIII-lea, oamenii de știință știau că plantele sub o mărire mare au o structură celulară și au văzut unele organisme care mai târziu au fost numite unicelulare. ÎN 1802 -1808 ani explorator francez Charles-Francois Mirbel a stabilit că toate plantele constau din țesuturi formate din celule. J. B. Lamarck V 1809 a extins ideea lui Mirbel despre structura celulară la organismele animale. În 1825, un om de știință ceh J. Purkinė a descoperit nucleul celulei ou a păsărilor, iar în 1839 a introdus termenul " protoplasmă" În 1831, un botanist englez R. Brown a descris mai întâi nucleul unei celule vegetale și în 1833 a stabilit că nucleul este un organel obligatoriu al celulei vegetale. De atunci, principalul lucru în organizarea celulelor a fost considerat a nu fi membrana, ci conținutul. Teoria celulară structura organismelor s-a format în 1839 zoolog german T. SchwannŞi M. Schleidenși a inclus trei prevederi. În 1858 Rudolf Virchow a completat-o ​​cu încă o poziție, cu toate acestea, au existat o serie de erori în ideile sale: de exemplu, el a presupus că celulele erau slab conectate între ele și fiecare există „pe cont propriu”. Abia mai târziu a fost posibilă demonstrarea integrității sistemului celular. ÎN 1878 oameni de știință ruși I. D. Chistiakov deschide mitozăîn celulele vegetale; V 1878 V. Flemming și P. I. Peremezhko descoperă mitoza la animale. ÎN 1882 V. Flemming observă meioza în celulele animale, iar în 1888 E Strasburger - din plante.

18. Teoria celulară- una dintre cele general recunoscute biologic generalizări care afirmă unitatea principiului structurii şi dezvoltării lumii plantelor, animalelor si alte organisme vii cu structura celulara, în care celula este considerată ca un element structural comun al organismelor vii.

19. Principii de bază ale teoriei celulare

Teoria celulară modernă include următoarele principii de bază:

Nr. 1 Celula este o unitate de structură, activitate vitală, creștere și dezvoltare a organismelor vii, nu există viață în afara celulei;

Nr. 2 O celulă este un singur sistem format din mai multe elemente interconectate în mod natural între ele, reprezentând o anumită formațiune integrală;

Nr. 3 Celulele tuturor organismelor sunt similare ca compoziție chimică, structură și funcții;

Nr. 4 Celulele noi se formează numai ca rezultat al diviziunii celulelor originale;

Nr. 5 Celulele organismelor multicelulare formează țesuturi, iar țesuturile formează organe. Viața unui organism în ansamblu este determinată de interacțiunea celulelor sale constitutive;

Nr. 6 Celulele organismelor multicelulare au un set complet de gene, dar diferă unele de altele prin faptul că în ele lucrează diferite grupuri de gene, ceea ce are ca rezultat diversitatea morfologică și funcțională a celulelor - diferențiere.

Dezvoltarea teoriei celulare în a doua jumătate a secolului al XIX-lea

Începând cu anii 1840, studiul celulei a devenit centrul atenției în întreaga biologie și s-a dezvoltat rapid, devenind o ramură independentă a științei - citologia.

Pentru dezvoltarea ulterioară a teoriei celulare, extinderea acesteia la protisti (protozoare), care au fost recunoscute ca celule cu viață liberă, a fost esențială (Siebold, 1848).

În acest moment, ideea compoziției celulei se schimbă. Importanța secundară a membranei celulare, care era recunoscută anterior ca cea mai esențială parte a celulei, este clarificată, iar importanța protoplasmei (citoplasmei) și a nucleului celulelor este adusă în prim-plan (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig, Huxley), care se reflectă în definiția unei celule dată de M. Schulze în 1861:

O celulă este un bulgăre de protoplasmă cu un nucleu conținut în interior.

În 1861, Brücko a prezentat o teorie despre structura complexă a celulei, pe care o definește ca un „organism elementar” și a elucidat în continuare teoria formării celulelor dintr-o substanță fără structură (citoblastem), dezvoltată de Schleiden și Schwann. S-a descoperit că metoda de formare a celulelor noi este diviziunea celulară, care a fost studiată pentru prima dată de Mohl pe alge filamentoase. Studiile lui Negeli și N.I Zhele au jucat un rol major în infirmarea teoriei citoblastemului folosind material botanic.

Diviziunea celulară a țesuturilor la animale a fost descoperită în 1841 de Remarque. S-a dovedit că fragmentarea blastomerelor este o serie de diviziuni succesive (Bishtuf, N.A. Kölliker). Ideea răspândirii universale a diviziunii celulare ca modalitate de a forma noi celule este consacrată de R. Virchow sub forma unui aforism:

„Omnis cellula ex cellula”. Fiecare celulă dintr-o celulă.

În dezvoltarea teoriei celulare în secolul al XIX-lea, contradicțiile au apărut brusc, reflectând natura duală a teoriei celulare, care s-a dezvoltat în cadrul unei viziuni mecaniciste asupra naturii. Deja în Schwann există o încercare de a considera organismul ca o sumă de celule. Această tendință primește o dezvoltare specială în „Patologia celulară” a lui Virchow (1858).

Lucrările lui Virchow au avut un impact controversat asupra dezvoltării științei celulare:

El a extins teoria celulară în domeniul patologiei, ceea ce a contribuit la recunoașterea universalității teoriei celulare. Lucrările lui Virchow au consolidat respingerea teoriei citoblastemului de către Schleiden și Schwann și au atras atenția asupra protoplasmei și nucleului, recunoscute ca părțile cele mai esențiale ale celulei.

Virchow a direcționat dezvoltarea teoriei celulare pe calea unei interpretări pur mecaniciste a organismului.

Virchow a ridicat celulele la nivelul unei ființe independente, drept urmare organismul a fost considerat nu ca un întreg, ci pur și simplu ca o sumă de celule.

XXsecol

Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea, teoria celulară a căpătat un caracter din ce în ce mai metafizic, întărit de „Fiziologia celulară” a lui Verworn, care considera orice proces fiziologic care are loc în organism ca o simplă sumă a manifestărilor fiziologice ale celulelor individuale. La sfârșitul acestei linii de dezvoltare a teoriei celulare, a apărut teoria mecanicistă a „stării celulare”, incluzându-l pe Haeckel ca susținător. Conform acestei teorii, corpul este comparat cu statul, iar celulele sale sunt comparate cu cetățenii. O astfel de teorie a contrazis principiul integrității organismului.

Direcția mecanicistă în dezvoltarea teoriei celulare a fost supusă unor critici severe. În 1860, I.M. Sechenov a criticat ideea lui Virchow despre celulă. Mai târziu, teoria celulară a fost criticată de alți autori. Cele mai serioase și fundamentale obiecții au fost formulate de Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Histologul ceh Studnicka (1929, 1934) a făcut critici ample teoriei celulare.

În anii 1950, un biolog sovietic O. B. Lepeshinskaya, pe baza datelor cercetării sale, a prezentat o „nouă teorie celulară” spre deosebire de „virchowianism”. S-a bazat pe ideea că în ontogeneză, celulele se pot dezvolta dintr-o substanță vie non-celulară. O verificare critică a faptelor prezentate de O. B. Lepeshinskaya și de adepții săi ca bază pentru teoria pe care a prezentat-o ​​nu a confirmat datele privind dezvoltarea nucleelor ​​celulare din „materia vie” fără nucleu.

Teoria celulară modernă

Teoria celulară modernă pornește de la faptul că structura celulară este cea mai importantă formă de existență a vieții, inerentă tuturor organismelor vii, cu excepția virusuri. Îmbunătățirea structurii celulare a fost direcția principală a dezvoltării evolutive atât la plante, cât și la animale, iar structura celulară este păstrată ferm în majoritatea organismelor moderne.

În același timp, prevederile dogmatice și incorecte metodologic ale teoriei celulare trebuie reevaluate:

Structura celulară este principala, dar nu singura formă de existență a vieții. Virușii pot fi considerați forme de viață non-celulare. Adevărat, prezintă semne de viață (metabolism, capacitatea de a se reproduce etc.) numai în interiorul celulelor în afara celulelor, virusul este o substanță chimică complexă; Potrivit majorității oamenilor de știință, la originea lor, virușii sunt asociați cu celula, fac parte din materialul ei genetic, genele „sălbatice”.

