Что изучает клеточная биология и какое значение имеет клеточная теория для науки кратко

Обновлено: 06.07.2024

КЛЕ́ТОЧНАЯ БИОЛО́ГИЯ, наука о физико-химич. основах строения клетки, структуре, функции её мембранных компонентов, о работе её генетич. аппарата, механизмах и путях внутриклеточного перемещения белков и роли в этих процессах мембран и цитоскелета, о принципах структурной организации обменных процессов, о сигнальных механизмах внутри- и межклеточных взаимодействий; предметом изучения К. б. являются также особенности жизненного цикла клеток и его регуляции, молекулярные и структурные основы митоза и мейоза , а также особенности репарации, структурные и молекулярно-биологич. изменения клеток при их необратимых повреждениях и запрограммированной клеточной смерти ( апоптозе ).

Клеточная биология, или цитология – раздел биологии, которая изучает главные единицы жизни – клетки. Эта субдисциплина затрагивает все аспекты клетки, включая анатомию, деление (митоз и мейоз) и различные клеточные процессы (например, клеточное дыхание и гибель клеток). Клеточная биология не является самостоятельной дисциплиной, но тесно связана с другими областями биологии, такими как генетика, молекулярная биология и биохимия.

Основываясь на одном из основных принципов биологии – клеточной теории, исследование клеток было бы невозможно без изобретения микроскопа. В современных современных микроскопах, таких как сканирующий (растровый) электронный микроскоп и просвечивающий (трансмиссионный) электронный микроскоп, клеточные биологи могут получить подробные изображения наименьшей из клеточных структур и органелл.

Что такое клетка?

Все живые организмы состоят из клеток. В некоторых организмах их число может насчитывать триллионы. Существует два основных типа клеток: эукариотические и прокариотические клетки. Эукариотические клетки имеют выраженное ядро, тогда как ядро у прокариот не выражено или не окружено ядерной мембраной. Хотя все живые существа состоят из клеток, эти клетки различаются среди разных организмов. Некоторые из отличительных характеристик включают структуру клеток, размер, форму и содержание органелл. Например, клетки животных, растений и бактерий имеют сходство, они также заметно отличаются.

Клетки имеют разные способы деления. Некоторые из этих методов включают: бинарное деление, митоз и мейоз. Клетки содержат генетический материал организма (ДНК), который дает инструкции для всей клеточной активности.

Почему клетки движутся?

Движение клеток необходимо для выполнения ряда функций. Некоторые из этих функций включают деление клеток, определение формы клетки, борьбу с инфекционными агентами и восстановление тканей. Передвижение внутренних клеток необходимо для траспортировки веществ в клетку и из нее, а также для перемещения органелл во время деления клеток.

Карьера в клеточной биологии

Исследование в области клеточной биологии может привести к различным карьерным путям. Многие клеточные биологи являются учеными-исследователями, которые работают в промышленных или академических лабораториях. Другие возможности для клеточного биолога включают:

Специалист по клеточной культурам;
Аудитор качества клинических исследований;
Клинический исследователь;
Инспектор по контролю за продуктами и лекарствами;
Промышленный гигиенист;
Врач;
Медицинский иллюстратор;
Медицинский писатель;
Патолог;
Фармаколог;
Физиолог;
Профессор;
Специалист по контролю качества;
Технический писатель;
Ветеринар.

Знаменательные события в клеточной биологии

На протяжении истории было несколько значительных открытий, которые привели к развитию области клеточной биологии, как она существует сегодня. Ниже приведены некоторые из этих основных событий:

1655 – Роберт Гук дает первое описание строения клетки.
1674 – Левенгук рассматривает простейших.
1683 – Левенгук рассматривает бактерии.
1831 – Роберт Браун первым определил ядро как важный элемент клетки.
1838 – Шлейден и Шванн заложили фундамент для клеточной теории.
1857 – Колликер описывает митохондрии.
1869 – Мишель изолирует ДНК в первый раз.
1882 – Роберт Кох идентифицирует бактерии.
1898 – Гольджи обнаруживает аппарат (комплекс) Гольджи.
1931 – Руска строит первый трансмиссионный электронный микроскоп.
1953 – Уотсон и Крик предлагают спиралевидную структуру ДНК.
1965 год – создан первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп.
1997 год – первое клонирование млекопитающего (овечка Долли).
1998 – клонирование мыши.
2003 год – завершен проект последовательности ДНК генома человека.
2006 год – взрослые мышиные клетки кожи перепрограммируются в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.
2010 – нейроны, сердечная мышца и клетки крови, создаются непосредственно из перепрограммированных взрослых клеток.

