Зарождение цитологии как науки

Цитология — наука о клетке

Наука о клетке называется
цитологией (греч. «цитос» — клетка, «логос» — наука).
Предмет цитологии —
клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов,
к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли.

Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции
внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений,
размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей
среды.

Современная цитология — наука комплексная.
Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, например с
ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а
также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой.

Цитология — одна из
относительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст
же термина «клетка» насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в
середине XVII в.

применил Роберт Гук (рисунок 46). Рассматривая тонкий срез
пробки с помощью сконструированного им микроскопа, Гук увидел, что пробка
состоит из ячеек — клеток.

Рисунок Р. Гука. Срез пробки с ячейками — «клетками»
Рисунок 46. Рисунок Р. Гука.
Срез пробки с ячейками — «клетками».

После работ Роберта Гука
микроскоп стал широко применяться для научных исследований в биологии. Были
открыты одноклеточные организмы (Антон Левенгук, 1680); клетки были
обнаружены в составе тканей многих животных и растений.

Предмет изучения цитологии

Все живые организмы состоят из клеток – из одной (одноклеточные организмы) или многих (многоклеточные).

Предметом цитологии является клетка многоклеточных грибов, растений и животных, а также одноклеточные организмы (бактерии, одноклеточные грибы и водоросли, простейшие).

Цитология занимается изучением строения, химического состава и функций клеток, функций внутриклеточных структур, размножения и развития клеток, приспособление клеток к условиям внешней среды.

Современная цитология – комплексная наука. Она очень тесно связаны с другими биологическими науками: физиологией, ботаникой, зоологией, физиологией, эволюционным учением.

Зарождение цитологии как науки

Существует общая и частная цитология.

Предметом исследования общей цитологии являются общие для большинства клеток элементы: их структура, функции, процессы метаболизма, реакция на повреждения и патологические изменения, приспособление к окружающим условиям.

В частной цитологии исследует особенности каждого типа клеток в зависимости от их специализации (многоклеточные организмы) или эволюционной адаптации к внешней среде (бактерии).

Чёткие грани между цитологией, биохимией, биологией развития, молекулярной биологией и молекулярной биофизикой стёрлись благодаря новым методам изучения компонентов клетки, развитию и усовершенствованию исследований цитохимии, особенно ферментов, использованию при изучении процессов синтеза макромолекул клетки радиоактивных изотопов, внедрению методов электронной цитохимии, применению для изучения локализации индивидуальных белков клетки с помощью люминесцентного анализа меченых флюорохромами антител, методам препаративного и аналитического цинтрифугирования.

Современная цитология из суто морфологической науки смогла развиться в экспериментальную дисциплину, изучающую основные принципы деятельности клетки и, соответственно, основы жизни организмов.

При диагностике заболеваний человека и животных существенное значение имеют именно цитологические исследования.

Благодаря разработке Б.Гердоном методов пересадки ядер в клетки, соматической гибридизации клеток Х. Харрисом, Дж.Барски и Б. Эфрусси стало возможным изучение закономерностей реактивации генов, определение локализации многих генов в хромосомах человека.

Стало также возможным приблизиться к решению ряда практических заданий медицины и народного хозяйства (создание новых сельскохозяйственных культур). Методом гибридизации клеток создано технологию получения стационарных антител гибридных клеток, вырабатывающих специфические антитела (моноклональные антитела).

  • Цитоморфологии, которая изучает особенности структурной организации клетки, основными методами исследования которой являются различные способы микроскопии, как фиксированной (светооптическая, электронная, поляризационная), так и живой клетки (темнопольний конденсор, фазово-контрастная и люминесцентная микроскопия);
  • Цитофизиологии, которая изучает жизнедеятельность клетки как единой живой системы, а также функционирование и взаимодействие её внутренних структур; для решения этих заданий используют различные экспериментальные приёмы вместе с методами культуры клеток и тканей, микрокиносъёмки;*
  • Цитохимии, которая исследует молекулярную организацию клетки и химические изменения во время процессов обмена веществ и функционирования клетк. Проводят цитохимические исследования светомикроскопическим и электронно-микроскопическим методами, методами ультрафиолетовой и интерференционной микроскопии, цитофотометрии, фракционного центрифугирования.
  • Цитогенетики, которая изучает функциональную и структурную и организацию хромосом эукариотов;
  • Цитоэкологии, которая исследует реакции клетки на влияние факторов окружающей среды и механизмы адаптации к ним;
  • Цитопатологии, которая изучает патологические процессы в клетке.*

Наряду с традиционными направлениями цитологии развиваются и новые, такие как цитопатология вирусов, ультраструктурная патология клеток, цитофармакология, онкологическая цитология и др.

Цитология преподаётся как самостоятельный раздел в курсе гистологии и биологии в медицинских и других высших учебных заведениях.

Клеточная теория

В середине XIX столетия на
основе уже многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточную
теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка
представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки
животных и растений сходны по своему строению.

Эти положения явились
важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов,
единства всего органического мира. Т. Шванн внес в науку правильное
понимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы
живого: вне клетки нет жизни.

