Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Клеточная теория. Сформулировал клеточную теорию растений


Клеточная теория — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 октября 2017; проверки требуют 45 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 октября 2017; проверки требуют 45 правок. Раковые клетки человека HeLa. Ядро (особенно ДНК) подсвечено голубым цветом. Клетки в центре и справа находятся в интерфазе. Клетка слева находится в процессе митоза.

Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.

Клеточная теория — основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838—1839 г.). Рудольф Вирхов позднее (1855 г.) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка происходит от другой клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне кле

ru.wikipedia.org

Клеточная теория | Биология

Клеточная теория представляет собой научное обобщение, вывод, заключение, к которому пришли ученые в XIX веке. В ней можно выделить два ключевых положения:

  1. Все живые организмы имеют клеточное строение. Вне клетки жизни нет.

  2. Каждая новая клетка появляется только путем деления ранее существующей. Каждая клетка происходит от другой клетки.

Эти выводы были сделаны в разными учеными в разное время. Первое — Т. Шванном в 1839 году, второе — Р. Вирховым в 1855 г. Кроме них на становление клеточной теории оказали влияние другие исследователи.

В XVII веке был изобретен микроскоп. Р. Гук впервые увидел клетки растений. На протяжении полутора-двух веков ученые наблюдали клетки разных организмов, в том числе простейших. Постепенно приходило понимание важной роли внутреннего содержимого клеток, а не их стенок. Было открыто клеточное ядро.

В 30-х годах XIX века М. Шлейден изложил ряд особенностей клеточного строения растений. Пользуясь этими данными, а также своими исследованиями животных клеток, Т. Шванн сформулировал клеточную теорию, обобщив особенности клеточного строения на все живые организмы:

  • все организмы состоят из клеток,

  • клетка — наименьшая структурная единица живого,

  • многоклеточные организмы состоят из множества клеток;

  • рост организмов осуществляется путем возникновения новых клеток.

При этом Шлейден и Шванн ошибались по поводу способа возникновения новых клеток. Они полагали, что клетка появляется из неклеточного слизистого вещества, которое сначала формирует ядро, а потом вокруг него образуется цитоплазма и мембрана. Чуть позже исследования других ученых показали, что клетки появляются путем деления, и в 50-х годах XIX века Вирхов дополнил клеточную теорию положением, что каждая клетка может произойти только от другой клетки.

Современная клеточная теория

Современная клеточная теория дополняет и конкретизирует обобщения XIX. Согласно ей жизнь в ее структурной, функциональном и генетическом проявлении обеспечивается только клеткой. Клетка — это биологическая единица, которая способна осуществлять обмен веществ, превращать и использовать энергию, хранить и реализовывать биологическую информацию.

Клетка рассматривается как элементарная система, лежащая в основе строения, жизнедеятельности, размножения, роста и развития всех живых организмов.

Клетки всех организмов возникают путем деления предшествующих клеток. Процессы митоза и мейоза всех эукариот практически одинаковы, что говорит о единстве их происхождения. Все клетки одинаково редуплицируют ДНК, у них сходны механизмы биосинтеза белка, регуляции обмена веществ, сохранения, переноса и использования энергии.

Современная клеточная теория рассматривает многоклеточный организм не как механическую совокупность клеток (что было характерно для XIX века), а как целостную систему, обладающую новыми качествами за счет взаимодействия составляющих его клеток. При этом клетки многоклеточных организмов остаются их структурно-функциональными единицами, хотя отдельно существовать не могут (за исключением гамет, спор).

biology.su

Клеточная теория

История создания клеточной теории

Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований.

Англичанин Роберт Гук первым в 1665 г.с помощью увеличительных линз наблюдал деление тканей коры пробкового дуба на ячейки (клетки). Хотя выснилось, что открыл он не клетки (в собственном понятии термина), а лишь внешние оболочки растительных клеток. Позже мир одноклеточных организмов был открыт А. Левенгуком. Он первый увидел животные клетки (эритроциты). Позже клетки животных описал Ф. Фонтана,но эти исследования в то время не привели к понятию универсальности клеточного строения, потому что не было чётких представлений о том, что же такое клетка.

Р. Гук считал, что клетки – это пустоты или поры между волокнами растений. Позже М. Мальпиги, Н. Грю и Ф. Фонтана, наблюдая растительные объекты под микроскопом, подтвердили данные Р. Гука, назвав клетки «пузырьками». Значительный вклад в развитие микроскопических исследований растительных и животных организмов сделал А. Левенгук. Данные своих наблюдений он опубликовал в книге «Тайны природы».

Иллюстрации к этой книге чётко демонстрируют клеточные структуры растительных и животных организмов. Однако А.Левенгук не представлял описанные морфологические структуры как клеточные образования. Его исследования имели случайный, не систематизированный характер. Г.Линк, Г. Травенариус и К. Рудольф в начале $XIX$ столетия своими исследованиями показали, что клетки – это не пустоты, а самостоятельные ограниченные стенками образования. Было установлено, что клетки имеют содержимое, которое Я Пуркинье назвал протоплазмой. Р. Броун описал ядро, как постоянную часть клеток.

Т. Шванн проанализировал данные литературы о клеточном строении растений и животных, сопоставив их с собственными исследованиями и опубликовал результаты в своей работе. В ней Т. Шванн показал, что клетки являются элементарными живыми структурными единицами растительных и животных организмов. Они имеют общий план строения и образуются единым путём. Эти тезисы и стали основой клеточной теории.

Исследователи длительное время занимались накоплением наблюдений за строением одноклеточных и многоклеточных организмов, прежде, чем сформулировать положения КТ. Именно в этот период были более развиты и усовершенствования различные оптические методы исследования.

Клетки делят на ядерные (эукариотические) и безъядерные (прокариотические). Животные организмы построены из эукариотических клеток. Лишь красные клетки крови млекопитающих (эритроциты) не имеют ядер. Они теряют их в процессе своего развития.

Определение клетки изменялось в зависимости от познания их строения и функции.

Определение 1

По современным данным, клетка – это ограниченная активной оболочкой, структурно упорядоченная система биополимеров, которые образуют ядро и цитоплазму, участвуют в единой совокупности процессов метаболизма и обеспечивают поддержание и воспроизведение системы в целом.

Клеточная теория является обобщённым представлением о строении клетки как единицы живого, о размножении клеток и их роли в формировании многоклеточных организмов.

Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопии в $XIX$ веке. В то время представление о строении клетки изменилось: за основу клетки принималась не клеточная оболочка, а её содержимое – протоплазма. Тогда же открыли ядро как постоянный элемент клетки.

Сведения о тонком строении и развитии тканей и клеток давали возможность сделать обобщение. Такое обобщение сделал в 1839 г. немецкий биолог Т. Шванн в виде сформулированной им клеточной теории. Он утверждал, что клетки и животных, и растений принципиально похожи. Развил и обобщил эти представления немецкий патолог Р. Вирхов. Он выдвинул важное положение, которое состояло в том, что клетки возникают только из клеток путём размножения.

Основные положения клеточной теории

Т. Шванн в 1839 г. в своей работе «Микроскопические исследования о соответствии в строении и произрастании животных и растений» сформулировал основные положения клеточной теории (позже они не раз уточнялись и дополнялись.

Клеточная теория содержит такие положения:

  • клетка – основная элементарная единица строения, развития и функционирования всех живых организмов, мельчайшая единица живого;
  • клетки всех организмов гомологичны (подобные) (гомологичны)по своему химическому строению, основным проявлениям жизненных процессов и обмену веществ;
  • размножаются клетки путём деления - новая клетка образуется в результате деления изначальной (материнской) клетки;
  • у сложных многоклеточных организмов клетки специализируются по функциям, которые они выполняют, и образуют ткани; из тканей построены органы, тесно взаимосвязанные межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Интенсивное развитие цитологии в $XIX$ и $XX$ столетиях подтвердило основные положения КТ и обогатило её новыми данными о строении и функциях клетки. В этот период было отброшено отдельные неправильные тезисы клеточной теории Т. Шванна, а именно, что отдельная клетка многоклеточного организма может функционировать самостоятельно, что многоклеточный организм является простой совокупностью клеток, а развитие клетки происходит из неклеточной «бластемы».

