1История изобретения микроскопа.

Микроскоп, оптический прибор для получения увеличенного изображения мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом.

Изобретение микроскопа обусловлено скачком в развитием оптики в XVI-XVII вв. Некоторые оптические свойства изогнутых поверхностей были известны еще Евклиду (300 лет до н.э.) и Птолемею (127-151 гг.), однако их увеличительная способность не нашла практического применения. В связи с чем, первые очки были изобретены Сальвинио дели Арлеати в Италии только в 1285 г.

В XVI веке Леонардо да Винчи и Мауролико показали, что малые объекты лучше изучать с помощью лупы. Тогда же в Нидерландах потомственные оптики Захарий и Ханс Янсены (1590 г.) смонтировали две выпуклые линзы внутри одной трубки, т. е. фактически создав первый микроскоп и заложив основы для создания сложных микроскопов.

Усовершенствование оптики позволило Антони ван Левенгуку в 1674 г. изготовить линзы с увеличением, достаточным для проведения простых научных наблюдений.

Наряду с Левенгуком в XVII в. сразу несколько ученых занимались микроскопией. Так, Галилей (1610г.) сконструировал микроскоп путем сочетания линз в свинцовой трубке..

История микроскопа. Считается, что голландский мастер очков Ханс Янссен и его сын Захария Янссен изобрели первый микроскоп в 1590, но это было заявление самого Захария Янссена в середине XVII века. Другим претендентом на звание изобретателя микроскопа был Галилео Галилей. Он разработал «occhiolino» («оккиолино»), или составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами в 1609 г. Галилей представил свой микроскоп публике в Академии деи Линчеи.

Кристиан Гюйгенс, другой голландец, изобрел простую двулинзовую систему окуляров в конце 1600-х, которая ахроматически регулировалась и, следовательно, стала огромным шагом вперед в истории развития микроскопа. Окуляры Гюйгенса производятся и по сей день, но им не хватает широты поля обзора, а расположение окуляров неудобно для глаз по сравнению с современными широкообзорными окулярами. Антон Ван Левенгук (1632—1723) считается первым, кто сумел привлечь к микроскопу внимание биологов, несмотря на то, что простые увеличительные линзы уже производились с 1500-х годов. Изготовленные вручную, микроскопы Ван Левенгука представляли собой очень небольшие изделия с одной очень сильной линзой. Они были неудобны в использовании, однако позволяли очень детально рассматривать изображения лишь из-за того, что не перенимали недостатков составного микроскопа. Понадобилось около 150 лет развития оптики, чтобы составной микроскоп смог давать такое же качество изображения, как простые микроскопы Левенгука. Немецкие ученые Штефан Хелль в 2006 году и Мариано Босси из Института биофизической химии разработали оптический микроскоп под названием Наноскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 10 нм и получать высококачественные трехмерные 3D изображения.

2Строение светового микроскопа, виды микроскопов.

Оптический, сканирующий зондовый, электронный, рентгеновский

3История цитологических исследований.

        1609 – 1610 г.г. Галилео Галилей сконструировал первый микроскоп, однако лишь в 1624 г. он его усовершенствовал так, что им можно было пользоваться. Этот микроскоп увеличивал в 35 – 40 раз. Через год И. Фабер дал прибору название «микроскоп».

        1665 г. Роберт Гук впервые увидел в пробке ячейки, которым дал название «cell» - клетка.

        1670-х г. Марчелло Мальпиги описал микроскопическое строение некоторых органов растений.

        Благодаря усовершенствованию микроскопа Антоном Ван Левенгуком, появилась возможность изучать клетки и детальное строение органов и тканей. В 1696 г. была опубликована его книга «Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов». Левенгук впервые описал эритроцыты, сперматозоиды, инфузории. Левенгук по праву считается основоположником научной микроскопии.

        1715 г. Х. Гертель впервые использовал зеркало для освещения микроскопических объектов. А через 150 лет Э. Аббе создал систему осветительных линз для микроскопа.

        1781 г. Ф. Фонтана первый увидел и зарисовал животные клетки с их ядрами.

        В первой половине 19 в. Ян Пуркинье далее усовершенствовал микроскопическую технику, что позволило ему описать клеточное ядро («зародышевый пузырек») и клетки в различных органах животных. Ян Пуркинье впервые употребил термин «протоплазма».

        1831 г. Р. Браун описал ядро как постоянную структуру и предложил термин «nucleus» - ядро.

        1838 г. М. Шлейден создает теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга – постановка вопроса о возникновении клеток в организме.

        Далее, Теодор Шванн, основываясь на работах Шлейдена создает клеточную теорию. 1839 г. опубликована его бессмертная книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений».

