Príbehy objavovania a štúdia buniek. Bunková teória
Otázka 1. Povedzte nám o histórii objavu bunky.
Objav bunkovej štruktúry živých organizmov sa stal možným vďaka objaveniu mikroskopu, ktorý v roku 1590 vynašiel Zachary Jansen.
Význam mikroskopu pre štúdium štruktúry rezov rastlinných a živočíšnych objektov prvýkrát ocenil anglický fyzik a botanik Robert Hooke. V roku 1665 objavil na častiach korku štruktúry pripomínajúce plást a nazval ich bunky alebo bunky. Hooke sa však mýlil, keď veril, že bunky sú prázdne a živá hmota sú bunkové steny.
Holandský prírodovedec Antonie van Leeuwenhoek v druhej polovici 17. storočia. vylepšil mikroskop a ako prvý videl živé bunky. Pozoroval a načrtol množstvo prvokov, spermií, baktérií, červených krviniek a dokonca aj ich pohyb v kapilárach (pozri aj odpoveď na otázku 3 až 1.1).
Otázka 2. Kto a kedy bol prvýkrát sformulovaný bunková teória?
V XVII-XVIII storočia. otázka, či sú bunky súčasťou všetkých rastlinných a živočíšnych organizmov, zostala otvorená. Na ňom v rokoch 1838-1839. Nemeckí vedci botanik Matthias Schleiden a zoológ Theodor Schwann napokon odpovedali. Analyzovali všetky vtedajšie poznatky o bunkovej štruktúre živej prírody a sformulovali bunkovú teóriu. Táto teória predpokladala, že všetky rastlinné a živočíšne organizmy pozostávajú z jednoduchých častí – buniek. Navyše každá bunka v rámci určitých hraníc predstavuje nezávislý celok. Zároveň v tele všetky bunky pôsobia spoločne a tvoria harmonickú jednotu. Schleiden a Schwann sa však mýlili, keď verili, že nové bunky vznikajú z nebunkovej hmoty. Túto domnienku vyvrátil nemecký vedec Rudolf Virchow, ktorý dokázal, že každá bunka pochádza z inej bunky.
Otázka 3. Uveďte moderné ustanovenia bunkovej teórie.
V súčasnosti sa veľmi rýchlo rozvíja cytológia s využitím výdobytkov genetiky, molekulárnej a fyzikálno-chemickej biológie. A hoci základné princípy teórie T. Schwanna a M. Schleidena zostávajú aktuálne, získané údaje umožnili vytvoriť si hlbšie predstavy o štruktúre a funkciách bunky. Na ich základe bola sformulovaná moderná bunková teória. Uveďme si jeho hlavné ustanovenia:
Otázka 5. Zamyslite sa, pre ktorých predstaviteľov organického sveta sa pojmy „bunka“ a „organizmus“ zhodujú.
Pojmy „bunka“ a „organizmus“ sa zhodujú, keď hovoríme o jednobunkových organizmoch. Patria sem prokaryoty alebo nejadrové (najmä baktérie) a eukaryoty alebo jadrové prvky zahŕňajú prvoky (ako napríklad brvitá, Chlamydomonas, zelená euglena). Ich telo tvorí jedna bunka, ktorá realizuje všetky funkcie organizmu – metabolizmus, dráždivosť, rozmnožovanie, pohyb. Tieto funkcie sú uľahčené rôznymi organelami, vrátane organel na špeciálne účely (napríklad bičíky a riasy zabezpečujú pohyb). Jednobunkové organizmy sú často schopné vytvárať zhluky nazývané kolónie. Pojem „mnohobunkový organizmus“ však zatiaľ nie je použiteľný pre kolóniu, pretože bunky, ktoré ju tvoria, majú rovnaký typ štruktúry (nie sú rozdelené na tkanivá), slabo interagujú medzi sebou a sú izolované od kolónie, naďalej bez problémov existovať a množiť sa samostatne.