В современном виде клеточная теория включает такие основные положения:

  1. Клетка – это наименьшая единица живого, которой присущи все свойства, которые отвечают определению «живого». Это обмен веществ и энергии, движение, рост, раздражительность, адаптация, изменчивость, репродукция, старение и смерть.
  2. Клетки различных организмов имеют общий план строения, который обусловлен подобностью общих функций, направленных на поддержание жизни собственно клеток и их размножение. Разнообразие форм клеток является результатом специфичности выполняемых ими функцуий.
  3. Размножаются клетки в результате деления исходной клетки с предыдущим воспроизведением её генетического материала.
  4. Клетки являются частями целостного организма, их развитие, особенности строения и функции зависят от всего организма, что является последствием взаимодействия в функциональных системах тканей, органов, аппаратов и систем органов.

Замечание 1

Клеточная теория, которая соответствует современному уровню знаний в биологии, по многим положениям кардинально отличается от представлений о клетке не только начала ХІХ века, когда Т. Шванн сформулировал её впервые, но даже средины ХХ века. В наше время это – система научных взглядов, которая приобрела вид теорий, законов и принципов.

Основные положения КТ сохранили своё значение и до сегодняшнего дня, хотя более чем за 150 лет было получено новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

Значение клеточной теории

Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка является важнейшей составляющей частью всех организмов, их главным «строительным» компонентом. Так как развитие каждого организма начинается с одной клетки (зиготы), то клетка является и эмбриональной основой многоклеточных организмов.

Создание клеточной теории стало, одним из решающих доказательств единства всей живой природы, важнейшим событием биологической науки.

Клеточная теория способствовала развитию эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понятия жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понятия сущности онтогенеза.

Основные положения КТ актуальны и сегодня, хотя за период более чем 100 лет естествоиспытатели получили новые сведения о строении, развитии и жизнедеятельности клетки.

Клетка является основой всех процессов в организме: и биохимических, и физиологических, поскольку именно на клеточном уровне происходят все эти процессы. Благодаря клеточной теории возможным стало прийти к заключению о подобности в химическом составе всех клеток и ещё раз убедиться в единстве всего органического мира.

Клеточная теория – одно и важнейших биологических обобщений, согласно которому все организмы имеют клеточное строение.

Замечание 2

Клеточная теория совместно с законом превращения энергии и эволюционной теорией Ч. Дарвина является одним из трёх величайших открытий естествознания $XIX$ века.

Клеточная теория кардинально повлияла на развитие биологии. Она доказала единство живой природы и показала структурную единицу этого единства, которой является клетка.

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория имела значительное и решающее влияние на развитие биологии, служила главным фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она дала основание для объяснения родственных взаимосвязей организмов, для понятия механизма индивидуального развития.

Клеточная теория, возможно, является важнейшим обобщением современной биологии и представляет собой систему принципов и положений. Она является научной подоплекой для многих биологических дисциплин, которые изучают вопросы строения и жизнедеятельности живых существ. Клеточная теория раскрывает механизмы роста, развития и размножения организмов.

spravochnick.ru

Клеточная теория

Клеточная теория - это фундаментальное обобщение биологии, которое определяет взаимосвязь всех проявлений жизни на Земли с клеткой, характеризует клетку одновременно как целостную самостоятельную живую систему и как составную часть многоклеточных организмов растений и животных.

1. Общие сведения

Клеточная теория - основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований клетки ( 1838). Рудольф Вирхов позднее ( 1858) дополнил ее важнейшим положением (любая клетка происходит из клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют сходное строение. Позднее эти выводы стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетках: вне клеток нет жизни.

2. Основные положения клеточной теории

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

  1. Клетка - элементарная единица живого, основная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов.
  2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основными проявлениями жизнедеятельности и обменом веществ.
  3. Размножение клеток происходит путем их деления. Новые клетки всегда возникают из предыдущих клеток.
  4. У многоклеточных организмов, которые развиваются из одной клетки, различные типы клеток формуюються благодаря своей специализации в течение индивидуального развития особей и образуют ткани.
  5. Из тканей формируются органы, которые тесно связаны между собой.

