11.Ядрышко. Строение
12.Учение о клетке и его значение
Клеточная теория – это обобщенное представление о строении клеток как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.
Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный (более 300 лет) период накопления знаний о строении различных одноклеточных и многоклеточных организмов, растений и животных. Этот период связан с применением и усовершенствованием различных оптических методов исследований.
Первым, кто наблюдал наименьшие единицы в составе многоклеточных, был Роберт Гук (1665). С помощью увеличительных линз в срезе пробки он обнаружил «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления систематических исследований строения растений и животных.
М. Мальпиги (1671), Н. Грю (1671), Ф. Фонтана (1671) подтвердили его наблюдения и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков». Позднее, в 70-е годы XVII века, оптик-любитель А. Левенгук открыл с помощью микроскопа мир одноклеточных организмов. Но эти и другие многочисленные исследования не привели еще в то время к пониманию универсальности клеточного строения животных и растений и к правильным представлениям об организации клетки. Прогресс в изучении морфологии клетки связан с успехами микроскопирования в XIX веке. К тому времени изменились взгляды на строение клеток. Главной составной частью клеток стала считаться не клеточная стенка, а содержимое самой клетки — ее протоплазма (Я. Пуркине, 1830). В протоплазме было открыто ядро как постоянный компонент клетки (Р. Броун, 1833). Многочисленные данные, касающиеся строения животных и растений, позволили подойти к обобщениям, которые впервые были сделаны Т. Шванном (1838) и легли в основу сформулированной им клеточной теории. Его главным достижением является утверждение, что клетки, из которых состоят как растения, так и животные, принципиально сходны между собой (гомологичны) и возникают единообразным путем. Заслуга Т. Шванна заключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он оценил их значение как основного структурного компонента организма. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах Р. Вирхова (1858).
Основные положения клеточнойтеориисохранили свое значение и в настоящее время, хотя почти за 150-летний период были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.
В настоящее время клеточная теория гласит:
клетка является наименьшей единицей живого;
клетки разных организмов сходны по своему строению;
размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
1. Клетка — наименьшая единица живого.
Представление о клетке как о наименьшей самостоятельной живой единице было известно из работ Т. Шванна, Р. Вирхова и др. Живому свойствен ряд совокупных признаков: способность к воспроизведению (репродукции), использование и трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, адаптация, изменчивость. И такую совокупность этих признаков впервые можно обнаружить только на клеточном уровне. Именно клетка как таковая является наименьшей единицей, обладающей всеми вместе взятыми свойствами, отвечающими определению «живое».У животных, кроме отдельных клеток, встречаются так называемые симпласты, синцитии и межклеточное вещество.
Симпласты — это крупные образования, состоящие из цитоплазмы со множеством ядер. Примерами симпластов могут быть мышечные волокна позвоночных, наружный слой трофобласта плаценты и др. Если проследить за развитием таких «неклеточных» форм, то легко убедиться в том, что они возникают вторично за счет слияния отдельных клеток или же в результате деления одних ядер без разделения цитоплазмы, без цитотомии.
Синцитии (соклетия) характеризуются тем, что после деления исходной клетки дочерние остаются связанными друг с другом с помощью тонких цитоплазматических перемычек. Такие синцитии можно наблюдать при развитии сперматогониев. Часто они встречаются в тканях высших растений, где клетки могут быть связаны с помощью цитоплазматических мостиков (плазмодесмы).
Есть примеры безъядерных клеток — эритроциты млекопитающих. Это — элементы, имеющие в своем составе клеточную мембрану и цитоплазму. Они обладают ограниченными функциональными потенциями, лишившись способности к самообновлению и саморепродукции в связи с утратой ядра.
Клетки, как правило, окружены межклеточным веществом. Межклеточное вещество представляет собой продукт жизнедеятельности определенных групп клеток (например, основное вещество и волокна соединительной ткани).
2. Сходство клеток разных организмов по строению.
Клетки могут иметь самую разнообразную внешнюю форму: шаровидную (лейкоциты), многогранную (клетки железистого эпителия), звездчатую и разветвленно-отростчатую (нервные и костные клетки), веретеновидную (гладкая мускулатура, фибробласты), цилиндрическую (кишечный эпителиоцит), уплощенную (эндотелиоцит, мезотелиоцит) и др. Однако при изучении клеток органов различных растений или животных обращает на себя внимание существование общего плана их организации, несмотря на то, что по внешнему виду они отличаются друг от друга. Одновременно это сходство указывает на общность происхождения всех эукариотических организмов.
Клеточные функции можно подразделить на две основные группы: обязательные и необязательные (факультативные). Обязательные функции, направленные на поддержание жизнеспособности самих клеток, осуществляются постоянными внутриклеточными структурами — органеллами, или органоидами.
Различие клеток в многоклеточных организмах, обусловленное специализацией их функций, связано с развитием особых функциональных клеточных структур — органелл специального значения. Например, сократительных миофибрилл в мышечной клетке, обеспечивающих характерную для этой клетки функцию — движение.
Индивидуальное развитие, от одной клетки до многоклеточного зрелого организма — результат последовательного, избирательного выключения работы разных генов в различных клетках, называемого дифференцировкой.
Сходство в строении клеток определяется одинаковостью общеклеточных функций, направленных на поддержание жизни самих клеток и на их размножение. Разнообразие же в строении клеток — это результат их функциональной специализации (i.e. дифференцировки).
3. Размножение клеток путем деления исходной клетки.
Т. Шванн в своих обобщениях подчеркивал одинаковость принципа развития клеток как у животных, так и у растений. Однако следует заметить, что первоначальная разработка этого принципа основывалась на ложном тезисе о развитии клеток из неклеточной «бластемы». Сформулированное позднее Р.Вирховым положение «всякая клетка от клетки» можно считать биологическим законом.
Размножение клеток, прокариотических и эукариотических, происходит только путем деления исходной клетки, которому предшествует воспроизведение ее генетического материала (репродукция ДНК).
У эукариотических клеток единственно полноценным способом деления является митоз или мейоз (при образовании половых клеток). При этом образуется специальный аппарат клеточного деления, клеточное веретено, с помощью которого равномерно и точно по двум дочерним клеткам распределяют хромосомы, до этого удвоившиеся в числе. Митоз наблюдается у всех эукариотических, как растительных, так и животных, клеток. Современная наука отвергает иные пути образования клеток и увеличения их числа.
4. Клетки как части целостного организма.
Каждое проявление деятельности целого организма, будь то реакция на раздражение или движение, иммунные реакции и многое другое, осуществляется специализированными клетками. Однако, хотя клетка и является единицей функционирования в многоклеточном организме, деятельность ее не обособлена, и зависит от деятельности других клеток.