77

Б иология клетки

Глава 2. Биология клетки

2.1. Клетка - элементарная структурно-функциональная и генетическая единица жизни

Клетка представляет собой наименьшую обособленную живую систему, которой присущи все свойства жизни и которая может в определённых условиях среды их сохранять и передавать в ряду поколений. Клетка несёт полную характеристику жизни. Вне клетки на планете Земля не существует полноценной жизнедеятельности. Поэтому в природе Земли клетке принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы жизни.

Это означает, что клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм - одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Благодаря своим биологическим механизмам клетка осуществляет обмен веществ, использование биологической информации, размножение, реализует свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка, тем не менее, отличается сложным строением. При этом определённые общие черты обнаруживаются во всех без исключения клетках, характеризуя наиболее важные стороны клеточной организации и жизнедеятельности.

2.2. Основные этапы развития и современное состояние клеточной теории

Клеточная теория - обобщённое представление о строении клеток как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов. Появлению и формированию отдельных положений клеточной теории предшествовал длительный (более 300 лет) период накопления знаний о строении различных одноклеточных и многоклеточных организмов, растений и животных. Этот период связан с конструированием, применением и усовершенствованием различных светооптических приборов, в т.ч. микроскопов.

Несмотря на то, что наука о клетке (цитология, биология клетки) возникла с формулированием первого крупнейшего обобщения в биоло- гии - клеточной теории в середине ХIХ века, её корни уходят в ХVII век - период конструирования и применения наипростейших микроскопов.

Первые микроскопы были созданы на рубеже ХVI и XVII веков практически одновременно в трёх странах: в Голландии микроскоп сконструировали братья Янсен (1590), в Италии - Г. Галилей (1610), в Германии - Кеплер (1617).

В

Рис. 1. Тонкий срез пробковой ткани, который рассматривал Р. Гук

первые растительные клетки, а точнее, оболочки мёртвых клеток в срезах пробки (рис. 1) описаны английским естествоиспытателем Робертом Гуком. Результаты описания были представлены им на заседании Королевского общества естествоиспытателей в Лондоне в 1655 году. Р. Гук показал, что всё вещество пробки состоит из большого числа маленьких отделений или полостей, наполненных воздухом и разграниченных тонкими перегородками. Эти полости, или ячейки, он назвал «клетками». Термин «клетка» утвердился и сохранился в биологии до настоящего времени, несмотря на то, что Роберт Гук наблюдал, собственно, не клетки, а лишь сохранившиеся от них целлюлозные оболочки и что клетки оказались далеко не полостями.

В дальнейшем клеточное строение многих частей растений подтвердили и описали М. Мальпиги (1675) и Н. Грю (1671). Клетки животных (эритроциты, сперматозоиды), а также одноклеточные организмы впервые увидел А. Левенгук (1674).

О

Антонии Ван Левенгук (1632-1723)

днако от первых описаний клеток до формулирования клеточной теории прошло более полутора веков - период такой же длительный, как и вся современная история развития цитологии (с 1839 года по настоящее время). Столь медленные темпы развития науки о клетке в период её предыстории объяснялись несовершенством первых микроскопов, отличавшихся высокой хроматической аберрацией и обусловленной ею нечёткостью изображения, а также отсутствием специальных методов подготовки биологических объектов к микроскопическим исследованиям.

Значительное усовершенствование методов микроскопического исследования (создание голландскими и российскими физиками ахроматических микроскопов) произошло в начале XIX века. Это позволило Р. Броуну (1931-1933) обнаружить в растительных клетках самый крупный органо­ид - ядро. Позднее ядро было описано в клетках в сех организмов. Особое значение имели исследования, проведённые чешс­ким учёным Я. Пуркинье и сотрудниками берлин­ской лаборатории И. Мюллера. В 1838 году вышла в свет работа немецкого ботаника М. Шлейдена «Материалы к фитогенезу», в которой он показал, что клетка является основной структур­ной единицей растений и поставил вопрос о спо­собе образования новых клеток. Последний, однако, М. Шлейден решил довольно примитивно, допустив, что клетки развиваются из бесструктурного вещества, путём конденсации которого формируются ядра будущих клеток. Эти и другие результаты изучения клеток обобщил н

Маттиас Шлейден (1804-1881)

емецкий зоолог Т. Шванн в книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» в 1839 году, который и считается годом создания клеточной теории, а также годом возникновения цитологии как самостоятельной науки.

О сновные положения клеточной теории Шлейдена-Шванна заключаются в следующем: