Учение о клетке доклад
Обновлено: 17.05.2024
1. Изучение клетки
В последующий период, охвативший вторую половину XVII столетия, весь XVIII в. и начало XIX в. шло усовершенствование микроскопа и накапливались данные о клетках-животных и растительных организмов. К середине XIX столетия микроскоп был значительно усовершенствован и стало многое известно о клеточном строении растений и животных. Основные материалы о клеточном строении растений в это время были собраны и обобщены немецким ботаником М. Шлейденом.
В начале прошлого столетия знаменитый ученый, академик Российской Академии наук Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и показал, что все организмы начинают свое развитие из одной клетки. Эта клетка представляет собой оплодотворенное яйцо, которое дробится, образует новые клетки, а из них формируются ткани и органы будущего организма.
Открытие Бэра дополнило клеточную теорию и показало, что клетка не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.
Чрезвычайно существенным дополнением к клеточной теории было и открытие деления клеток. После открытия процесса клеточного деления стало совершенно очевидно, что новые клетки образуются путем деления уже существующих, а не возникают заново из неклеточного вещества.
Теория клеточного строения организмов включает также важнейшие материалы для доказательства единства происхождения, строения и развития всего органического мира. Ф. Энгельс высоко оценил создание клеточной теории, поставив ее по значению рядом с законом сохранения энергии и теорией естественного отбора Ч. Дарвина.
К концу XIX в. микроскоп был усовершенствован настолько, что стало возможным изучение деталей строения клетки и были открыты основные ее структурные компоненты. Одновременно стали накапливаться знания об их функциях в жизнедеятельности клетки. К этому времени и относится появление цитологии, которая в настоящее время представляет собой одну из наиболее интенсивно развивающихся биологических дисциплин.
Методы изучения клетки. Современная цитология располагает многочисленными и часто довольно сложными методами исследования, которые позволили установить тонкие детали строения и выявить функции самых разнообразных клеток и их структурных компонентов. Исключительно большую роль в цитологических исследованиях продолжает играть световой микроскоп, который в наши дни представляет собой сложный, совершенный прибор, дающий увеличение до 2500 раз. Но и столь большое увеличение далеко не достаточно для того, чтобы видеть тонкие детали строения клеток, даже если рассматривать срезы толщиной 5–10 мкм 1 , окрашенные специальными красителями.
Совершенно новая эпоха в изучении строения клетки началась после изобретения электронного микроскопа, который дает увеличение в десятки и сотни тысяч раз. Вместо света в электронном микроскопе используется быстрый поток электронов, а стеклянные линзы светооптического микроскопа заменены в нем электромагнитными полями. Электроны, летящие с большой скоростью, сначала концентрируются на исследуемом объекте, а затем попадают на экран, подобный экрану телевизора, и на нем можно либо наблюдать увеличенное изображение объекта, либо его фотографировать. Электронный микроскоп был сконструирован в 1933 г., а особенно широко стал применяться для исследования биологических объектов в последние 10–15 лет.
Для исследования в электронном микроскопе клетки подвергаются очень сложной обработке. Приготовляются тончайшие срезы клеток, толщина которых равна 100–500 А. Только такие тонкие срезы пригодны для электронно-микроскопического исследования в связи с малой проницаемостью их для электронов.
В последнее время все больше и больше используются химические методы исследования клетки. Специальная отрасль химии – биохимия располагает в наши дни многочисленными тонкими методами, позволяющими точно установить не только наличие, но и роль химических веществ в жизнедеятельности клетки и целого организма. Созданы сложные приборы, называемые центрифугами, которые развивают огромную скорость вращения (несколько десятков тысяч оборотов в минуту). С помощью таких центрифуг можно легко отделить структурные компоненты клетки друг от друга, так как они имеют разный удельный вес. Этот очень важный метод дает возможность изучать отдельно свойства каждой части клетки.
Изучение живой клетки, ее тончайших структур и функций – задача очень нелегкая, и только сочетание усилий и колоссальной работы цитологов, биохимиков, физиологов, генетиков и биофизиков позволило детально изучить ее структурные элементы и определить их роль.
Благодаря появлению и изобретению светового микроскопа начала писаться история открытия клетки. Придумал первый простой микроскоп голландец Захарий Янсен, совместив линзы вместе. Но мощности линз было недостаточно, чтобы увидеть строение растений на клеточном уровне. Только много лет спустя английский изобретатель Гук сконструировал свой микроскоп установив в него мощные линзы. Он был одним из первых, кто применил его для исследования всего живого.
История открытия кратко
Ученый, который открыл клетку, был Роберт Гук. Он был разносторонним человеком, великолепным изобретателем.
В 1665 году, рассматривая строение среза пробки с помощью своего микроскопа, он увидел частицы, которые были похожи на соты в пчелином улье. Так было открыто существование клеточного строения в живых организмах. Этим ячейкам он дал понятие клетка. В дальнейшем этот термин стали использовать для обозначения основы строения и жизнедеятельности всех животных и растений.
За всю свою жизнь Левенгук изучил большое количество различных микроорганизмов. Сам того не подозревая он был первым, кто подробно описал эритроциты, бактерии и сперматозоиды, занес в таблицы и сделал подробные зарисовки. В дальнейшем их стали называть одноклеточными.
Марчелло Мальпиги, итальянский врач и биолог помимо исследования человеческого организма при помощи микроскопа, занимался изучением строения растений.
Еще задолго до открытия клетки, Уильям Гарвей, считал, что все развиваются из яйца.
Впоследствии русский ученый Карл Максимович Бэр в результате своих исследований, подтвердил его предположение, когда открыл у животных наличие яйцеклетки.
Чешский биолог Ян Пуркине тоже внес большой вклад в это учение. Тема его исследований была: исследование яйцеклетки птиц. В этом реферате он опубликовал итоги своего продолжительного труда и поделился, что в клетках человека и животного присутствует ядро.
Развитие клеточной теории
Исследования продолжили немецкие ученые. В XIX веке световой микроскоп был усовершенствован. В результате этого был сделан большой прорыв в изучении клеточного строения живых организмов.
Маттиас Шлейден занимался физиологией растений. Пытаясь разобраться в рождении клеток, он сделал заключение, что ядро играет главную роль в этом процессе. В 1838 году Шлейден выдвинул предположение, что они являются структурной единицей всех растений.
В 1937 году он рассказал об этом своему другу Теодору Швану. В это же время Шван занимался изучением строения спинной струны у животных. Это подтолкнуло его на более глубокое изучение этой темы.
Ее смысл заключался в том, что:
- все организмы состоят из простейших частиц — клеток, которые имеют ядро;
- при этом в отдельности это самостоятельный организм;
- несмотря на значительные отличия друг от друга по форме и функциям, все равно образуют единую сложную сеть в каждом отдельном организме.
Клеточная теория стала фундаментом науки цитология.
Цитология — раздел биологии, изучает строение живой клетки, ее функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.
Эта невероятная клетка
На текущий момент изучение клеточного строения происходит при помощи самых разнообразных методов, но микроскопия по-прежнему остается одним из самых важных и тесно связана с ее применением.
С их помощью ученые узнали очень много нового и интересного об этой маленькой частичке, из которой состоят все живые организмы:
- Все они делятся на две основные группы — содержащие ядро и не содержащие.
- У клеток человека, животных и растений есть ядро, а у бактерий нет.
- С ядром называются эукариотическими, а без ядра — прокариотическими.
- Было во всех подробностях описано ее деление.
- Поняли биохимические процессы, происходящие в ней.
- Открыли структуру ДНК и расшифровали ее.
Открытие Роберта Гука положило начало истории изучения клетки, приоткрыло завесу таинственного и волнующего ее микромира и заложило основание для продвижения и развития биологии в целом и таких дисциплин, как цитология, эмбриология, гистология и физиология.
Исторические открытия
1609 - изготовлен первый микроскоп (Г. Галилей)
1665 - обнаружена клеточная структура пробковой ткани (Р. Гук)
1674 - открыты бактерии и простейшие (А. Левенгук)
1676 - описаны пластиды и хроматофоры (А. Левенгук)
1831 - открыто клеточное ядро (Р. Броун)
1839 - сформулирована клеточная теория (Т. Шванн, М. Шлейден)
1873 - открыты хромосомы (Ф. Шнейдер)
1892 - открыты вирусы (Д. И. Ивановский)
1931 - сконструирован электронный микроскоп (Е. Руске, М.Кноль)
1945 - открыта эндоплазматическая сеть (К. Портер)
1955 - открыты рибосомы (Дж. Палладе)
Раздел:Учение о клетке
Тема: Клеточная теория. Прокариоты и эукариоты
Клетка (лат."цкллюла" и греч. "цитос") - элементарная жи вая система, основная структурная единица растительных и животных организмов, способная к самовозобнавлению, саморегуляции и самовоспроизведению. Открыта английский ученым Р. Гуком в 1663г., им же предложена этот термин. Клетка эукариотов представлена двумя системами - цитоплазмой и ядром. Цитоплазма состоит из различных органелл, которые можно классифицировать на: двухмембраные - митохондрии и пластиды; и одномембранные - эндоплазматическая сеть (ЭПС), Аппарат Гольджи, плазмалемма, тонопласты, сферосомы, лизосомы; немембранные - рибосомы, центросомы, гиалоплазма. Ядро состоит из ядерной оболочки (двухмембранной) и немембранных структур - хромосом, ядрышка и ядерного сока. Кроме того, в клетках имются различные включения.
- все организмы растений и животных состоят из клеток
- каждая клетка функционирует независимо от других, но вместе со всеми
- все клетки возникают из безструктурного вещества неживой материи.
- клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюции от прокариотов до эукариотов, от предклеточных организмов до одно- и многоклеточных.
- новые клетки образуются путем деления от ранее существовавших
- клетка является микроскопическо й живой системой, состоящей из цитоплазмы и ядра, окруженных мембраной(за исключением прокариотов)
- в клетке осуществляются :
- метаболизм - обмен веществ;
- обратимые физиологические процессы - дыхание, поступление и выделение веществ, раздражимость , движение;
- необратимые процессы - рост и развитие.
Прокариоты (предъядерные, доядерные) составляют надцарство, включающее одно царство - дробянки, объединяющее подцарство архебактерии, бактерии и оксобактерии (отдел цианобактерий и хлороксибактерии)
Эукароты(ядерные) также составляют надцарство. Оно объединяет царства грибы, животные, растения.
Тема: Строение и функции клетки
Растительная клетка : Животная клетка :
Строение клетки. Структурная система цитоплазмы
Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе. защитная функция. в клетках любых организмов осуществляют автолиз(саморастворение органелл), особенно в условиях пищегого или кислородного голодания. у растений органеллы растворяются при образовании пробковой ткани, сосудов, древесины, волокон.
жгутики - еди ничные цитоплазматические выросты на поверхности клетки
ложные ножки (псевдоподии)- амебовидные выступы цитоплазмы
миофибриллы - тонкие нити длиной 1 см и более
образуются у одноклеточных животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения. Характерны для лейкоцитов крови, а так же клеток энтодермы кишечнополостных.
Впервые клетки в срезах пробки описаны в 1665г. английским естествоиспытателем Робертом Гуком, применившим для их наблюдения построенную им усовершенствованную модель микроскопа. Он видел, что все вещество пробки состоит из большого числа маленьких отделений, разграниченных тонкими диафрагмами, или полостей, наполненных воздухом. Эти полости, или ячейки, он назвал "клетками" (от греч. kytos – полость).
Файлы: 1 файл
Документ Microsoft Office Word (4).docx
Впервые клетки в срезах пробки описаны в 1665г. английским естествоиспытателем Робертом Гуком, применившим для их наблюдения построенную им усовершенствованную модель микроскопа. Он видел, что все вещество пробки состоит из большого числа маленьких отделений, разграниченных тонкими диафрагмами, или полостей, наполненных воздухом. Эти полости, или ячейки, он назвал "клетками" (от греч. kytos – полость).
Термин "клетка" утвердился в биологии, несмотря на то, что Роберт Гук наблюдал, собственно, не клетки, а лишь целлюлозные оболочки растительных клеток и что клетки в действительности не полости.
В дальнейшем клеточное строение многих частей растений видели и описали М.Мальпиги и Н.Грю, а также А Левенгук.
В целом уровень знаний о клетке, достигнутый в XVII веке, почти не изменился до начала XIX века. К этому времени явилось общепризнанным существование только одной из частей клеток, а именно целлюлозной оболочки растительных клеток, которая составляла клетку Гука или пузырек Грю и Мальпиги. Внутреннее содержимое этих полостей продолжало ускользать от наблюдения большинства исследователей.
В 1831 г. Р. Браун в "клеточном соке" орхидных открыл ядро, которое является одним из важнейших постоянных компонентов клетки. Представления о клеточном строении растений в окончательном виде были сформулированы М.Шлейденом (1838).