Исходные положения клеточной теории Т. Шванна:

-   все ткани состоят из клеток

- клетки растений и животных имеют общие принципы строения, т.к. возникают одинаковым путем

- каждая отдельная клетка самостоятельна, а деятельность организма представляет собой сумму жизнедеятельности отдельных клеток.

        На дальнейшее развитие клеточной теории большое влияние оказал Рудольф Вирхов. Он свел воедино все многочисленные разрозненные факты, также убедительно показал, что клетки возникают путем размножения себе подобных – «каждая клетка из клетки».

        1861 г. Э. Брюкке разработал представление о клетке как элементарном организме.

        В 1874 г. Ж. Карнуа ввел понятие «Биология клетки», положив начало цитологии как науке о строении, функции и происхождении клеток.

        В 1879 г. В. Флеминг описал митоз.

        В 1883 г. В. Вальдейер ввел понятие «хромосомы».

        1884 г. О. Гертвиг и Э. Страсбургер одновременно и независимо друг от друга высказали гипотезу о том, что наследственные признаки заключены в ядре.

        В 1892 г. И. Мечников открыл явление фагоцитоза.

        В 1910-х г.г. Р. Гаррисон и А. Каррель разработали методы культивирования клеток в пробирке.

        В 1928-1931 г.г. Е. Руска, М. Кноль и  Б. Боррие сконструировали электронный микроскоп, благодаря которому было описано подлинное строение клетки и открыты многие ранее неизвестные структуры. 

 

4Основное положение классической теории, её авторы и год создания.

5Положения современной теории

6Общий план строения клетки.

Клетка

   Оболочка                                         Протопласт

7струстурные компоненты клетки, видимые под световым микроскопом.

8что такое протоплазма и в каких состояниях она может быть представлена в живых клетках.

9Коллоидные свойства протоплазмы и их изменения при разных повреждающих факторах.

Протоплазма  (живое вещество), содержимое живой клетки — её цитоплазма и ядро. Термин «протоплазма» (ввёл Ян Пуркине), широко применявшийся в XIX — нач. XX вв., почти не употребляется в современной научной литературе. Содержание воды в протоплазме клеток взрослого человека составляет в среднем 73%.

Протоплазма - содержимое живой клетки, включая ядро и цитоплазму, а также содержимое многих неклеточных образований в организме. В протоплазме осуществляются все жизненные процессы.

Протоплазма или саркода.

Определение и история теории П. — П. есть особое органическое вещество, от которого исключительно зависит жизнедеятельность клетки. Так как все растения и животные состоят из одной или чаще — многих клеток, то и все жизненные явления как животных, так и растений должны быть сведены к жизненным проявлениям этого вещества. Обладая, таким образом, всеми свойствами, характеристичными для живых существ, П. в собственном смысле слова может быть названа живой организованной материей и представляет выдающийся интерес в современной биологии, стремящейся объяснить связь и причину всех жизненных явлений. Теория П. находится в тесной связи с клеточной теорией, созданной в тридцатых годах этого столетия Шлейденом для растений и перенесенной Шванном на животное царство. Клеточная теория была возведена в общий принцип и получила название Шванн-Шлейденовской теории, которая со временем претерпела совершенное преобразование и на ее место выступила теория П. Название П. было впервые введено в науку Пуркинье в 1840 г. для обозначения живого образовательного вещества самых молодых животных зародышей, а затем в 1846 году распространено Молем на азотистое полужидкое вещество, заключающееся в полости растительных клеток, которое уже было наблюдаемо Шлейденом и названо, в отличие от клеточного сока, растительной слизью.

Физические и морфологические свойства. П. представляет вязко-жидкое, почти всегда бесцветное, в больших массах серовато-голубоватое вещество, нерастворимое в воде, преломляющее свет сильнее последней и снабженное подчас двоякой светопреломляемостью. Вопрос, в каком состоянии находится живая П., представляется еще спорным, хотя большинство ученых склонно думать, что состав П. приближается скорее к жидкому, чем к твердому состоянию. Будучи в состоянии покоя предоставлена самой себе, П. принимает форму с поверхностью наименьшего протяжения, что свойственно жидким телам; точно так же и внутренние токи, наблюдаемые в живой П., предполагают подвижность молекул, возможную лишь в жидких веществах. П. обладает довольно большой силой сцепления

Тончайшее строение П. и главнейшие теории. Биологи до 1865 г. рассматривали П. как однородное, стекловидное, прозрачное вещество, в котором заключены в большем или меньшем количестве мельчайшие зернышки, обуславливающие степень прозрачности П. Возникшие теории тончайшего строения П. могут быть сведены к четырем основным типам.