Robert Hooke () V roku 1665 anglický prírodovedec Robert Hooke skúmal pod mikroskopom časť kôry korkového duba a všimol si, že pripomína plást. Hooke pri opise toho, čo videl, použil slovo „cell“, čo v angličtine znamená „bunka“, „komora“, „bunka“. Termín bol preložený do ruštiny ako „bunka“. História štúdia buniek
Holandský obchodník Antonie van Leeuwenhoek sa preslávil ako vedec a dal vede najväčšie objavy. Vylepšil Hookeov mikroskop a vytvoril šošovky, ktoré poskytovali zväčšenie časom! Takto bol objavený svet jednobunkových organizmov. Antoni van Leeuwenhoek () História štúdia bunky
V roku 1831 Robert Brown, škótsky botanik, prvýkrát opísal jadro v rastlinnej bunke. Robert Brown () Jadro rastlinnej bunky História štúdia buniek
Matthias Schleiden () V roku 1838 prišiel nemecký botanik Matthias Schleiden k záveru, že rastlinné tkanivá pozostávajú z buniek. História štúdia buniek
Theodor Schwann () V roku 1839 vydal nemecký fyziológ Theodor Schwann knihu „Mikroskopické štúdie o zhode v štruktúre a raste zvierat a rastlín“, v ktorej formuloval záver, že bunka je štrukturálnou a funkčnou jednotkou živých organizmov. . Táto myšlienka sa nazýva Schwann-Schleidenova teória. História štúdia buniek
Karl Baer, akademik Ruskej akadémie, objavil cicavčie vajce. Baer zistil, že všetky organizmy začínajú svoj vývoj z jednej bunky - zygoty. Tento objav dokazuje, že bunka je aj jednotkou vývoja všetkých živých organizmov. Karl Baer () História štúdia buniek
Jan Purkynė () V roku 1840 navrhol Jan Purkynė termín „protoplazma“ na označenie živého obsahu bunky. V roku 1844 vedec Hugo Mol () podrobne opísal obsah bunky, pričom pre ňu použil výraz „protoplazma“. História štúdia buniek
V roku 1855 nemecký lekár Rudolf Virchow presvedčivo dokázal, že bunky vznikajú iba z buniek, množením „buniek z buniek“, čím vyvrátil mylnú predstavu o tvorbe buniek Schleidena a Schwanna. Virchowova chyba: veril, že bunky sú medzi sebou slabo spojené a každá existuje sama o sebe. Neskôr bolo možné dokázať integritu bunkového systému. Rudolf Virchow () História štúdia buniek
V roku 1876 Alexander Flemming objavil bunkové centrum. Alexander Flemming () Cell Center História štúdia buniek
Na prelome 19. a 20. storočia sa sformovala nová biologická veda, cytológia (z gréckeho kitos - bunka, logos - štúdium). Cytologické štúdie: 1. Štruktúra buniek 4. Chemické zloženie buniek 2. Štruktúra bunkových organel 5. Reprodukcia a vývoj buniek 3. Funkcie organel a iných vnútrobunkových štruktúr História štúdia buniek
1. Mikroskopovanie Elektrónový mikroskop Vynájdený v 30. rokoch 20. storočia. Moderné elektrónové mikroskopy umožňujú až krát zväčšiť obraz, a teda podrobnejšie preskúmať štruktúru bunkových organel. Metódy na štúdium buniek
3. Fluorescenčná mikroskopia Živé bunky sa pozorujú pod ultrafialovým svetlom. V tomto prípade niektoré komponenty začnú svietiť okamžite, iné svietia po pridaní špeciálnych farbív. Fluorescenčná mikroskopia vám umožňuje vidieť umiestnenie nukleových kyselín, vitamínov a tukov. 4. Metóda bunkovej a tkanivovej kultúry Umožňuje vidieť rast buniek, pozorovať reprodukciu, určiť účinky rôznych látok na bunky a získať bunkové hybridy. Metódy na štúdium buniek
1. V medicíne - študovať príčiny chorôb u ľudí a iných živých organizmov a vymýšľať ich liečbu 2. Na klasifikáciu živých organizmov 3. V genetike (dedičné choroby, mutácie) 4. V poľnohospodárstve (genetické, bunkové inžinierstvo, výber) 5. Za odhaľovanie tajomstiev evolúcie Význam štúdia buniek
Upevnenie poznatkov 1. Prvýkrát som videl a opísal rastlinné bunky... 1) R. Virchow 3) K. Baer 2) R. Guk 4) A. Leeuwenhoek 2. Zdokonalil mikroskop a prvýkrát videl single -bunkové organizmy... 1) M. Schleiden 3) R. Virchow 2) A. Leeuwenhoek 4) R. Hooke 3. Tvorcami bunkovej teórie sú: 1) C. Darwin a A. Wallace 3) G. Mendel a T. Morgan 2) T. Schwann a M. Schleiden 4) R. Hooke a N. Grew 4. Bunková teória nie je prijateľná pre.. 1) huby a baktérie 3) zvieratá a rastliny 2) vírusy a baktérie 4) baktérie a rastliny 5. Bunková stavba všetkých organizmov naznačuje... 1) jednotu chemikálií. zloženie 3) jednota pôvodu všetkého živého 2) rozmanitosť živých vecí 4) jednota živej a neživej prírody organizmov
Prvý človek, ktorý videl bunky, bol anglický vedec Robert Hooke(nám známy vďaka Hookovmu zákonu). IN 1665 snažiac sa pochopiť prečo balzové drevo pláva tak dobre, Hooke začal skúmať tenké časti korku s pomocou svojho vylepšeného mikroskop. Zistil, že korok je rozdelený na veľa malých buniek, čo mu pripomínalo kláštorné bunky, a tieto bunky nazval bunky (v angličtine cell znamená „bunka, bunka, bunka“). IN 1675 taliansky lekár M. Malpighi, a v 1682- anglický botanik N. Grew potvrdil bunkovú štruktúru rastlín. Začali hovoriť o bunke ako o „fľaštičke naplnenej výživnou šťavou“. IN 1674 Holandský majster Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) pomocou mikroskopu som prvýkrát videl v kvapke vody „zvieratá“ - pohybujúce sa živé organizmy ( nálevníky, améby, baktérie). Leeuwenhoek bol tiež prvý, kto pozoroval živočíšne bunky - červených krviniek A spermie. Začiatkom 18. storočia teda vedci vedeli, že pod veľkým zväčšením majú rastliny bunkovú štruktúru a videli niektoré organizmy, ktoré sa neskôr nazývali jednobunkové. IN 1802 -1808 rokov Francúzsky prieskumník Charles-Francois Mirbel zistilo, že všetky rastliny pozostávajú z tkanív tvorených bunkami. J. B. Lamarck V 1809 rozšíril Mirbelovu myšlienku bunkovej štruktúry na živočíšne organizmy. V roku 1825 český vedec J. Purkinė objavil jadro vaječnej bunky vtákov a v 1839 zaviedol pojem " protoplazma" V roku 1831 anglický botanik R. Brown najprv opísal jadro rastlinnej bunky a v 1833 zistilo, že jadro je povinnou organelou rastlinnej bunky. Odvtedy sa za hlavnú vec v organizácii buniek nepovažuje membrána, ale obsah. Bunková teóriaštruktúra organizmov vznikla v r 1839 Nemecký zoológ T. Schwann A M. Schleiden a zahŕňala tri ustanovenia. V roku 1858 Rudolf Virchow doplnil ho ešte jednou pozíciou, no v jeho nápadoch bolo množstvo chýb: napríklad predpokladal, že bunky sú medzi sebou slabo prepojené a každá existuje „sama o sebe“. Až neskôr sa podarilo dokázať celistvosť bunkového systému. IN 1878 ruských vedcov I. D. Chistyakov OTVORENÉ mitóza v rastlinných bunkách; V 1878 V. Flemming a P. I. Peremezhko objavujú mitózu u zvierat. IN 1882 V. Flemming pozoruje meiózu v živočíšnych bunkách a v 1888 E Strasburger - z rastlín.
18. Bunková teória- jeden zo všeobecne uznávaných biologické zovšeobecnenia, ktoré potvrdzujú jednotu princípu štruktúry a vývoja sveta rastliny, zvierat a iné živé organizmy s bunkovej štruktúry, v ktorom je bunka považovaná za bežný stavebný prvok živých organizmov.
19. Základné princípy bunkovej teórie
Moderná bunková teória zahŕňa nasledujúce základné princípy:
č.1 Bunka je jednotkou štruktúry, životnej činnosti, rastu a vývoja živých organizmov, mimo bunky nie je život;
č. 2 Bunka je jediný systém pozostávajúci z mnohých prvkov, ktoré sú navzájom prirodzene prepojené a predstavujú určitý integrálny útvar;
č. 3 Bunky všetkých organizmov sú podobné svojim chemickým zložením, štruktúrou a funkciami;
č. 4 Nové bunky vznikajú až delením pôvodných buniek;
č.5 Bunky mnohobunkových organizmov tvoria tkanivá a tkanivá tvoria orgány. Život organizmu ako celku je určený interakciou buniek, ktoré ho tvoria;
č.6 Bunky mnohobunkových organizmov majú celú sadu génov, líšia sa však od seba tým, že v nich pracujú rôzne skupiny génov, čoho výsledkom je morfologická a funkčná rôznorodosť buniek – diferenciácia.
Rozvoj bunkovej teórie v druhej polovici 19. storočia
Od 40. rokov 19. storočia sa štúdium bunky stalo stredobodom pozornosti celej biológie a rýchlo sa rozvíjalo a stalo sa samostatným vedným odborom – cytológiou.
Pre ďalší rozvoj bunkovej teórie bolo podstatné jej rozšírenie na protisty (protozoa), ktoré boli uznané ako voľne žijúce bunky (Siebold, 1848).
V tomto čase sa mení myšlienka zloženia bunky. Objasňuje sa druhotný význam bunkovej membrány, ktorá bola predtým uznávaná ako najpodstatnejšia časť bunky, a do popredia sa dostáva význam protoplazmy (cytoplazmy) a bunkového jadra (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig , Huxley), čo sa odráža v definícii bunky, ktorú uviedol M. Schulze v roku 1861:
Bunka je zhluk protoplazmy s jadrom obsiahnutým vo vnútri.
V roku 1861 Brücko predložil teóriu o komplexnej štruktúre bunky, ktorú definuje ako „elementárny organizmus“ a ďalej objasnil teóriu tvorby buniek z látky bez štruktúry (cytoblastém), ktorú vyvinuli Schleiden a Schwann. Zistilo sa, že metódou tvorby nových buniek je delenie buniek, ktoré ako prvý študoval Mohl na vláknitých riasach. Štúdie Negeliho a N.I. Zheleho zohrali hlavnú úlohu pri vyvrátení teórie cytoblastému pomocou botanického materiálu.
Delenie tkanivových buniek u zvierat objavil v roku 1841 Remarque. Ukázalo sa, že fragmentácia blastomér je séria postupných delení (Bishtuf, N.A. Kölliker). Myšlienku univerzálneho rozšírenia bunkového delenia ako spôsobu formovania nových buniek zakotvil R. Virchow vo forme aforizmu:
"Omnis cellula ex cellula." Každá bunka z bunky.
Vo vývoji bunkovej teórie v 19. storočí prudko vznikali rozpory odrážajúce duálnu povahu bunkovej teórie, ktorá sa rozvíjala v rámci mechanistického pohľadu na prírodu. Už u Schwanna existuje pokus považovať organizmus za súhrn buniek. Táto tendencia sa špeciálne rozvíja vo Virchowovej „Cellular Pathology“ (1858).
Virchowove práce mali kontroverzný vplyv na rozvoj bunkovej vedy:
Rozšíril bunkovú teóriu o oblasť patológie, čo prispelo k uznaniu univerzálnosti bunkovej teórie. Virchowove práce upevnili odmietnutie teórie cytoblastému Schleidenom a Schwannom a upozornili na protoplazmu a jadro, ktoré sú považované za najdôležitejšie časti bunky.
Virchow nasmeroval vývoj bunkovej teórie na cestu čisto mechanistickej interpretácie organizmu.
Virchow povýšil bunky na úroveň samostatnej bytosti, v dôsledku čoho sa organizmus nepovažoval za celok, ale jednoducho za súhrn buniek.
XXstoročí
Od druhej polovice 19. storočia nadobudla bunková teória čoraz metafyzický charakter, posilnený Verwornovou „bunkovou fyziológiou“, ktorá považovala akýkoľvek fyziologický proces prebiehajúci v tele za jednoduchý súčet fyziologických prejavov jednotlivých buniek. Na konci tejto línie vývoja bunkovej teórie sa objavila mechanistická teória „bunkového stavu“, vrátane Haeckela ako zástancu. Podľa tejto teórie sa telo porovnáva so štátom a jeho bunky s občanmi. Takáto teória odporovala princípu celistvosti organizmu.
Mechanistický smer vo vývoji bunkovej teórie bol vystavený tvrdej kritike. V roku 1860 I. M. Sechenov kritizoval Virchowovu myšlienku bunky. Neskôr bola bunková teória kritizovaná inými autormi. Najvážnejšie a najzásadnejšie námietky vzniesli Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Český histológ Studnička (1929, 1934) rozsiahlo kritizoval bunkovú teóriu.
V 50. rokoch sovietsky biológ O. B. Lepešinskaja na základe údajov z jej výskumu predložila „novú bunkovú teóriu“ na rozdiel od „virchowianizmu“. Bol založený na myšlienke, že v ontogenéze sa bunky môžu vyvinúť z nejakej nebunkovej živej látky. Kritické overenie faktov, ktoré O. B. Lepeshinskaya a jej prívrženci stanovili ako základ pre teóriu, ktorú predložila, nepotvrdili údaje o vývoji bunkových jadier z bezjadrovej „živej hmoty“.