S-a dovedit că există două tipuri de celule - procariote (celule de bacterii și arheebacterii), care nu au un nucleu delimitat de membrane, și eucariote (celule de plante, animale, ciuperci și protisti), care au un nucleu înconjurat de o membrană dublă cu pori nucleari. Există multe alte diferențe între celulele procariote și eucariote. Majoritatea procariotelor nu au organele membranare interne, iar majoritatea eucariotelor au mitocondrii și cloroplaste. Conform teoriei simbiogenezei, aceste organite semi-autonome sunt descendenți ai celulelor bacteriene. Astfel, o celulă eucariotă este un sistem de un nivel superior de organizare, nu poate fi considerată în întregime omoloagă cu o celulă bacteriană (o celulă bacteriană este omoloagă cu o mitocondrie a unei celule umane). Omologia tuturor celulelor, astfel, a fost redusă la prezența unei membrane exterioare închise, formată dintr-un strat dublu de fosfolipide (în arheobacterii are o compoziție chimică diferită față de alte grupuri de organisme), ribozomi și cromozomi - material ereditar în forma moleculelor de ADN formând un complex cu proteine ​​. Acest lucru, desigur, nu neagă originea comună a tuturor celulelor, ceea ce este confirmat de comunitatea compoziției lor chimice.

Teoria celulară a considerat organismul ca o sumă de celule, iar manifestările de viață ale organismului au fost dizolvate în suma manifestărilor de viață ale celulelor sale constitutive. Aceasta a ignorat integritatea organismului, legile întregului au fost înlocuite cu suma părților.

Considerând celula ca fiind un element structural universal, teoria celulară a considerat celulele tisulare și gameții, protisții și blastomerii ca structuri complet omoloage. Aplicabilitatea conceptului de celulă la protisti este o problemă controversată în teoria celulară, în sensul că multe celule protiste complexe multinucleate pot fi considerate structuri supracelulare. În celulele tisulare, celulele germinale și protisti se manifestă o organizare celulară generală, exprimată în separarea morfologică a carioplasmei sub formă de nucleu, însă aceste structuri nu pot fi considerate echivalente calitativ, ducându-și toate caracteristicile specifice dincolo de conceptul de „celulă”. În special, gameții animalelor sau plantelor nu sunt doar celule ale unui organism multicelular, ci o generație haploidă specială a ciclului lor de viață, care posedă caracteristici genetice, morfologice și uneori de mediu și supuse acțiunii independente a selecției naturale. În același timp, aproape toate celulele eucariote au, fără îndoială, o origine comună și un set de structuri omoloage - elemente citoscheletice, ribozomi de tip eucariotic etc.

Teoria celulară dogmatică a ignorat specificul structurilor non-celulare din corp sau chiar le-a recunoscut, așa cum a făcut Virchow, ca nevii. De fapt, în organism, pe lângă celule, există structuri supracelulare multinucleare ( sincitia, simpliste) și o substanță intercelulară fără nucleu care are capacitatea de a metaboliza și, prin urmare, este vie. Stabilirea specificului manifestărilor lor de viață și a semnificației lor pentru organism este sarcina citologiei moderne. În același timp, atât structurile multinucleare, cât și substanța extracelulară apar numai din celule. Sincitia si simplastele organismelor pluricelulare sunt produsul fuziunii celulelor originale, iar substanta extracelulara este produsul secretiei lor, i.e. se formează ca urmare a metabolismului celular.

Problema părții și a întregului a fost rezolvată metafizic de teoria celulară ortodoxă: toată atenția a fost transferată către părțile organismului - celule sau „organisme elementare”.