Химические свойства П. При настоящем положении наших знаний мы даже не можем с уверенностью сказать, есть ли П. определенное химическое тело или изменяющаяся смесь различных химических тел, так как П. умирает, как только ее подвергают действию реактивов, употребляемых в аналитической химии, а, умирая, перестает быть настоящей П., теряя часть своих характерных свойств. Дальнейшее затруднение представляет еще то обстоятельство, что при анализе П. подчас невозможно отделить различные посторонние тела и включения П., представляющие продукты обмена веществ. Известно только, что в состав П. входят: углерод, водород, азот, кислород, сера, фосфор, а также фтор, хлор, кремний, натрий, калий, кальций, магний и железо. Первые из этих элементов (т. е. С, H, N, О, S и Р) образуют очень сложные и малоизученные соединения — так называемые белковые или протеиновые тела, представляющие при значительном процентном (60 до 9%) содержании воды главную составную часть П., тогда как последние входят в состав различных солей, встречающихся в П.

Физиологические свойства П. Самыми характерными свойствами живой П. являются способность к движению и раздражимость, которые, в свою очередь, представляют лишь приготовительные условия для питания и проистекающих из последнего явлений роста и размножения. 

Движение, обнаруживаемое П., бывает двоякое. 1) Движение внутри П., выражающееся в перемещении зернышек и различных других включений — это так называемые внутренние токи, и 2) движение, выражающееся в изменении наружной формы и в перемене места самой П. — это так называемые амёбоидные и локомоторные движения. Первый род движения, без сомнения, свойственен всякой живой П., но в большинстве случаев движение это происходит настолько медленно, что ускользает от нашего непосредственного наблюдения Наконец, различают еще перемещения П. и отдельных организмов в определенном направлении, обуславливаемые различными физическими, химическими или физиологическими агентами, как то: тяжестью, светом, теплотой, кислородом, углекислотой, питательными веществами и т. п.; это так называемый геотаксис, фототаксис, термотаксис, хемотаксис и т. Д., направляющие движение или к источнику раздражения (положительный таксис), или в противоположную сторону (отрицательный).

Раздражимость. — Особое свойство, присущее лишь живой П., отвечать тем или иным способом на самые разнообразные влияния окружающей среды. Эта раздражимость проявляется специфическими реакциями в зависимости от самой природы П., а способ, которым последняя реагирует, называется эффектом раздражения. Одно и то же раздражение может вызвать разные эффекты в различных П. или организмах, так, например, свет притягивает одни и отталкивает другие организмы. Весьма различные раздражители могут также вызывать в той же П. одинаковый эффект раздражения, что называется специфической энергией. Таким образом, хотя раздражимость и есть основное свойство живой П., но проявляется она сообразно с особенностями строения протоплазмы. Все раздражители могут быть сведены к трем категориям.

1) Механические, как то: прикосновение, сотрясение, сжатие, удар и колебания;

2) физические, как то: тяжесть, свет, теплота и электричество;

3) химические, т. е. всякие химические вещества. Механические раздражения заставляют П. сокращаться, втягивать псевдоподии, останавливаться и принимать шаровидную форму (например, амёбу), причем слабые раздражения действуют только на непосредственно затронутое место, тогда как более сильные распространяются на большие расстояния. Световые раздражения вызывают характерные изменения формы в П., а также и движения в определенном направлении у свободно подвижных одноклеточных организмов.

Термические раздражения играют еще более заметную роль в жизни П. Для всякой П. существуют пределы температурные (вне которых наступает смерть П.), весьма разнообразные, в особенности же верхний (40°—130° Ц.). До достижения предельных температур наступает явление, называемое оцепенением; П. при известной температуре не обнаруживает более жизненных явлений (например, движения), но проявляет их, как только температура изменится. Термические раздражения резче всего вызываются в возрастании скорости внутренних токов или перемещений по мере возвышения температуры; причем — максимум скорости составляет оптимум температуры, лежащий несколькими градусами ниже предельной температуры, при которой наступает оцепенение от тепла. Электрические раздражения проявляются при действии гальванических токов, индукционных и постоянных, на П. лишь в том случае, если непосредственно проходят по ней. При действии слабых индукционных ударов движение зернышек (внутренние токи) в П. останавливается, а амёбы и белые кровяные шарики на короткое время прекращают свое движение. Постоянный ток (слабый), пропускаемый через одноклеточные организмы, побуждает их к движению в определенном направлении (гальванотропизм), причем некоторые во время замыкания тока покидают анод и направляются к катоду, где и скопляются, а по размыкании тока направляются к аноду, тогда как другие, обратно, при замыкании тока направляются к аноду, а при размыкании — к катоду. Наконец, химические раздражители весьма разнообразны как по своему составу, так и действию, оказывая или всестороннее влияние на П. (анестезирующие вещества), или в одном определенном направлении. В общем же следует заметить, что П. может до известной степени приспособляться к химическим изменениям окружающей среды (соленость воды, растворы, присутствие и обилие кислорода, углекислоты, сероводорода и т. д.), если только эти изменения совершаются постепенно, причем П. претерпевает некоторые изменения в своем строении и жизненной деятельности.

Формирующая деятельность П. является следствием раздражимости и способности к движению. В этой деятельности следует различать три стадии: поглощение, ассимиляцию или превращение и выделение.

Размножение. Рост П., рассматриваемой приуроченной к клетке, не может, однако, продолжаться беспредельно. Всякая клетка имеет свою предельную величину, по достижении которой наступает размножение, которое поэтому может быть названо ростом за пределы индивидуальности. Каждая новая клетка образуется делением старой, точно так же, как каждое ядро — делением другого ядра. Деление может быть прямое или амитотическое и непрямое или кариокинетическое или митотическое. При непрямом делении, называемом также кариокинезом или митозом происходят крупные изменения, как в цитоплазме, так и в ядре, появляющиеся одновременно.

10цитоплазматическая мембрана и её тонкое строение

Учебник 2.3.1.

11клеточная оболочка. Типы клеточных оболочек (плазмалемма)

КЛЕТОЧНАЯ ОБОЛОЧКА

растений, клеточная стенка , структурное образование на периферии, придающее ей прочность, сохраняюшее её форму и защищающее протопласт. У мн. растений К. о. способны к одревеснению, образуя своеобразный скелет растения, выполняющий опорную функцию. Основа К. о.— высокополимерные углеводы: молекулы целлюлозы собраны в сложные пучки (фибриллы), образующие каркас К. о., погружённый в её основу (матрикс), состоящую из гемицеллюлозы и пектинов. В зависимости от типа ткани, в состав к-рой входит клетка, в К. о. могут быть и др. органич. (лигнин, кутин, суберин, воск, белок) и неорганич. (соли кальция, кремнезём) вещества. Все вещества К. о. синтезируются обычно протопластом клетки. Гл. роль в синтезе углеводов К. о. принадлежит аппарату Гольджи. Различают первичную и вторичную К. о. Меристематические и молодые растущие клетки, реже клетки постоянных тканей, имеют первичную К. о., тонкую, богатую пектином и гемицеллюлозой; фибриллы целлюлозы в матриксе первичной К. о. расположены неупорядоченно. Отд. участки первичной К. о. более тонкие, с канальцами, через к-рые проходят плазмодесмы, наз. поровыми полями. Вторичная К. о. образуется обычно по достижении клеткой окончат, размера и накладывается слоями на первичную со стороны прс». топласта. Во вторичной К. о. преобладает целлюлоза, её фибриллы, более мощные, чем в первичной, располагаются упорядоченно и более или менее параллельно, но направление их в каждом слое иное, что повышает прочность К. о. Во вторичной К. о. есть перерывы, наз. порами. У клеток простейших и многоклеточных животных К. о. имеется не всегда. Она отличается большим разнообразием, может выполнять функцию наруж. скелета клетки (пелликула простейших, хитиновая кутикула членистоногих), играет защитную роль (многослойная оболочка яйцеклеток, оболочка цист и т. д.). Состоит гл. обр. из углеводов и их соединений с белками, а также липидов и неорганич. веществ.

Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Животные и многие простейшиене имеют клеточной стенки.

Клеточные стенки прокариот

Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана (муреина) и бывают двух типов: грамположительного и грамотрицательного.

Клеточные стенки грибов

Клеточные стенки грибов состоят из хитина и глюканов.

Клеточные стенки водорослей

Большинство водорослей имеют клеточную стенку из целлюлозы и различных гликопротеинов. Включения дополнительных полисахаридов имеют большое таксономическое значение.

Клеточные стенки высших растений

Клеточные стенки высших растений построены в основном из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. В них существуют углубления — поры, через которые проходят плазмодесмы, осуществляющие контакт соседних клеток и обмен веществами между ними. Растительные клеточные стенки выполняют целый ряд функций: они обеспечивают жесткость клетки для структурной и механической поддержки, придают форму клетке, направление её роста и в конечном счете морфологию всему растению. Клеточная стенка также противодействует тургору, то есть осмотическому давлению, когда дополнительное количество воды поступает в растения. Клеточные стенки защищают от патогенов, проникающих из окружающей среды, и запасают углеводы для растения. Растительные клеточные стенки строятся прежде всего из углеводного полимера целлюлозы.