Moderná bunková teória
Moderná bunková teória vychádza zo skutočnosti, že bunková štruktúra je najdôležitejšou formou existencie života, ktorá je vlastná všetkým živým organizmom, okrem vírusy. Zlepšenie bunkovej štruktúry bolo hlavným smerom evolučného vývoja u rastlín aj zvierat a bunková štruktúra je pevne zachovaná vo väčšine moderných organizmov.
Zároveň je potrebné prehodnotiť dogmatické a metodologicky nesprávne ustanovenia bunkovej teórie:
Bunková štruktúra je hlavnou, ale nie jedinou formou existencie života. Vírusy možno považovať za nebunkové formy života. Pravda, prejavujú známky života (metabolizmus, schopnosť rozmnožovania atď.) iba vo vnútri buniek mimo buniek, vírus je zložitá chemická látka; Podľa väčšiny vedcov sú vírusy vo svojom pôvode spojené s bunkou, sú súčasťou jej genetického materiálu, „divokých“ génov.
Ukázalo sa, že existujú dva typy buniek – prokaryotické (bunky baktérií a archebaktérií), ktoré nemajú jadro ohraničené membránami, a eukaryotické (bunky rastlín, živočíchov, húb a protistov), ktoré majú jadro obklopené dvojitá membrána s jadrovými pórmi. Existuje mnoho ďalších rozdielov medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami. Väčšina prokaryotov nemá vnútorné membránové organely a väčšina eukaryotov má mitochondrie a chloroplasty. Podľa teórie symbiogenézy sú tieto poloautonómne organely potomkami bakteriálnych buniek. Eukaryotická bunka je teda systém na vyššej úrovni organizácie; nemožno ju považovať za úplne homológnu s bakteriálnou bunkou (bakteriálna bunka je homológna s jednou mitochondriou ľudskej bunky). Homológia všetkých buniek sa tak zredukovala na prítomnosť uzavretej vonkajšej membrány tvorenej dvojitou vrstvou fosfolipidov (v archaebaktériách má iné chemické zloženie ako v iných skupinách organizmov), ribozómov a chromozómov - dedičného materiálu v forma molekúl DNA tvoriaca komplex s proteínmi . To, samozrejme, nevyvracia spoločný pôvod všetkých buniek, čo potvrdzuje zhodnosť ich chemického zloženia.
Bunková teória považovala organizmus za súhrn buniek a životné prejavy organizmu boli rozpustené v súčte životných prejavov jeho základných buniek. Toto ignorovalo integritu organizmu; zákony celku boli nahradené súčtom častí.
Bunková teória považovala bunku za univerzálny štruktúrny prvok a považovala tkanivové bunky a gaméty, protisty a blastoméry za úplne homológne štruktúry. Použiteľnosť konceptu bunky na protisty je kontroverznou otázkou v bunkovej teórii v tom zmysle, že mnohé komplexné viacjadrové protistové bunky možno považovať za supracelulárne štruktúry. V tkanivových bunkách, zárodočných bunkách a protistách sa prejavuje všeobecná bunková organizácia vyjadrená v morfologickej separácii karyoplazmy vo forme jadra, tieto štruktúry však nemožno považovať za kvalitatívne ekvivalentné, pretože všetky ich špecifické vlastnosti presahujú pojem „bunka“. Najmä gaméty zvierat alebo rastlín nie sú len bunkami mnohobunkového organizmu, ale špeciálnou haploidnou generáciou ich životného cyklu, ktorá má genetické, morfologické a niekedy aj environmentálne vlastnosti a podlieha nezávislému pôsobeniu prirodzeného výberu. Takmer všetky eukaryotické bunky majú zároveň nepochybne spoločný pôvod a súbor homológnych štruktúr – cytoskeletálne elementy, ribozómy eukaryotického typu atď.
Dogmatická bunková teória ignorovala špecifickosť nebunkových štruktúr v tele alebo ich dokonca uznala, ako to urobil Virchow, ako neživé. V tele sa v skutočnosti okrem buniek nachádzajú aj mnohojadrové supracelulárne štruktúry ( syncytia, simplasty) a medzibunková látka bez jadra, ktorá má schopnosť metabolizovať, a preto je živá. Zistiť špecifickosť ich životných prejavov a ich význam pre organizmus je úlohou modernej cytológie. Zároveň sa viacjadrové štruktúry a extracelulárna látka objavujú iba z buniek. Syncytia a sympplasty mnohobunkových organizmov sú produktom splynutia pôvodných buniek a extracelulárna látka je produktom ich sekrécie, t.j. vzniká ako výsledok bunkového metabolizmu.