В 1839 г. Т. Шванн распространил представление о клеточном строении на животных, постулировав, что клетки являются элементарной структурой всех тканей животных. Он установил также, что клетки животных и растений гомологичны по развитию и аналогичны по функциональному значению, и сделал вывод, что "клетки представляют собой организмы, а животные, как и растения, - это сумма этих организмов, расположенных согласно определенным законам".
Т. Шванн впервые применил термин клеточная теория, а его данные послужили убедительным ее обоснованием. Он подчеркнул также не только морфологическое, но и физиологическое значение клеток и ввел понятие о клеточном метаболизме.
Клеточная теория быстро распространилась и на простейших, которых стали рассматривать как животных, состоящих из одной клетки, и к середине XIX века клеточное учение стало охватывать не только анатомию и физиологию, но и патологию человека, животных и растений.
В момент возникновения клеточной теории вопрос о том, как образуются клетки в организме, не был окончательно выяснен. М. Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто к середине XIXв., что нашло отражение в знаменитом афоризме Р. Вирхова:
"omnis cellula a cellula" (всякая клетка происходит только от клетки).
Дальнейшее развитие цитологии полностью подтвердило, что и клетки животных, и клетки растений возникают только в результате деления предшествующих клеток и никогда не возникают de novo – из "неживого" или "живого" вещества.
Во второй половине XIX и в начале XXвв. Были выяснены основные детали тонкого строения клетки, что стало возможным благодаря крупным усовершенствованиям микроскопа и техники микроскопирования биологических объектов.
Параллельно с усовершенствованием микроскопа были разработаны оптимальные приемы подготовки биологических объектов для микроскопического исследования. Вместо наблюдений за живыми тканями или тканями, находящимися на начальных этапах предсмертных изменений, исследования стали проводиться почти исключительно на фиксированном материале. В употребление были введены такие широко известные в настоящее время фиксаторы, как хромовая кислота (1850),пикриновая кислота (1865), формалин и т. д., а также сложные фиксаторы, состоящие из двух и более ингредиентов.
Для получения достаточно тонких срезов были разработаны методы уплотнения биологических объектов путем заливки их в парафин, желатин, целлоидин и т. д. и созданы микротомы, позволяющие получать срезы точно заданной толщины.
Коренное улучшение всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток.
В 1876г. был открыт клеточный центр, в 1894г. – митохондрии, в 1898г.– аппарат Гольджи.
Крупный вклад в развитие учения о клетке второй половины XIX – начала XXвв. внесли отечественные цитологи И. Д. Чистяков (описание фаз митотического деления), И. Н. Горожанкин (изучение цитологических основ оплодотворения у растений) и особенно С. Т. Навашин, открывший в 1898г. явление двойного оплодотворения у растений.
Успехи в изучении клетки приводили к тому, что внимание биологов все больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов. Становилось все более очевидным, что в особенностях строения и функций клетки лежит ключ к решению многих фундаментальных проблем биологии. Вместе с тем изучение клетки породило собственные проблемы, как методические, так и теоретические. Все это и привело в конце XIXв. к выделению цитологии в самостоятельный раздел биологии.
Широкое использование новейших методов физики и химии обусловило прогресс, достигнутый в последнее десятилетие в развитии основных направлений цитологических исследований – в изучении строения, функционирования и воспроизведения клетки. Например, изучение морфологии клетки в настоящее время почти целиком базируется на использовании электронной микроскопии, при помощи которой были открыты такие важнейшие клеточные органоиды, как эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы.
Применение методов молекулярной биологии привело к открытию роли ДНК как носителя наследственной информации в клетке и к расшифровке генетического кода. Благодаря молекулярно-генетическим и биохимическим методам анализа выяснены основные этапы синтеза белка в клетке.
Лишь один постулат клеточной теории оказался опровергнутым. Открытие вирусов показало, что утверждение "вне клеток нет жизни" ошибочно. Хотя вирусы, как и клетки, состоят из двух основных компонентов – нуклеиновой кислоты и белка, структура вирусов и клеток резко различна, что не позволяет считать вирусы клеточной формой организации материи. Вирусы не способны самостоятельно синтезировать компоненты собственной структуры – нуклеиновые кислоты и белки, - и их размножение возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Поэтому вирус не является элементарной единицей живой материи.
Значение клетки как элементарной структуры и функции живого, как центра основных биохимических реакций, протекающих в организме, как носителя материальных основ наследственности делает цитологию важнейшей общебиологической дисциплиной.