3. Дополнительные положения клеточной теории

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список ее положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

  1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичные друг другу (см. ниже).
  2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот ("каждая молекула из молекулы"). Положение о генетическую непрерывность относится не только к клетки в целом, но и к некоторым из ее более мелких компонентов - до митохондрий, хлоропластов, генов и хромосом.
  3. Многоклеточные организмы представляют собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических, гуморальных и нервных факторов.
  4. Клетки многоклеточных тотипотентни, т.е. все клетки имеют одинаковый генетический материал, но отличаются друг от друга экспрессией различных генов, что приводит к их морфологической и функциональной разнообразия - до дифференциации.

4. История

4.1. XVII века

Рисунок микроскопической структуры пробки Роберта Гука из его труда "Микрография"

1665 - английский физик Р. Гук в работе "Микрография" описывает строение пробки, на тонких срезах которого он нашел правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал "ячейками, или клетками". Наличие такой структуры было известно ему и в некоторых других частях растений.

1670-е годы - итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали в разных органах растений "мешочки, или пузырьки" и показали широкое распространение у растений клеточного строения. Клетки изображал на своих рисунках голландский микроскопистов А. Левенгук. Он же первым открыл мир одноклеточных организмов - описал бактерий и простейших ( инфузорий).

Исследователи XVII века, показали распространенность "клеточного строения? растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки как пустоты в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввел термин "ткань", по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточное строение.

4.2. XVIII века

В XVIII веке происходят первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных. К. Ф. Вольф в работе ?Теории зарождения? (1759) пытается сравнить развитие микроскопического строения растений и животных. По Вольфом, зародыш как у растений, так и у животных развивается из бесструктурного вещества, в котором движения создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки). Фактические данные, приведенные Вольфом, были им ошибочно истолкованы и не прибавили новых знаний к тому, что было известно микроскопистов XVII века. Однако его теоретические представления в значительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной теории.

4.3. XIX века

В первой четверти XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).

Ссылка и Молднхоуер устанавливают наличие в растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка является определенной морфологически обособленной структурой. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточных структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

Мейен в "Фитотомии" (1830) описывает растительные клетки, которые "бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или, образуя более высоко организованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы ". Мейен подчеркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки.

В 1831 году Роберт Броун описывает ядро ​​и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.

4.3.1. Школа Пуркинье

В 1801 году виги ввел понятие о тканях животных, однако он выделял ткани на основании анатомического препарирования и не применял микроскопа. Развитие представлений о микроскопическом строении тканей животных связано прежде всего с исследованиями Пуркинье, основавшего в Бреславле свою школу.

Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) описали в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с микроскопическими тканевыми структурами животных, Пуркинье чаще называл "зернышками" (для некоторых животных структур в его школе применялся термин "клетка").

В 1837 г. Пуркинье выступил в Праге с серией докладов. В них он сообщил о своих наблюдениях над строением желудочных желез, нервной системы и т. д. В таблице, прилагаемой к его докладу, были приведены четкие изображения некоторых клеток тканей животных. Тем не менее установить гомологи клеток растений и животных клеток Пуркинье не смог:

  • Во-первых, под зернышками он понимал то клетки, то клеточные ядра;
  • Во-вторых, термин "клетка" тогда понимался буквально как "пространство, ограниченное стенками".

Сопоставление клеток растений и "зернышек" животных Пуркинье вел в плане аналогии, а не гомологии этих структур (понимая сроки "Аналогия" и "Гомология" в современном понимании).

4.3.2. Школа Мюллера и работа Шванна

Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны ( хорды), его ученик Фридрих Генле опубликовал исследование о кишечный эпителий, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.

Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, которые заложили основу клеточной теории. На работу Шванна значительно повлияла школа Пуркинье и Генле. Шванн нашел правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Он смог установить гомологи и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа "Материалы по фитогенезу". Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории. Основная идея клеточной теории - соответствие клеток растений и элементарных структур животных - была чужда Шлейден. Он сформулировал теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества, согласно которой сначала из мельчайшей зернистости конденсируется ядрышко, вокруг него образуется ядро, которое является утворювачем клетки (цитобластом). Однако эта теория опиралась на неверные факты.

В 1838 году Шванн публикует 3 предыдущих сообщения, а в 1839 году появляется его класичнмй произведение "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений", в самом заглавии которого выражена основная мысль клеточной теории:

  • В первой части книги он рассматривает строение хорды и хряща, показывая, что их элементарные структуры - клетки развиваются одинаково. Далее он доказывает, что микроскопические структуры других тканей и органов животного организма - это тоже клетки, вполне сопоставимы с клетками хряща и хорды.
  • Во второй части книги сравниваются клетки растений и клетки животных и показывается их соответствие.
  • В третьей части развиваются теоретические положения и формулируются принципы клеточной теории. Само исследование Шванна оформили клеточную теорию и доказали (на уровне знаний того времени) единство элементарной структуры животных и растений. Главной ошибкой Шванна была высказана им, вслед за Шлейденом, мысль о возможности возникновения клеток из бесструктурного неклеточного вещества.

4.4. Развитие клеточной теории во второй половине XIX века

С 1840-х годов учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.

Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело ее распространение на простейших, которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).

В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Цезарь), что нашло свое выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:

" Клетка - это комочек протоплазмы с ядром. "

В 1861 году Брюкке выдвигает теорию о сложное строение клетки, которую он определяет как "элементарный организм", выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клитиноутворення из бесструктурной вещества (цитобластемы). Выявлено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено на нитчатых водорослях. В опровержение теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.

Разделение тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров собой серию последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирхов в виде афоризма:

"Omnis cellula EХ cellula". Каждая клетка из клетки.

В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер учения о клетке, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже в Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в "целлюлярной патологии" Вирхова (1858).

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие учения о клетке:

  • Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности учения о клетке. Труда Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазмы и ядра, признанными существенными частями клетки.
  • Вирхов направил развитие клеточной теории путем чисто механистического трактовки организма.
  • Вирхов возводил клетки в степень самостоятельные существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

4.5. XX века

Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала все более метафизический характер, усиленный "целлюлярного физиологией" Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. В завершение этой линии развития клеточной теории появилась Механистическая теория "клеточной государства", сторонником которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.

Механистический направление в развитии клеточной теории подвергся острой критике. В 1860 году с критикой представлений Вирхова о клетке выступил И. М. Сеченов. Позже клеточная теория подвергалась критических оценок со стороны других авторов. Наиболее серьезные и принципиальные возражения были сделаны Гертвигом, А. Г. Гурвич (1904), М. Гейденгайном (1907), Добелл (1911). С большой критикой учения о клетке выступил чешский гистолог Студничка (1929, 1934).

В 1950-е советский биолог О. Б. Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула "новую клеточную теорию" в противовес "вирховианству". В ее основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться по какой-то неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и ее сторонниками в основу выдвинутой им теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер по безъядерной "живого вещества".

4.6. Современная клеточная теория

Современная клеточная теория исходит из того, что клетка является главной формой существования жизни, присуща всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры было главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалась в большинстве современных организмов.

Вместе с тем должны быть подвергнуты переоценке догматические и методологически неправильные положения клеточной теории:

  • Клеточная структура является главной, но не единственной формой существования жизни. Неклеточные формы жизни можно считать вирусы. Правда, признаки живого (обмен веществ, способность к размножению и т.д.) они проявляют только внутри клеток, вне клеток вирус является сложной химическим веществом.
  • Выяснилось, что существует два типа клеток - прокариотических (клетки бактерий и архей), не имеющие очищенного мембранами ядра, и эукариотические (клетки растений, животных, грибов и простейших), имеющие ядро, окруженное двойной мембраной из ядерными порами. Между клетками прокариот и эукариот существует и много других отличий. В большинстве прокариот нет внутренних мембранных органоидов ( органелл), а в большинстве эукариот является митохондрии и хлоропласты. Согласно симбиогенеза теорией, эти полуавтономные органеллы - потомки бактериальных клеток. Таким образом, эукарио клетка - система более высокого уровня организации, она не может считаться вполне гомологичной клетке бактерий (клетка бактерий гомологичная митохондрии клетки человека). Гомология всех клеток, таким образом, сводится к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (у архей она имеет другой химический состав, чем у остальных групп организмов), рибосом и хромосом - наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток (см. последний универсальный общий предок), что подтверждается общностью их химического состава.
  • Клеточная теория рассматривала организм как сумму клеток, а черты организма растворяла в сумме рис составляющих его клеток. Этим игнорировалась целостность организма, закономерности функционирования целого заменялись суммой функционирование частей.
  • Догматическая клеточная теория игнорировала специфичность неклеточных структур в организме или даже признавала их, как это делал Вирхов, неживыми. На самом деле, в организме кроме клеток является многоядерные надклитинни структуры ( синцитий, симпластиы). Установить специфичность их функционирования и значение для организма является одной из задач современной цитологии.

Целостность организма есть результат естественных взаимосвязей. Клетки многоклеточного организма не является индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных организмов, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы, или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы.

Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.

См.. также

  • Клетка
  • Строение клетки
  • Теория наследственности

nado.znate.ru

Клеточная теория

Открытие и введение термина "клетка" принадлежит Р. Гуку. Однако ученый воспринимал ее (клетку) в качестве пустоты в гомогенном (однородном) веществе, которое составляло растение. Животную клетку впервые описал Левенгук, открывший эритроциты и сперматозоиды. Инструменты (микроскопы), которыми пользовались исследователи 17-18 веков, не позволяли достоверно установить какую-либо общность микроскопического строения элементов животных органов.

Несмотря на то, что растительные компоненты были более доступны для изучения, клеточная теория являла собой знания разрозненные и несистематизированные. После Гука исследователи говорят о том, что растительные ткани обладают специфическим строением, отличающимся присутствием в разных частях разных микроскопических элементов. Но выводов или каких-либо обобщений из наблюдений сделано тогда не было.

В 18 веке микроскопические исследования не дали каких-либо качественно новых знаний. Только с началом фабричного производства микроскопов изучение продолжилось. К 30-м годам 19 века работы ведущих ботаников того времени позволяют укрепить знания об элементарном строении растений. С того момента клетка получает статус "элементарной структуры". С использованием метода мацерации (настаивания) разрушается предположение о наличии общих стенок микроскопических частиц. Таким образом, ученые приходят к выводу, что клетка является замкнутой структурой. Более того, она наделена некоторой самостоятельностью.

Г. Моль и Л. Х. Тревиранус выявляют, что растительные структуры, в которых не обнаруживается клеточного строения, сформированы первоначально слиянием отдельных клеток. Элементарная система обретает значение морфологического и физиологического компонента, в котором происходит самостоятельный обмен веществ.

Микроскопическая анатомия животного организма стала активно изучаться школой Мюллера и школой Пуркинье. Благодаря их работе был собран огромный объем фактического материала.

Непосредственно сформулирована клеточная теория строения организмов была Шванном (немецким зоологом, исследователем) в 1839 году. В связи с тем, что в своих исследованиях зоолог основывался на работах ботаника Шлейдена, последний по праву считается соавтором Шванна.

Клеточная теория являла собой обобщение многочисленных данных, основываясь на схожести животных и элементарных растительных структур. Был доказан и одинаковый механизм их формирования. Таким образом, клеточная теория Шванна характеризует клетку как функциональную и структурную основу живого существа.

Впоследствии исследователь М. Бади применил эти знания при изучении простейших. К. Зибольд окончательно сформулировал (в 1845 году) положение об одноклеточной природе простейших.

Клеточная теория была, однако, пересмотрена в конце 19 столетия. Р. Вирхов (немецкий ученый) выдвинул новое предположение. На основании новых данных он сделал вывод о том, что клетка формируется только из предсуществующей клетки. Вирхов также выдвинул гипотезу о "клеточном государстве". Согласно этому предположению, многоклеточный организм включает относительно самостоятельные единицы, жизнедеятельность которых осуществляется в тесной взаимосвязи друг с другом.

Клеточная теория стала отражением морфологического единства во всей органической природе. Это, в свою очередь, способствовало развитию и укреплению эволюционного учения.

Современная клеточная теория основывается на трех положениях.

Согласно первому тезису, элементарная структура соотносится с живой природой всей планеты. Другими словами, это положение утверждает, что, независимо от формы жизни, структурное, генетическое и функциональное развитие обеспечивается только клеткой.

Согласно второму положению, появление новых элементарных единиц происходит только на основании деления предсуществующих. При этом все клетки одинаково сохраняют биологическую информацию, применяют информацию для выполнения своих задач на основе белкового синтеза.

Согласно третьему положению, элементарная структура соотносится с многоклеточным организмом, для которого характерной является системная организация и целостность.

fb.ru

Клеточная теория

Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.

Общие сведения

Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.  

Основы клеточной теории

Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.  

Общие сведения

Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.

Основы клеточной теории

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

1. Клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого. 2.В сложных многоклеточных организмах клетки дифференцированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции. 3.Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов гомологичны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

4.Размножение клеток происходит путем их деления. Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из ее более мелких компонентов — к генам и хромосомам, а также к генетическому механизму, обеспечивающему передачу вещества наследственности следующему поколению.

5.Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

6. Клетки многоклеточных тотипотенты, т. е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работай) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.

История

XVII век

1665 год — английский физик Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашел правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений.

1670-е годы — итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение растений клеточного строения. Клетки изображал на своих рисунках и голландский микроскопист А. Левенгук.

Исследователи XVII века, показавшие распространенность «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввел термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении.   XVIII век   В XVIII веке совершаются первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных. К. Ф. Вольф в работе «Теории зарождения» (1759) пытается сравнить развитие микроскопического строения растений и животных. По Вольфу, зародыш как у растений, так и у животных развивается из бесструктурного вещества, в котором движение создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки). Фактические данные, приводившиеся Вольфом, были им ошибочно истолкованы и не прибавили новых знаний к тому, что было известно микроскопистам XVII века. Однако теоретические представления в значительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной теории.

К попыткам сопоставить строение растений и животных относятся натурфилософские определения Л. Окена о единстве живой природы, который предугадал существование единого структурного элемента, лежащего в основе живого. Однако эта мысль не опиралась на факты, а потому привела Окена к неверной трактовке наблюдаемых явлений.   XIX век   В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).

Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

Мейен в «Фитотомии» (1830) описывает растительные клетки, которые «бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или же, образуя более высоко организованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы». Мейен подчёркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки.

В 1831 году Роберт Браун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является составной частью растительной клетки. 

www.berl.ru

Создание клеточной теории

Создание клеточной теории

Несмотря на чрезвычайно важные открытия XVII - XVIII вв., вопрос о том, входят ли клетки в состав всех частей растений, а также построены ли из них не только растительные, но и животные организмы, оставался открытым. Лишь в 1838-1839 гг. вопрос этот был окончательно решен немецкими учеными ботаником Маттиасом Шлейденом и физиологом Теодором Шванном . Они создали так называемую клеточную теорию. Сущность ее заключалась в окончательном признании того факта, что все организмы, как растительные, так и животные, начиная с низших и кончая самыми высокоорганизованными, состоят из простейших элементов - клеток ( Рис. 1. )

Матиас Шлейден (1804-1881) - немецкий биолог. Основные направления научных исследований - цитология и эмбриология растений. Его научные достижения способствовали созданию клеточной теории.

Теодор Шванн познакомившись с работами М. Шлейдена о роли ядра в клетке и сопоставив ее данные со своими, сформулировал клеточную теорию. Это было одним из великих открытий XIX в. 

В работе "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений" (1839) Т. Шванн сформулировал основные положения клеточной теории:

   - Все организмы состоят из одинаковых частей - клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам.

   - Общий принцип развития для элементарных частей организма - клеткообразование.

   - Каждая клетка в определенных границах есть индивидуум, некое самостоятельное целое. Но эти индивидуумы действуют совместно, так, что возникает гармоничное целое. Все ткани состоят из клеток.

   - Процессы, возникающие в клетках растений, могут быть сведены к следующему:

1) возникновение новых клеток;

2) увеличение в размерах клеток;

3) превращение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки. 

М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто выдающимся немецким ученым Рудольфом Вирховым . Он сформулировал (в 1859 г.) одно из важнейших положений клеточной теории: "Всякая клетка происходит из другой клетки", утвердив мнение о преемственности образования клеток. "Там, где возникает клетка, ей должна предшествовать клетка, подобно тому, как животное происходит только от животного, растение - только от растения". Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный компонент в морфологическом отношении, так как именно из клеток состоят ткани и органы. Поскольку развитие всегда начинается с отдельной исходной клетки, то можно сказать, что она представляет собой эмбриональную основу многоклеточного организма. 

Клетка - основа многоклеточных организмов и в физиологическом отношении, так как является исходной единицей функциональной активности его органов и тканей. Надо, однако, помнить, что жизнь простейшего одноклеточного организма богаче и разнообразнее самой сложной и относительно самостоятельной клетки многоклеточного организма, хотя некоторая аналогия функциональной деятельности имеется. Клетка - сложная, целостная система, образованная из взаимодействующих компонентов. В качестве единого целого клетка реагирует и на воздействие внешней среды. При этом одна из ее особенностей как целостной системы - обратимость некоторых происходящих в ней процессов. Например, после того как клетка отреагировала на внешние воздействия, она возвращается к исходному состоянию. Клетка выполняет функцию связи между индивидуумом и видом, поскольку в ней сосредоточена наследственная информация, обеспечивающая сохранность вида и разнообразие его особей. С введением в цитологию современных физических и химических методов исследования, таких, как изотопное мечение живых клеток, дифференциальное центрифугирование , позволяющее разделять клетку на составные части, стало возможным изучить структуру и функционирование различных компонентов клетки ( рис. 2 ).

Дальнейшее разделение растворимых ферментов, ДНК и РНК можно произнести методом электрофореза .

Изобретенный в 30-х годах XX в. электронный микроскоп, дающий увеличение до 10 в 6-ой степени раз, позволяет увидеть взаимное расположение компонентов клеток ( рис. 4 ). Было выявлено удивительное сходство в тонком строении клеток разных организмов. Все клетки покрыты оболочкой - плазматической мембраной. Эукариотические клетки содержат ядро - информационный центр, в котором находятся хромосомы. Количество и форма хромосом у каждого вида организмов строго специфичны. В них записана наследственная (генетическая) информация обо всех структурах и функциях отдельной клетки и всего организма в целом. Ядерная оболочка отделяет генетический материал от остальной части клетки - цитоплазмы . Цитоплазма представляет собой вязкую жидкость. В нее погружены органеллы - внутриклеточные структуры, имеющие определенную форму и выполняющие специфические функции. Некоторые органеллы являются "фабриками" по созданию веществ, необходимых самой клетке, другие работают "на экспорт". Есть органеллы, выполняющие функции мусорщиков,- в них разрушаются соединения, не нужные клетке в данный момент. "Энергетические" органеллы трансформируют один вид энергии в другой, необходимый клетке, например энергию солнечного излучения в энергию химических связей. Несмотря на принципиальное сходство внутренних структур, клетки могут очень сильно отличаться по размеру и форме. Так, одна из самых крупных клеток - яйцеклетка страуса - имеет диаметр 10 см. А малярийный плазмодий , устроенный не проще яйцеклетки, столь мал (5 мкм), что паразитирует внутри эритроцитов человека. Эритроциты имеют дисковидную двояковогнутую форму и могут легко проходить по самым мелким капиллярам. Нервные клетки имеют причудливую форму с многочисленными отростками, некоторые из них могут быть длиннее 1 м ( рис. 5 ). Клетки объединяет способность к обмену веществ и энергии, росту, развитию, размножению, к реакции на раздражения из внешней среды. Иначе говоря, они обладают всеми признаками и свойствами, необходимыми для поддержания жизни. 

Основные положения клеточной теории на современном уровне развития биологии можно сформулировать следующим образом: Клетка - элементарная живая система, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития прокариот и эукариот. Вне клетки жизни нет. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу. Рост и развитие многоклеточного организма - следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток. Клеточное строение организмов - свидетельство того, что все живое имеет единое происхождение.

Ссылки:

medbiol.ru