Problém časti a celku bol metafyzicky vyriešený ortodoxnou bunkovou teóriou: všetka pozornosť sa preniesla na časti organizmu – bunky alebo „elementárne organizmy“.
Celistvosť organizmu je výsledkom prirodzených, materiálnych vzťahov, ktoré sú úplne prístupné výskumu a objavovaniu. Bunky mnohobunkového organizmu nie sú jednotlivci schopní samostatnej existencie (takzvané bunkové kultúry mimo tela sú umelo vytvorené biologické systémy). Samostatnej existencie sú spravidla schopné len tie mnohobunkové bunky, z ktorých vznikajú nové jedince (gaméty, zygoty alebo spóry) a možno ich považovať za samostatné organizmy. Bunka nemôže byť oddelená od svojho prostredia (ako v skutočnosti akékoľvek živé systémy). Zameranie všetkej pozornosti na jednotlivé bunky nevyhnutne vedie k zjednoteniu a mechanickému chápaniu organizmu ako súhrnu častí.
Bunková teória, zbavená mechanizmu a doplnená o nové údaje, zostáva jednou z najdôležitejších biologických zovšeobecnení.
Predpokladom pre vznik bunkovej teórie bol vynález a zdokonalenie mikroskopu a objav buniek (1665, R. Hooke - pri štúdiu rezu kôry korkovníka, bazy čiernej a pod.). Diela slávnych mikroskopov: M. Malpighiho, N. Grewa, A. van Leeuwenhoeka - umožnili vidieť bunky rastlinných organizmov. A. van Leeuwenhoek objavil vo vode jednobunkové organizmy. Najprv sa študovalo bunkové jadro. R. Brown opísal jadro rastlinnej bunky. Ya. E. Purkine predstavil koncept protoplazmy - tekutý želatínový bunkový obsah.
Nemecký botanik M. Schleiden ako prvý prišiel na to, že každá bunka má jadro. Za zakladateľa CT sa považuje nemecký biológ T. Schwann (spolu s M. Schleidenom), ktorý v roku 1839 publikoval prácu „Mikroskopické štúdie o zhode v štruktúre a raste zvierat a rastlín“. Jeho ustanovenia:
1) bunka je hlavnou stavebnou jednotkou všetkých živých organizmov (živočíchov aj rastlín);
2) ak má akýkoľvek útvar viditeľný pod mikroskopom jadro, možno ho považovať za bunku;
3) proces tvorby nových buniek určuje rast, vývoj, diferenciáciu rastlinných a živočíšnych buniek.
Bunkovú teóriu doplnil nemecký vedec R. Virchow, ktorý v roku 1858 publikoval svoju prácu „Cellular Pathology“. Dokázal, že dcérske bunky vznikajú delením materských buniek: každá bunka z bunky. Koncom 19. stor. v rastlinných bunkách boli objavené mitochondrie, Golgiho komplex a plastidy. Po zafarbení deliacich buniek špeciálnymi farbivami boli objavené chromozómy. Moderné ustanovenia CT
1. Bunka je základnou jednotkou stavby a vývoja všetkých živých organizmov a je najmenšou stavebnou jednotkou živej veci.
2. Bunky všetkých organizmov (jednobunkových aj mnohobunkových) sú si podobné chemickým zložením, stavbou, základnými prejavmi látkovej premeny a životnou činnosťou.
3. Bunky sa rozmnožujú delením (každá nová bunka vzniká delením materskej bunky); V zložitých mnohobunkových organizmoch majú bunky rôzne tvary a sú špecializované podľa funkcií, ktoré vykonávajú. Podobné bunky tvoria tkanivá; tkanivá pozostávajú z orgánov, ktoré tvoria orgánové sústavy, sú navzájom úzko prepojené a podliehajú nervovým a humorálnym regulačným mechanizmom (u vyšších organizmov).
Význam bunkovej teórie
Ukázalo sa, že bunka je najdôležitejšou zložkou živých organizmov, ich hlavnou morfofyziologickou zložkou. Bunka je základom mnohobunkového organizmu, miestom, kde v tele prebiehajú biochemické a fyziologické procesy. Všetky biologické procesy v konečnom dôsledku prebiehajú na bunkovej úrovni. Bunková teória umožnila dospieť k záveru, že chemické zloženie všetkých buniek a všeobecný plán ich štruktúry sú podobné, čo potvrdzuje fylogenetickú jednotu celého živého sveta.
2. Život. Vlastnosti živej hmoty
Život je makromolekulárny otvorený systém, ktorý sa vyznačuje hierarchickou organizáciou, schopnosťou sebazáchovy, sebazáchovy a sebaregulácie, metabolizmom a jemne regulovaným tokom energie.
Vlastnosti živých štruktúr:
1) sebaobnova. Základ metabolizmu tvoria vyvážené a jasne prepojené procesy asimilácie (anabolizmus, syntéza, tvorba nových látok) a disimilácie (katabolizmus, rozpad);
2) sebareprodukcia. V tomto ohľade sa živé štruktúry neustále reprodukujú a aktualizujú bez straty podobnosti s predchádzajúcimi generáciami. Nukleové kyseliny sú schopné uchovávať, prenášať a reprodukovať dedičné informácie, ako aj ich implementovať prostredníctvom syntézy bielkovín. Informácie uložené na DNA sa prenesú do molekuly proteínu pomocou molekúl RNA;
3) samoregulácia. Na základe súhrnu tokov hmoty, energie a informácií cez živý organizmus;
4) podráždenosť. Súvisí s prenosom informácií zvonku do akéhokoľvek biologického systému a odráža reakciu tohto systému na vonkajší podnet. Živé organizmy sú vďaka dráždivosti schopné selektívne reagovať na podmienky prostredia a extrahovať z neho len to, čo je nevyhnutné pre ich existenciu;
5) udržiavanie homeostázy - relatívnej dynamickej stálosti vnútorného prostredia tela, fyzikálnych a chemických parametrov existencie systému;
6) štruktúrna organizácia - usporiadanosť živého systému objavená počas štúdia - biogeocenózy;
7) adaptácia – schopnosť živého organizmu neustále sa prispôsobovať meniacim sa podmienkam existencie v prostredí;
8) reprodukcia (reprodukcia). Keďže život existuje vo forme jednotlivých živých systémov a existencia každého takéhoto systému je prísne časovo obmedzená, udržiavanie života na Zemi je spojené s rozmnožovaním živých systémov;
9) dedičnosť. Zabezpečuje kontinuitu medzi generáciami organizmov (na základe informačných tokov). Vďaka dedičnosti sa vlastnosti, ktoré zabezpečujú prispôsobenie sa prostrediu, prenášajú z generácie na generáciu;
10) premenlivosť – vďaka premenlivosti získava živý systém vlastnosti, ktoré boli preň predtým neobvyklé. V prvom rade je variabilita spojená s chybami počas reprodukcie: zmeny v štruktúre nukleových kyselín vedú k vzniku novej dedičnej informácie;
11) individuálny vývoj (proces ontogenézy) – stelesnenie počiatočnej genetickej informácie zabudovanej v štruktúre molekúl DNA do pracovných štruktúr tela. Počas tohto procesu sa objavuje taká vlastnosť, ako je schopnosť rásť, čo sa prejavuje zvýšením telesnej hmotnosti a jej veľkosti;
12) fylogenetický vývoj. Založené na progresívnom rozmnožovaní, dedičnosti, boji o existenciu a selekcii. V dôsledku evolúcie sa objavilo obrovské množstvo druhov;
13) diskrétnosť (diskontinuita) a zároveň celistvosť. Život predstavuje súbor jednotlivých organizmov alebo jednotlivcov. Každý organizmus je tiež samostatný, pretože pozostáva zo súboru orgánov, tkanív a buniek.
Otázka 1. Povedzte nám o histórii objavu bunky.
Objav bunkovej štruktúry živých organizmov sa stal možným vďaka nástupu mikroskopu. Jeho prototyp vynašiel v roku 1590 holandský brusič skla Zachary Jansen. O prvom mikroskope je známe, že pozostával z trubice pripevnenej k stojanu a mal dve lupy.
Význam mikroskopu pre štúdium štruktúry rezov rastlinných a živočíšnych objektov prvýkrát ocenil anglický fyzik a botanik Robert Hooke. V roku 1665 objavil na častiach korku štruktúry pripomínajúce plást a nazval ich bunky alebo bunky. Hooke sa však mýlil, keď veril, že bunky sú prázdne a živá hmota sú bunkové steny.
Holandský prírodovedec Antonie van Leeuwenhoek v druhej polovici 17. storočia. vylepšil mikroskop a ako prvý videl živé bunky. Pozoroval a načrtol množstvo prvokov, spermií, baktérií, červených krviniek a dokonca aj ich pohyb v kapilárach.
Otázka 2. Kto a kedy bol prvýkrát sformulovaný bunková teória?
Štúdium rastlinných a živočíšnych buniek umožnilo zovšeobecniť všetky znaky ich štruktúry. V roku 1838 M. Schleiden vytvoril teóriu cytogenézy (tvorba buniek). Jeho hlavnou zásluhou je nastolenie otázky pôvodu buniek v tele. V roku 1839 T. Schwann na základe prác M. Schleidena vytvoril bunkovú teóriu. Základné princípy bunkovej teórie (M. Schleiden a T. Schwann):
1) všetky tkanivá pozostávajú z buniek;
2) rastlinné a živočíšne bunky majú spoločné štruktúrne princípy, pretože vznikajú rovnakými spôsobmi;
3) každá jednotlivá bunka je nezávislá a aktivita tela je súčtom vitálnej aktivity jednotlivých buniek.
R. Virchow venoval v roku 1858 veľkú pozornosť aj ďalšiemu rozvoju bunkovej teórie. Nielenže spojil všetky početné rozdielne fakty, ale aj presvedčivo ukázal, že bunky sú trvalou štruktúrou a vznikajú len rozmnožovaním vlastného druhu – „každá bunka pochádza z inej bunky v dôsledku delenia, rovnako ako rastlina. vytvorený z rastliny a zo živočíchov živočích“, t.j. objavil bunkové delenie.
Otázka 3. Uveďte moderné ustanovenia bunkovej teórie.
V súčasnosti sa veľmi rýchlo rozvíja cytológia s využitím výdobytkov genetiky, molekulárnej a fyzikálno-chemickej biológie. A hoci základné princípy teórie T. Schwanna a M. Schleidena zostávajú aktuálne, získané údaje umožnili vytvoriť si hlbšie predstavy o štruktúre a funkciách bunky. Na ich základe bola sformulovaná moderná bunková teória. Uveďme si jeho hlavné ustanovenia:
1) bunka je jednotka štruktúry, fungovania, reprodukcie a vývoja živých organizmov;
2) bunky všetkých organizmov sú podobné štruktúrou a chemickým zložením;
3) k reprodukcii buniek dochádza delením materskej bunky;
4) bunky mnohobunkových organizmov sú špecializované: vykonávajú rôzne funkcie a tvoria tkanivá.
Otázka 4. Popíšte význam bunkovej teórie pre rozvoj biológie.
Podľa filozofov, ktorí študovali dejiny vedy (napríklad Friedrich Engels), je bunková teória jedným z najväčších objavov 19. storočia. Zohrala obrovskú úlohu v rozvoji nielen biológie, ale aj prírodných vied vôbec. Protozoá, baktérie, mnohé huby a riasy sú bunky, ktoré existujú oddelene od seba. Telo všetkých mnohobunkových organizmov – rastlín, húb a živočíchov – je postavené z väčšieho či menšieho počtu buniek, čo sú elementárne štruktúry tvoriace zložitý organizmus. Bez ohľadu na to, či je bunka integrálnym živým systémom alebo jeho súčasťou, má súbor charakteristík a vlastností spoločných pre všetky bunky.
Bunková teória po prvý raz jednoznačne naznačila jednotu živého sveta. Jeho zjavom zmizla priepasť medzi živočíšnou a rastlinnou ríšou. Na základe bunkovej teórie v polovici 19. storočia. Vznikla cytológia – veda, ktorá študuje štruktúru a funkcie buniek.
Zamyslite sa nad tým, pre ktorých predstaviteľov organického sveta sa pojmy „bunka“ a „organizmus“ zhodujú.
Bunka je základná štrukturálna, funkčná a genetická jednotka organizácie živých vecí, elementárny živý systém. Bunka môže existovať ako samostatný organizmus.
Pojmy „bunka“ a „organizmus“ sa zhodujú, keď hovoríme o jednobunkových organizmoch. Patria sem prokaryoty alebo nejadrové (najmä baktérie) a eukaryoty alebo jadrové prvky zahŕňajú prvoky (ako napríklad brvitá, Chlamydomonas, zelená euglena). Ich telo tvorí jedna bunka, ktorá realizuje všetky funkcie organizmu – metabolizmus, dráždivosť, rozmnožovanie, pohyb. Tieto funkcie sú uľahčené rôznymi organelami, vrátane organel na špeciálne účely (napríklad bičíky a riasy zabezpečujú pohyb). Jednobunkové organizmy sú často schopné vytvárať zhluky – kolónie. Pojem „mnohobunkový organizmus“ však zatiaľ nie je použiteľný pre kolóniu, pretože bunky, ktoré ju tvoria, majú rovnaký typ štruktúry (nie sú rozdelené na tkanivá), slabo interagujú medzi sebou a sú izolované od kolónie, naďalej bez problémov existovať a množiť sa samostatne.