Клеточная теория
Наука о клетке – цитология, изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, размножение и развитие клеток, приспособления к условиям окружающей среды. Это комплексная наука, связанная с химией, физикой, математикой, другими биологическими науками.
Клетка - самая мелкая единица живого, лежащая в основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты. Она представляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению. Но в природе не существует некой универсальной клетки: клетка мозга столь же сильно отличается от клетки мышц, как и от любого одноклеточного организма.
Отличие выходит за рамки архитектуры - различно не только строение клеток, но и их функции.
И все же можно говорить о клетках в собирательном понятии. 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 собой основную единицу строения всех живых организмов, что клетки растений и животных 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.
Клеточная теория получила дальнейшее развитие в трудах ученых второй половины XIX столетия. Было открыто деление клеток и сформулировано положение о том, что каждая новая клетка происходит от такой же исходной клетки путем ее деления (Рудольф Вирхов, 1858). Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки, и этой клеткой является зигота.
Это открытие показало, что клетка – не только единица строения, но и единица развития всех живых организмов.
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 положения:
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.
Деление клетки. Механизм непрерывной жизни.
Рост и деление клеток.
Клетки размножаются путем удвоения своего содержимого с последующим делением надвое. Сложные последовательности клеточных делений, периодически прерываемые слиянием гамет, приводят к образованию многоклеточных организмов.
Удвоение многих компонентов клетки не требует точного контроля. Если в клетке имеется много молекул или органелл определенного типа, то достаточно того, чтобы число их приблизительно удвоилось за один цикл, и они затем примерно поровну распределились между двумя дочерними клетками.
Однако существует, по крайней мере, одно очевидное исключение: в случае ДНК такое удвоение и распределение должно быть совершенно точным, а для этого нужен специальный механизм. Поэтому при рассмотрении клеточного цикла иногда удобно бывает различать хромосомный цикл и параллельный ему цитоплазматический цикл. В хромосомном цикле репликация ядерной ДНК чередуется с митозом, в котором разделяются реплицированные копии генома. В цитоплазматическом цикле рост клетки, при котором удваиваются в числе другие клеточные компоненты, чередуется с цитокинезом – делением всей клетки на две.
Деление клетки
Характерный именно для живых организмов процесс появления из родительской клетки двух и более новых клеток.
Деление прокариотических клеток
К прокариотам (от греч. pro — до и karyon — ядро), или доядерным организмам, относятся бактерии и сине-зеленые водоросли ( цианобактерии ).
Клетки этих относительно просто устроенных организмов не имеют ядра, ограниченного ядерной оболочкой. Наследственный материал представлен замкнутой в кольцо двойной спиралью ДНК. Она не образует комплексов с белками и лишь условно может быть названа хромосомой . Все прокариоты гаплоидные (n), то есть содержат одну копию генов. ДНК-содержащую зону клетки называют нуклеоидом (от лат. nucleus — ядро, и греч. eidos — вид). Это эволюционно более примитивная форма организации ядерного вещества. Помимо ядерной оболочки в прокариотических клетках отсутствуют ядрышки , а также мембранные органоиды .
В клетках бактерий цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) способна впячиваться внутрь цитоплазмы и образовывать мезосомы . У одних бактерий они выявляются чаще, у других реже, форма и размеры этих образований также чрезвычайно разнообразны. Наиболее обычным и легко обнаруживаемым типом мезосом являются кольцевые впячивания ЦПМ, расположенные в зоне образования клеточной перегородки. По мнению некоторых авторов, только их и следует называть истинными мезосомами. Для мезосомных образований, связанных с бактериальной хромосомой, используют термин нуклеоидосома.
Одновременно с ростом клеточной перегородки идет процесс ее расслаивания в центре, что обеспечивает каждую дочернюю клетку новой оболочкой. Цепочки бактерий образуются в том случае, если перегородка разделяется не полностью. Механизмы, приводящие к расщеплению клеточной перегородки и расхождению дочерних клеток, до конца еще не выяснены. С помощью бинарного деления бактерии могут делиться каждые 20-30 минут.
Деление эукариотических клеток
Существует два способа деления ядра эукариоти ческих клеток: митоз и мейоз .
Амитоз (или прямое деление клетки) — деление клетки без образования веретена деления . Долгое время наряду с митозом и мейозом считался одним из основных способов деления клеток. Различают генеративный, дегенеративный и реактивный амитоз.
Читайте также: