3.2. Зміст теми:

Дивись п. 3.3.

Додатки №1, №2, №3.

Додаток№1

п.3.3.

Зміст теми

Клітинну теорію в 1838–1839 роках сформулювали ботанік Матіас Шлейден і зоолог Теодор Шванн. Ці вчені довели принципову подібність між собою тваринних та рослинних клітин, і на основі всіх накопичених до того часу знань постулювали, що клітина є структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів. 1855 року Рудольф Вірхов доповнив клітинну теорію твердженням лат. «Omnis cellula ex cellula» — «Кожна клітина — з клітини».

Клітинна теорія є однією із основоположних ідей сучасної біології, вона стала незаперечним доказом єдності всього живого та фундаментом для розвитку таких дисциплін якембріологія, гістологія та фізіологія. Основні положення клітинної теорії не втратили своєї актуальності, проте від часу створення її було доповнено, і наразі вона містить такі твердження:

1. Клітина — елементарна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів, поза межами клітини немає життя.

2. Клітина — цілісна система, що містить велику кількість пов'язаних один з одним елементів — органел.

3. Клітини різних організмів схожі (гомологічні) за будовою та основними властивостями і мають спільне походження.

4. Збільшення кількості клітин відбувається шляхом їх поділу, після реплікації її ДНК: клітина — від клітини.

5. Багатоклітинний організм — це нова система, складний ансамбль із великої кількості клітин, об'єднаних та інтегрованих у системи тканин і органів, пов'язаних між собою за допомогою хімічних факторів: гуморальних і нервових.

6. Клітини багатоклітинних організмів мають однаковий набір генетичної інформації, але відрізняються за рівнем експресії (роботи) окремих генів, що призводить до їх морфологічноїта функціональної різноманітності — диференціації^[7].

Слід зазначити, що в різних джерелах кількість та формулювання окремих положень сучасної клітинної теорії можуть відрізнятись.

Будова клітини (см. Додаток 1).

Клітина — це основна структурна і функціональна оди­ниця всього живого організму. Від одноклітинного організму від­бувалася еволюція всіх живих організмів. Рослинні клітини ха­рактеризуються величезною різноманітністю функцій, будови і форм. За структурою і хімічним складом рослинна клітина над­звичайно складна. Доросла рослинна клітина складається з живо­го вмісту (протопласта) і продуктів його життєдіяльності. Прото­пласт складається з цитоплазми і органоїдів: ядра, ендоплазматич­ної сітки, мітохондрії, рибосом, комплексу Гольджі або диктіосом, центросом, лізосом. Продуктами життєдіяльності протопласта клі­тини є клітинна оболонка, вакуолі з клітинним соком, запасні по­живні і фізіологічно активні речовини.

Цитоплазма — це безбарвна, прозора, зерниста, желатинопо­дібна речовина, яка являє собоюцитоплазма складний фізико-хімічний комп­лекс речовин. Він постійно змінюється і характеризується лужною реакцією і високим вмістом води — до 90%. Хімічну основу цито­плазми становлять білки (до 65-70%), крім білків до складу цитоплазми входять вуглеводи (4-6%), жироподібні речовини — ліпіди (20%) і неорганічні речовини.

У цитоплазмі виділяють 3 шари: зовнішній — плазмолему, се­редній — мезоплазму і внутрішній — тонопласт. Мезоплазма скла­дається із оптично однорідної товщі цитоплазми, в якій розташова­ні всі органели клітини і ядро, і називається гіалоплазмою, або матриксом. Гіалоплазма пронизана системою структурних елемен­тів у виді канальців, трубочок, цистерн, обмежених мембранами, які разом утворюють ендоплазматичну сітку. Вона виконує функ­цію взаємозв’язку цитоплазми з ядром, з іншими клітинами, бере участь у транспортуванні і синтезі різних речовин. Для цитоплазми характерні такі біологічні властивості, які характеризують її як живу матерію: метаболізм (живлення, дихання, синтез речовин), подразливість, ріст і розвиток, рух, розмноження. Цитоплазма та­кож характеризується вибірковою проникністю, тобто одні речо­вини легко проникають у цитоплазму, решта — затримуються. Цитоплазма може рухатися по колу, коли весь протопласт займає постійне положення, а в центрі клітини міститься велика вакуоля з клітинним соком. Інший спосіб руху — це струмковий, коли клі­тина містить кілька вакуолей і цитоплазма перетинає вакуолі кіль­кома тяжами. Рух цитоплазми можна викликати штучно (хіміч­ними або світловими і тепловими подразниками) і спостерігати за рухом хлорофілових зерен.

Ядро є обов’язковим компонентом клітини. Лише у бактерій і синьо-зелених водоростей клітини не мають ядра, його функцію виконують ядерні речовини. Як правило, клітина містить одне ядро, у деяких грибів (мукор) і водоростей (вошерія, ботридій) клітини багатоядерні. До складу ядра входять нуклеопротеїди, ліпопротеїди, нуклеїнові кислоти, ферменти і мінеральні речовини. На відміну від цитоплазми, ядро містить дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК). В ядрі розрізняють такі структурні елементи: оболонку, каріоплазму, хромосоми, ядерця. Оболонка ядра має 2 шари — зовнішній і внутрішній, між якими є невеликий простір. В оболонці є пори, якими цитоплазма з’єднується з ядром. Каріо-плазма складається з хроматину, ахроматину і ядерного соку. В ядрі міститься 1—4 ядерець, які мають вигляд кулястих тілець в’язкої консистенції. У клітині ядро виконує досить важливі і різ­номанітні функції: бере участь у передаванні спадкових ознак організму, в поділі клітин, регулює всі життєві процеси клітини, впливає на потовщення клітинної оболонки, відіграє певну роль у перетворенні продуктів фотосинтезу, бере участь в утворенні мітохондрій, ендоплазматичної сітки, мембран.

Пластиди — характерні органоїди рослинної клітини. За будо­вою і виконуваною функцією розрізняють три типи пластид: хлоро­пласти, хромопласти і лейкопласти.

Хлоропласти мають зелене забарвлення, містять пігменти хло­рофіл, каротин і ксантофіл і виконують функцію фотосинтезу і фо­тосинтетичного фосфорилювання. Хлоропласти мають кулясту або овальну форму, складаються з оболонки та строми, в якій розріз­няють грани і ламели. Основною структурною субодиницею хлоро­пластів є ліпопротеїдні ламели (двошарові пластинки) — носії фотосинтетичних пігментів. Ламели місцями утворюють диски, які групуються в грани.

Хромопласти — це пластиди, забарвлені в гаму кольорів від жовтого і оранжевого до червоно-вишневого, завдяки вмісту різно­манітних пігментів, які належать до каротиноїдів. Хромопласти містяться в плодах, пожовклому листі, в пелюстках деяких квіток (у жовтецю). Форма досить різна: куляста, дисковидна, паличко- і голкоподібна тощо. Функцію хромопластів остаточно ще не з’я­совано, вважають, що воші відіграють роль світлофільтрів для хлоропластів у процесі фотосинтезу. Забарвлюючи плоди і пелюст­ки в яскраві кольори, хромопласти сприяють поширенню плодів і насіння, а також запиленню квіток.

Лейкопласти — безбарвні пластиди, які беруть участь в утво­ренні запасних поживних речовин клітини: амілопласти в накопи­ченні крохмалю, протеопласти — білка, олеопласти — жиру.

Мітохондрії — мікроскопічні білково-ліпідні структури кулястої чи паличкоподібної форми. Мітохондрії вкриті подвійною мембра­ною: зовнішньою і внутрішньою, від якої відходять гребнеподібні вирости, або кристи. Проміжки між кристами зайняті матриксом. Основною функцією мітохондрій є кисневе розчеплення (окислен­ня) органічних речовин, внаслідок чого вивільняється велика кіль­кість енергії. Частина цієї енергії вивільняється у вигляді тепла, решта витрачається на синтез аденазиндифосфорної кислоти (АДФ) — універсального джерела енергії живої клітини. Тому їх називають центрами дихання клітини, або ж енергетичними центрами.

Рибосоми — субмікроскопічні кулясті білкові тільця, розташовані на ендоплазматичній сітці. Рибосоми складаються з білків і РНК і беруть участь у синтезі білка в клітині.

Комплекс Гольджі (диктіосоми) складається із сплющених подвійних мембран, цистерн і мікропухирців, з яких формуються вакуолі. Комплекс Гольджі бере участь в утворенні ендоплазматичної сітки, в обміні речовин, у нагромадженні секреторних речовин, у формуванні клітинної оболонки.

Клітинний центр (центросоми) — органоїд, розташований біля ядра і складається з двох центріолей та центросфери. Бере участь у формуванні ахроматинового веретена під час поділу ядра.

Сферосоми утворюються з кінчиків тяжів ендоплазматичної сітки. Складаються вони з одношарової оболонки і зернистої внут­рішньої частини, містять ферменти, що сприяють синтезу жиру.

Клітинний сік утворюється в процесі життєдіяльності рослин­ної клітини. У молодих клітинах він має вигляд невеликих краплинок, а в дорослих утворює вакуоль. Клітинний сік являє собою слабкий розчин багатьох різноманітних за складом органічних і неорганічних речовин, які синтезуються протопластом. Ці речовини мають велике значення не лише для рослини, а й для людини. Молоді клітини містять кілька дрібних вакуолей, у більш ста­рих — вони з’єднуються і утворюють одну велику центральну вакуолю. Вміст речовин у клітинному соці постійно змінюється.

Оболонка клітини утворюється в процесі життєдіяльності про­топласта, вона надає клітині певної форми і міцності, бере участь у поділі клітин, здійснює обмін речовин між сусідніми клітинами. За хімічним складом оболонка складається з целюлози, геміцелю­лози і пектинових речовин. Розрізняють первинну, вторинну і тре­тинну оболонки. Обмін речовин між клітинами здійснюється крізь пори плазмодесмами, а також крізь перфорації.

Пора являє собою непотовщені місця клітинної стінки. Вони мають округлу або іншу форму і мають дрібні отвори, крізь які здійснюється зв’язок з суміжними клітинами за допомогою тонень­ких ниток цитоплазми — плазмодесм. Пори бувають прості й об­лямовані. Прості пори зустрічаються в паренхімних клітинах, що виконують механічну функцію, облямовані — характерні для про­відних тканин. Перфорації — це великі отвори в клітинній стінці. В процесі життєдіяльності хімічний склад клітинної оболонки мо­же зазнавати змін: здерев’яніння, опробковіння, ослизнення, кутинізації, мінералізації, гумозу.

У деяких ділянках органів рослин клітини посилено діляться, завдяки чому кількість клітин збільшується.

Поділу клітини передує поділ її ядра (см. Додаток 2). Перед поділом клітини ядро збільшується і в ньому стають добре помітними хромо­соми — тільця звичайно циліндричної форми.

За допомогою хромосом передаються спадкові ознаки від клі­тини до клітини.

Детальніше з процесом поділу клітини ви ознайомитесь під час вивчення загальноі\біології. Але запам’ятайте головне: поділ клітини починається з поділу ядра і кожне з ядер двох утворених клітин має таку саму кількість хромосом, як і ядро початкової клітини. Увесь вміст клітини (цитоплазма, пластиди) також рівномірно розподіляється між двома новими клітинами.

Молоді клітини, на відміну від старих, не здатних ділитися, мають багато дрібних вакуоль. Ядро молодої клітини розміщене в центрі її. У старій клітині звичайно є одна велика вакуоля, а цитоплазма з ядром прилягає до клітинної оболонки.

У деяких ділянках органів рослин клітини діляться часто; молоді, недавно виниклі клітини збільшуються і знову діляться. Так в результаті поділу й росту клітин ростуть усі органи рослини.

Онтогенез людини - це частина його індивідуального розвитку, онтогенезу. Він тісно пов'язаний з прогенезом (освітою статевих клітин і раннім постембріонального розвитку. Ембріологія людини вивчає процес розвитку людини, починаючи з запліднення і до народження. Ембріогенез людини, що триває в середньому 280 доби (10 місячних місяців), підрозділяється на три періоди: початковий (перша тиждень розвитку), зародковий (друга-восьма тижня), і плодовий (з дев'ятого тижня до народження дитини). У курсі ембріології людини на кафедрі гістології більш детально вивчаються ранні стадії розвитку.

У процесі ембріогенезу можна виділити наступні основні стадії:

1. Запліднення ~ злиття жіночої і чоловічий статевих клітин. У результаті утворюється новий одноклітинний організм-зигота.

2. Дроблення е. Серія швидко наступних один за одним поділів зиготи. Ця стадія закінчується утворенням багатоклітинного зародка, що має у людини форму пухирця-бластоцисти, відповідної бластули інших хребетних.

3. Гаструляція. У результаті поділу, диференціювання, взаємодії і переміщення клітин зародок стає багатошаровим. З'являються зародкові листки ектодерма, ентодерми і мезодерма, що несуть у собі накладки різних тканин і органів.

4. Гістогенез, органогенез, сістемогенеза. У ході диференціювання зародкових листків утворюються зачатки тканин, що формують органи і системи організму людини.