Типы клеток

Человеческое тело имеет множество различных типов клеток. Эти клетки различаются по своей структуре и роли, а также подходят для тех функций, которые они выполняют в организме. Примеры клеток в организме включают: стволовые клетки, половые клетки, клетки крови, жировые клетки и раковые клетки.

Цитология (греч. cytos — клетка + logos — наука) - наука о строении и жизнедеятельности клетки. На данный момент нам кажется очевидным, что растения, грибы и животные состоят из клеток, однако раньше об этом и не догадывались.

Цитология начала свой путь развития относительно недавно, в этой статье мы обсудим клеточную теорию и методы, которые используются в цитологии для изучения клеток (методологию).

Клеточная теория

Создание и развитие клеточной теории стало возможным после изобретения микроскопа в 1590 году голландским мастером по изготовлению очков - Захарием Янсеном. Первый микроскоп мог увеличивать изучаемый объект до 3-9 раз.

В 1665 году Роберт Гук, используя микроскоп собственного изобретения, смог различить ячеистые структуры пробки ветки бузины. Эти ячеистые структуры напомнили Роберту Гуку монашеские кельи, он ввел термин клетка (от лат. сеllа — комната, келья).

На самом деле Роберт Гук увидел не живые клетки, как он предполагал, а оставшиеся от них плотные клеточные стенки, которые и представляли собой ячеистую структуру.

В 70-х годах XVII века нидерландский натуралист Антони ван Левенгук открыл целый мир, невидимый невооруженным глазом. Он увидел в микроскопе простейшие организмы: инфузорий, сперматозоидов, а также дрожжи, бактерии, эпидермис кожи.

В течение 50 лет он отсылал результаты своих наблюдений в Лондонское королевское общество. Поначалу они были встречены со скептицизмом, но когда комиссия ученых лично во всем убедилась и подтвердила подлинность его исследований, Антони ван Левенгук был избран действительным членом Лондонского королевского общества.

В последующее время было много описаний самых разных клеток, однако обобщить накопленный материал оказалось не легкой задачей. С ней в 1839-1840 годах справились немецкий ботаник Маттиас Шлейден и немецкий зоолог Теодор Шванн.

Все организмы состоят из клеток
Клетка - мельчайшая структурная единица жизни
Образование новых клеток - основополагающий способ роста и развития растений и животных
Организм представляет собой сумму образующих его клеток

Допустили ли Шлейден и Шванн ошибки? Да, они были. Ошибочно предположение о том, что клетка может образоваться из неклеточного вещества.

Важное дополнение в 1855 в клеточную теорию внес Рудольф Вирхов, который утверждал, что любая клетка может образоваться только путем деления материнской клетки.

Клетка является структурной, функциональной и генетической единицей живого
Клетки растений и животных сходны между собой по строению и химическому составу
Клетка образуется только путем деления материнской клетки
Клетки у всех организмов окружены мембраной (имеют мембранное строение)
Ядро клетки - ее главный регуляторный органоид
Клеточное строение растений, животных и грибов свидетельствует о едином происхождении всего живого
В многоклеточном организме клетки подразделяются (дифференцируются) по строению и функции. Они объединяются в ткани, органы и системы органов.
Клетка - элементарная, открытая и живая система, способная к самообновлению, воспроизведению и саморегуляции

XX век несомненно стал веком биологических наук: цитологии, генетики. Это произошло во многом благодаря клеточной теории.

Я хочу поделиться с вами моим искренним восхищением новой жизни. Вдумайтесь - мы ведь когда-то с вами были всего одной единственной клеткой, зиготой! Как в одной клетке природе удалось уместить столько всего: кожу, мышцы, нервную систему, пищеварительный тракт? Мы приоткроем завесу этой тайну в статьях по генетике и эмбриологии, и, тем не менее, мое восхищение этим безгранично.