Integritatea organismului este rezultatul unor relații naturale, materiale, care sunt complet accesibile cercetării și descoperirii. Celulele unui organism multicelular nu sunt indivizi capabili să existe independent (așa-numitele culturi celulare din afara corpului sunt sisteme biologice create artificial). De regulă, numai acele celule multicelulare care dau naștere la noi indivizi (gameți, zigoți sau spori) și pot fi considerate ca organisme separate sunt capabile de existență independentă. O celulă nu poate fi separată de mediul său (ca, într-adevăr, orice sistem vii). Concentrarea toată atenția asupra celulelor individuale duce inevitabil la unificare și la o înțelegere mecanică a organismului ca sumă de părți.

Curățată de mecanism și completată cu date noi, teoria celulară rămâne una dintre cele mai importante generalizări biologice.

Condițiile preliminare pentru crearea teoriei celulare au fost inventarea și îmbunătățirea microscopului și descoperirea celulelor (1665, R. Hooke - când studia o secțiune a scoarței unui arbore de plută, soc etc.). Lucrările unor microscopişti celebri: M. Malpighi, N. Grew, A. van Leeuwenhoek - au făcut posibilă vizualizarea celulelor organismelor vegetale. A. van Leeuwenhoek a descoperit organisme unicelulare în apă. Mai întâi, a fost studiat nucleul celular. R. Brown a descris nucleul unei celule vegetale. Ya. E. Purkine a introdus conceptul de protoplasmă - conținut celular gelatinos lichid.

Botanistul german M. Schleiden a fost primul care a ajuns la concluzia că fiecare celulă are un nucleu. Fondatorul CT este considerat a fi biologul german T. Schwann (împreună cu M. Schleiden), care în 1839 a publicat lucrarea „Studii microscopice privind corespondența în structura și creșterea animalelor și plantelor”. Prevederile sale:

1) celula este principala unitate structurală a tuturor organismelor vii (atât animale, cât și plante);

2) dacă orice formațiune vizibilă la microscop are un nucleu, atunci poate fi considerată o celulă;

3) procesul de formare a celulelor noi determină creșterea, dezvoltarea, diferențierea celulelor vegetale și animale.

Adăugările la teoria celulară au fost făcute de omul de știință german R. Virchow, care în 1858 și-a publicat lucrarea „Cellular Pathology”. El a demonstrat că celulele fiice se formează prin divizarea celulelor mamă: fiecare celulă dintr-o celulă. La sfârşitul secolului al XIX-lea. mitocondriile, complexul Golgi și plastidele au fost descoperite în celulele vegetale. După colorarea celulelor în diviziune cu coloranți speciali, au fost descoperiți cromozomi. Prevederi moderne CT

1. Celula este unitatea de bază a structurii și dezvoltării tuturor organismelor vii și este cea mai mică unitate structurală a unui lucru viu.

2. Celulele tuturor organismelor (atât unicelulare, cât și pluricelulare) sunt similare ca compoziție chimică, structură, manifestări de bază ale metabolismului și activitate vitală.

3. Celulele se reproduc prin divizarea lor (fiecare celulă nouă se formează prin divizarea celulei mamă); În organismele pluricelulare complexe, celulele au forme diferite și sunt specializate în funcție de funcțiile pe care le îndeplinesc. Celulele similare formează țesuturi; țesuturile constau din organe care formează sisteme de organe sunt strâns interconectate și supuse unor mecanisme de reglare nervoase și umorale (în organismele superioare).

Importanța teoriei celulare

A devenit clar că celula este cea mai importantă componentă a organismelor vii, principala lor componentă morfofiziologică. O celulă este baza unui organism multicelular, locul în care au loc procesele biochimice și fiziologice în organism. Toate procesele biologice au loc în cele din urmă la nivel celular. Teoria celulară a făcut posibilă concluzia că compoziția chimică a tuturor celulelor și planul general al structurii lor sunt similare, ceea ce confirmă unitatea filogenetică a întregii lumi vii.

2. Viața. Proprietățile materiei vii

Viața este un sistem macromolecular deschis, care se caracterizează printr-o organizare ierarhică, capacitatea de a se reproduce, auto-conservare și autoreglare, metabolism și un flux de energie fin reglat.

Proprietățile structurilor vii:

1) auto-înnoire. Baza metabolismului este alcătuită din procese echilibrate și clar interconectate de asimilare (anabolism, sinteza, formarea de noi substanțe) și disimilare (catabolism, dezintegrare);

2) auto-reproducere. În acest sens, structurile vii sunt reproduse și actualizate în mod constant, fără a-și pierde asemănările cu generațiile anterioare. Acizii nucleici sunt capabili să stocheze, să transmită și să reproducă informații ereditare, precum și să o implementeze prin sinteza proteinelor. Informația stocată pe ADN este transferată către molecula de proteină folosind molecule de ARN;

3) autoreglare. Bazat pe totalitatea fluxurilor de materie, energie și informații printr-un organism viu;

4) iritabilitate. Asociat cu transferul de informații din exterior către orice sistem biologic și reflectă reacția acestui sistem la un stimul extern. Datorită iritabilității, organismele vii sunt capabile să reacționeze selectiv la condițiile de mediu și să extragă din el doar ceea ce este necesar pentru existența lor;

5) menținerea homeostaziei - constanta relativă dinamică a mediului intern al organismului, parametrii fizico-chimici ai existenței sistemului;

6) organizarea structurală - ordinea, a unui sistem viu, descoperită în timpul studiului - biogeocenoze;

7) adaptare – capacitatea unui organism viu de a se adapta constant la condițiile de existență în schimbare în mediu;

8) reproducere (reproducere). Deoarece viața există sub forma unor sisteme vii individuale, iar existența fiecărui astfel de sistem este strict limitată în timp, menținerea vieții pe Pământ este asociată cu reproducerea sistemelor vii;

9) ereditatea. Asigură continuitatea între generații de organisme (pe baza fluxurilor de informații). Datorită eredității, trăsăturile care asigură adaptarea la mediu se transmit din generație în generație;

10) variabilitate - datorită variabilității, un sistem viu dobândește caracteristici care anterior erau neobișnuite pentru el. În primul rând, variabilitatea este asociată cu erorile în timpul reproducerii: modificările în structura acizilor nucleici duc la apariția unor noi informații ereditare;

11) dezvoltarea individuală (procesul de ontogeneză) - întruchiparea informațiilor genetice inițiale încorporate în structura moleculelor de ADN în structurile de lucru ale corpului. În timpul acestui proces, apare o proprietate precum capacitatea de creștere, care se exprimă printr-o creștere a greutății corporale și a dimensiunii sale;

12) dezvoltarea filogenetică. Bazat pe reproducere progresivă, ereditate, luptă pentru existență și selecție. Ca urmare a evoluției, au apărut un număr imens de specii;

13) discretie (discontinuitate) si in acelasi timp integritate. Viața este reprezentată de o colecție de organisme individuale sau indivizi. Fiecare organism, la rândul său, este, de asemenea, discret, deoarece constă dintr-o colecție de organe, țesuturi și celule.

Întrebarea 1. Povestește-ne despre istoria descoperirii celulei.
Descoperirea structurii celulare a organismelor vii a devenit posibilă datorită apariției microscopului. Prototipul său a fost inventat în 1590 de către măcinatorul de sticlă olandez Zachary Jansen. Despre primul microscop se știe că era format dintr-un tub atașat de un suport și avea două lupe.
Importanța microscopului pentru studierea structurii secțiunilor de obiecte vegetale și animale a fost apreciată pentru prima dată de fizicianul și botanistul englez Robert Hooke. În 1665, pe secțiuni de plută, el a descoperit structuri asemănătoare unui fagure și le-a numit celule sau celule. Cu toate acestea, Hooke s-a înșelat crezând că celulele sunt goale, iar materia vie este pereții celulari.
Naturalistul olandez Antonie van Leeuwenhoek în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. a îmbunătățit microscopul și a fost primul care a văzut celule vii. El a observat și a schițat o serie de protozoare, spermatozoizi, bacterii, globule roșii și chiar mișcarea lor în capilare.

Întrebarea 2. Cine și când a fost formulată prima dată teoria celulară?
Studiul celulelor vegetale și animale a făcut posibilă generalizarea tuturor caracteristicilor structurii lor. În 1838, M. Schleiden a creat teoria citogenezei (formarea celulelor). Principalul său merit este ridicarea problemei originii celulelor din organism. În 1839, T. Schwann, pe baza lucrărilor lui M. Schleiden, a creat teoria celulară. Principii de bază ale teoriei celulare (M. Schleiden și T. Schwann):
1) toate țesuturile constau din celule;
2) celulele vegetale și animale au principii structurale comune, deoarece apar în aceleași moduri;
3) fiecare celulă individuală este independentă, iar activitatea corpului este suma activității vitale a celulelor individuale.
R. Virchow a acordat o mare atenție dezvoltării ulterioare a teoriei celulare în 1858. El nu numai că a reunit toate numeroasele fapte disparate, dar a arătat în mod convingător că celulele sunt o structură permanentă și apar doar prin reproducerea propriului soi - „fiecare celulă provine dintr-o altă celulă ca urmare a diviziunii, la fel cum este o plantă. format dintr-o plantă și din animale animale”, adică a descoperit diviziunea celulară.

Întrebarea 3. Enumerați prevederile moderne ale teoriei celulare.
În zilele noastre, citologia, folosind realizările geneticii, biologiei moleculare și fizico-chimice, se dezvoltă foarte rapid. Și deși principiile de bază ale teoriei lui T. Schwann și M. Schleiden rămân relevante, datele obținute au făcut posibilă formarea unor idei mai profunde despre structura și funcțiile celulei. Pe baza lor, a fost formulată teoria celulară modernă. Să enumerăm principalele sale prevederi:
1) celula este o unitate de structură, funcționare, reproducere și dezvoltare a organismelor vii;
2) celulele tuturor organismelor sunt similare ca structură și compoziție chimică;
3) reproducerea celulară are loc prin divizarea celulei mamă;
4) celulele organismelor pluricelulare sunt specializate: îndeplinesc diferite funcții și formează țesuturi.

Întrebarea 4. Descrieți semnificația teoriei celulare pentru dezvoltarea biologiei.
Potrivit filozofilor care au studiat istoria științei (de exemplu, Friedrich Engels), teoria celulară este una dintre cele mai mari descoperiri ale secolului al XIX-lea. Ea a jucat un rol imens în dezvoltarea nu numai a biologiei, ci și a științelor naturale în general. Protozoarele, bacteriile, multe ciuperci și alge sunt celule care există separat unele de altele. Corpul tuturor organismelor pluricelulare - plante, ciuperci și animale - este construit dintr-un număr mai mare sau mai mic de celule, care sunt structurile elementare care alcătuiesc un organism complex. Indiferent dacă o celulă este un sistem viu integral sau o parte din acesta, ea are un set de caracteristici și proprietăți comune tuturor celulelor.
Teoria celulară a indicat pentru prima dată fără ambiguitate unitatea lumii vii. Odată cu apariția sa, decalajul dintre regnul animal și regnul vegetal a dispărut. Bazat pe teoria celulară la mijlocul secolului al XIX-lea. A apărut citologia - o știință care studiază structura și funcțiile celulelor.
Gândiți-vă pentru care reprezentanți ai lumii organice coincid conceptele de „celulă” și „organism”.
O celulă este unitatea structurală, funcțională și genetică de bază de organizare a viețuitoarelor, un sistem viu elementar. O celulă poate exista ca un organism separat.
Conceptele de „celulă” și „organism” coincid atunci când vorbim despre organisme unicelulare. Acestea includ procariotele, sau cele nenucleare (în special, bacteriile), iar eucariotele, sau cele nucleare, includ protozoare (cum ar fi papucul ciliat, Chlamydomonas, euglena verde). Corpul lor este format dintr-o celulă, care implementează toate funcțiile corpului - metabolism, iritabilitate, reproducere, mișcare. Aceste funcții sunt facilitate de o varietate de organele, inclusiv cele pentru scopuri speciale (de exemplu, flagelii și cilii asigură mișcarea). Organismele unicelulare sunt adesea capabile să formeze grupuri - colonii. Totuși, conceptul de „organism multicelular” nu este încă aplicabil unei colonii, deoarece celulele care o alcătuiesc au același tip de structură (nu sunt împărțite în țesuturi), interacționează slab între ele și, fiind izolate de colonie, continuă să existe și să se reproducă independent, fără probleme.