Клеточная теория — одно из
выдающихся обобщений биологии прошлого столетия, давшее основу для
материалистического подхода к пониманию жизни, к раскрытию эволюционных
связей между организмами.

Клеточную теорию высоко оценил Ф. Энгельс, сравнив
ее появление с открытием закона сохранения энергии и учением Ч. Дарвина об
эволюции органического мира.

Клеточная теория получила
дальнейшее развитие в трудах ученых второй половины прошлого столетия. Было
открыто деление клеток и сформулировано положение о том, что каждая новая
клетка происходит от такой же исходной клетки путем ее деления (Рудольф
Вихров, 1858).

Академик Российской Академии наук Карл Бэр открыл яйцеклетку
млекопитающих и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое
развитие из одной клетки и этой клеткой является зигота. Открытие К.

Изучение химической
организации клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в
основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у
них однотипно протекают основные процессы обмена веществ.

Клеточная теория сохранила
свое значение и в настоящее время. Она была неоднократно проверена и
дополнена многочисленными материалами о строении, функциях, химическом
составе, размножении и развитии клеток разнообразных организмов.

Современная клеточная
теория включает следующие положени:

  • клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов,
    наименьшая единица живого;
  • клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны)
    по своему строению, химическому составу, основным проявлениям
    жизнедеятельности и обмену веществ;
  • размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая
    клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
  • в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по
    выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы,
    которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным
    системам регуляции.

Исследования клетки имеют
большое значение для разгадки заболеваний. Именно в клетках начинают
развиваться патологические изменения, приводящие к возникновению
заболеваний.

Чтобы понять роль клеток в развитии заболеваний, приведем
несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний человека — сахарный
диабет. Причина этого заболевания — недостаточная деятельность группы клеток
поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин, который участвует в
регуляции сахарного обмена организма.

Злокачественные изменения, приводящие
к развитию раковых опухолей, возникают также на уровне клеток. Возбудители
кокцидиоза — опасного заболевания кроликов, кур, гусей и уток —
паразитические простейшие — кокцидии проникают в клетки кишечного эпителия и
печени, растут и размножаются в них, полностью нарушают обмен веществ, а
затем разрушают эти клетки.

У больных кокцидиозом животных сильно нарушается
деятельность пищеварительной системы и при отсутствии лечения животные
погибают. Вот почему изучение строения, химического состава, обмена веществ
и всех проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии,
но также в медицине и ветеринарии.

Изучение клеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов
с помощью светооптического и электронного микроскопов показало, что по
своему строению они разделяются на две группы.

Одну группу составляют
бактерии и сине-зеленые водоросли — рисунок 48. Эти организмы имеют
наиболее простое строение клеток. Их называют доядерными (прокариотическими),
так как у них нет оформленного ядра (греч.

«карион» — ядро) и нет многих
структур, которые называют органоидами. Другую
группу составляют все остальные организмы: от одноклеточных зеленых
водорослей и простейших до высших цветковых растений, млекопитающих, в
том числе и человека.

Они имеют сложно устроенные клетки, которые
называют ядерными (эукариотическими). Эти
клетки имеют ядро и органоиды, выполняющие специфические функции
(рисунок 48).

Различные формы клеток одноклеточных и многоклеточных организмов
Рисисунок 48. Различные формы
клеток одноклеточных и многоклеточных организмов.

Особую, неклеточную форму
жизни составляют вирусы, изучением которых занимается вирусология. 

История обнаружения клетки

Цитология относится к молодым биологическим наукам, её возраст – около 100 лет. А возраст термина «клетка» — более 300 лет.

История изучения клетки связана с именами таких учёных, как Роберт Гук (впервые применил микроскоп для исследования тканей и на срезе пробки и сердцевины бузины увидел ячейки, которые назвал клетками), Антони ван Левенгук (впервые увидел клетки при увеличении в 270 раз и открыл одноклеточные организмы), Матиас Шлейден и Теодор Шванн (они стали творцами клеточной теории).

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах учёных второй половины ХІХ столетия. Было открыто деление клетки и сформулировано положение о том, что каждая новая клетка образуется от такой же начальной клетки в результате её деления (Рудольф Вирхов, 1858).

Академик Российской Академии наук Карл Бер открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все многочисленные организмы начинают своё развитие из одной клетки и этой клеткой является зигота. Открытие К.

После работ Роберта Гука микроскоп начали широко использовать для научных исследований в биологии.

Исторически развитие цитологии тесно связано с созданием микроскопа и его усовершенствованием, развитием гистологических методов исследования.

В ХVII ст. наблюдения Р. Гука подтвердились и были развиты М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгуком.

В процессе научно-технической революции середины ХХ ст. цитология бурно развивалась и ряд её представлений были пересмотрены.

Электронная микроскопия дала возможность изучить строение и много в чём раскрыть функции уже известных ранеее органоидов клетки. Связаны эти открытия с именами К. Портера, Дж. Пелейда, Х. Риса, В. Бернхарда, К. де Дюва и других известных учёных.

В результате изучения ультраструктуры клетки весь живой органический мир был разделён на прокариот и эукариот. Исследования молекулярной биологии показали единство для всех организмов (включая вирусы) механизмов синтеза белка и генетического кода.

История развития цитологии начинается с открытия клетки. Термин «клетка» был впервые использован англичанином Робертом Гуком в 1665 году, рассматривавшим под усовершенствованным им микроскопом срез пробки.

зарождение цитологии как науки

Он смог разглядеть ячеистое строение материала, точнее клеточные оболочки из целлюлозы. Позднее его открытия подтвердили итальянец М. Мальпиги и англичанин Н. Грю, а А.

Левенгук в 1781 году впервые опубликовал рисунки, изображающие клетки животного с ядрами. Так стала делать свои первые шаги цитология — наука о клетке.

В начале 19-го века стало формироваться представление о том, что клетка является важнейшей структурной единицей любого организма, то есть закладывались основы цитологии. Р.

Броун в 1831 году нашёл в растительных клетках ядра, дав им такое название по-латыни, а чуть позже доказал, что этот элемент присутствует в клетках всех животных и растений. Учёные также обнаружили процесс деления клеток.

Я. Пуркинье, впервые описавший ядро животной клетки, придумал способы просветления и окраски клеточных препаратов, ведь это то, что изучает цитология.

В 1839 году немцами Т. Шванном и М. Шлейденом была сформулирована клеточная теория, где клетка считалась основным элементом строения, развития и жизнедеятельности живого мира, которая содержит в себе весь комплекс свойств, присущих жизни, являясь её базовой ячейкой.

С тех пор так и было установлено, что цитология — это наука о всех аспектах, касающихся клетки. С помощью клеточной теории была раскрыта природа разнообразных простейших. Т.

Для развития цитологии важным стало появление учения Р. Вирхова о целлюлярной патологии, в которой клетки рассматривались, как место, где коренятся болезни.

Благодаря этому изучением клеток стали интересоваться не только физиологи и анатомы, но и патологи. Вирхов также утверждал, что клетки появляются только из своих предшественников.

Его учение сильно повлияло на пересмотр взглядов касательно природы клеток: если первоначально главным структурным элементом считалась оболочка клетки, то позднее клетку стали определять, как кусочек протоплазмы с ядром внутри.

Таким образом, ядро было признано неотъемлемым элементом клеточной структуры. Одновременно было открыто сложное строение самой протоплазмы, в которой были найдены различные органоиды: митохондрии, клеточный центр, комплекс Гольджи.

В ядрах были найдены нуклеиновые кислоты. Всё это сформировало представление о живой клетке, как об очень сложной системе с множеством компонентов, являющихся тем, что изучает цитология в биологии.

Видео о том, что изучает цитология

На развитие цитологии сильно повлияли законы наследования признаков Г. Менделя и последующая их трактовка. Благодаря этому появилась хромосомная теория наследственности, а в цитологии появились новые направления — кариология и цитогенетика.

Большим шагом вперёд для цитологии стало изобретение метода культуры тканей и его производных, включающих:

  • метод однослойных культур клеток;
  • метод культуры фрагментов и целых органов в тканях животных, на оболочках куриных эмбрионов или в питательной среде;
  • метод органных культур тканевых фрагментов на разделе газовой фазы и питательной среды.

С их помощью возможны длительные наблюдения за жизнедеятельностью клеток, обособленных от организма, изучение их деления, движения, дифференцирования и т. д.

Появление в цитологических исследованиях количественных методов позволило выявить закон видового постоянства относительно размера клеток, который потом стал известен как закон постоянства минимальных клеточных размеров.

В середине 20 века научно-техническая революция обеспечила цитологии бурное развитие и пересмотр некоторых её представлений. Создание электронного микроскопа позволило изучать строение и понять доселе непонятные функции клеточных органоидов, а также открыть огромное количество субмикроскопических структур, понять, откуда берутся стволовые клетки.

Основы цитологии

  1. Клеточная теория
  2. Строение и функции
    оболочки клетки
  3. Цитоплазма и ее органоиды:
    эндоплазматическая сеть, митохондрии и пластиды
  4. Аппарат Гольджи, лизосомы и другие
    органоиды цитоплазмы. Клеточные включения
  5. Клеточное ядро
  6. Прокариотические клетки
  7. Неклеточные формы жизни — вирусы
  8. Химический состав клетки. Неорганические вещества
  9. Органические вещества клетки. Белки, их строение
  10. Свойства и функции белков
  11. Углеводы. Липиды
  12. Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК
  13. Обмен веществ клетки. Аденозинтрифосфорная кислота — АТФ
  14. Энергетический обмен в клетке. Синтез АТФ
  15. Пластический обмен. Биосинтез белков. Синтез и-РНК
  16. Синтез полипептидной цепи на рибосоме
  17. Особенности пластического и энергетического обменов растительной
    клетки
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинский взгляд на еду
Adblock
detector