Наши клетки рождаются и умирают: эпителий кишечника обновляется каждые 5 дней полностью, при удалении 70% печени оставшиеся клетки способны восстановить всю структуру этого органа, каждые 30 дней мы получаем новую кожу. При этом наше сознание и память остаются с нами. Мы - чудо, настоящее чудо природы, созданное из одной единственной клетки.

Микроскопия

Микроскопия - важнейший метод цитологии, в ходе которого объекты рассматриваются при помощи микроскопа. Его оптическая система состоит из двух основных элементов: объектива и окуляра, закрепленных в тубусе. Микропрепарат (срез тканей) располагается на предметном столике, расстояние от которого до объектива регулируется с помощью винта (винтов).

Чтобы посчитать увеличительную способность микроскопа следует умножить увеличение окуляра на увеличение объектива. К примеру, если окуляр увеличивает объект в 20 раз, а объектив - в 10, то суммарное увеличение будет в 200 раз.

Некоторое внимание уделим направлениям в биологии, которые необходимо знать на современном этапе технического прогресса.

Биоинженерия

Биоинженерия - направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине. В рамках биоинженерии происходят попытки (и довольно успешные) выращивания тканей и создание искусственных органов, протезов.

То есть биоинженерия занимается преимущественно технической частью. Медицинское направление в биоинженерии ищет замену органам и тканям человека, которые утратили свою функциональную активность и требуют "замены".

Биотехнология

Биотехнология - направление биологии, изучающее возможность применения живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач. В биотехнологии путем генной инженерии создают организмы с заданным набором свойств.

В рамках биотехнологии происходит получение антибиотиков - продуктов жизнедеятельности бактерий, очищение водоемов с помощью моллюсков, увеличение плодородия почвы с помощью дождевых червей, клонирование организмов.

Это разительно отличается от задач биоинженерии, хотя безусловно, эти дисциплины смежные. Все-таки в биотехнологии происходит большее вторжение в живой мир, по сути человек выступает эксплуататором, достигая с помощью животных, растений и грибов своих целей. Человек проводит искусственный отбор, отделяя особей, которые продолжат род, от других, "менее перспективных".

Представляет собой совокупность методов и технологий, которые приводят к получению рекомбинантных РНК и ДНК, выделению генов из клеток и внедрения их в другие организмы.

Изменив молекулу ДНК или РНК, человек добивается своей цели: клетка начинает синтезировать с нее белок. Он то и нужен человеку, такие продукты жизнедеятельности активно используются в медицине, к примеру, при изготовлении антибиотиков.

Сорт кукурузы, устойчивый к действию насекомых-вредителей
Бактерии, продуктом жизнедеятельности которых является человеческий инсулин, используемый в дальнейшем как лекарство
Культура клеток, вырабатывающих гормон человека - эритропоэтин, также используемый в лечебных целях

Представляет собой совокупность методов и технологий, используемых для конструирования новых клеток. В основе лежит идея культивирования клеток тканей вне организма.

С помощью клеточной инженерии возможно бесполое размножение ценных форм растений. Часто получаются, так называемые, гибридные клетки, которые сочетают свойства, к примеру, раковых клеток и лимфоцитов, в результате становится возможно быстрое получение антител.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Клеточная теория

Клетка — структурно-функциональная единица живого организма. Это элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению

История изучения клетки

1665

Антуан ван Левенгук

открыл одноклеточные организмы

Открыто клеточное ядро. Описано ядро растительной клетки

Сформулированы основы клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению

Значение клеточной теории

Значение клеточной теории: сходство строения, химического состава, жизнедеятельности, клеточного строения организмов — доказательства родства организмов всех царств живой природы, общности их происхождения, единства органического мира.

Клеточная теория позволила понять, как зарождается, развивается и функционирует живой организм, то есть создала основу эволюционной теории развития жизни, а в медицине – понимания процессов жизнедеятельности и развития болезней на клеточном уровне – что открыло немыслимые ранее новые возможности диагностики, лечение заболеваний.

Читайте также: