История возникновения клетки

 

 

 

 

 

по теме:

«История возникновения клетки»

 

 

 

 

 

Студентки І курса

 

Сущак Дарьи

Цитология - наука о клетке. Предмет цитологии - клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой. Цитология - одна из относительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина «клетка» насчитывает свыше 300 лет. Впервые название «клетка» в середине XVII в. применил Р. Гук. Рассматривая тонкий срез пробки с помощью микроскопа, Гук увидел, что пробка состоит из ячеек - клеток.

Клеточная теория. В середине XIX столетия на основе уже многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточную теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клетке и показал, что клетка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими доказательствами единства происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Т. Шван внес в науку правильное понимание клетки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клетки нет жизни.

Изучение химической организации  клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у  них однотипно протекают основные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще  раз подтвердили единство всего  органического мира.

Современная клеточная - теория включает следующие положения:

• клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
• размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

Исследования клетки имеют большое  значение для разгадки заболеваний. Именно в клетках начинают развиваться  патологические изменения, приводящие к возникновению заболеваний. Чтобы  понять роль клеток в развитии заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний человека - сахарный диабет. Причина этого  заболевания - недостаточная деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин, который  участвует в регуляции сахарного  обмена организма. Злокачественные  изменения, приводящие к развитию раковых  опухолей, возникают также на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза - опасного заболевания кроликов, кур, гусей  и уток - паразитические простейшие - кокцидии проникают в клетки кишечного  эпителия и печени, растут и размножаются в них, полностью нарушают обмен  веществ, а затем разрушают эти  клетки. У больных кокцидиозом  животных сильно нарушается деятельность пищеварительной системы и при  отсутствии лечения животные погибают. Вот почему изучение строения, химического  состава, обмена веществ и всех проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но также в  медицине и ветеринарии.

Изучение клеток разнообразных  одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью светооптического и электронного микроскопов показало, что по своему строению они разделяются  на две группы. Одну группу составляют бактерии и сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют наиболее простое строение клеток. Их называют доеденными (прокариотами), так как  у них нет оформленного ядра (греч. «картон» - ядро) и нет многих структур, которые называют органоидами. Другую группу составляют все остальные организмы: от одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений, млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют сложно устроенные клетки, которые называют ядерными (эукариотическими). Эти клетки имеют ядро и органоиды, выполняющие специфические функции.

Особую, неклеточную форму жизни  составляют вирусы, изучением которых  занимается вирусология.

Строение и функции  оболочки клетки

Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных  между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетка осуществляет непосредственное взаимодействие с  внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).

Оболочка клеток. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит  из наружного слоя и расположенной  под ним плазматической мембраны. Клетки животных и растений различаются  по строению их наружного слоя. У  растений, а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена  плотная оболочка, или клеточная  стенка. У большинства растений она  состоит из клетчатки. Клеточная  стенка играет исключительно важную роль:

она представляет собой внешний  каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через  клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных  стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп  и состоит из разнообразных полисахаридов  и белков. Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликс выполняет прежде всего  функцию непосредственной связи  клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняет опорной роли, какая  свойственна клеточным стенкам  растений. Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности  самих клеток.

Плазматическая мембрана. Под гликокаликсом  и клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана (лат. «мембрана» - кожица, пленка), граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа.

В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено  расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются  в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину.

Молекулы белка и липидов  подвижны, что обеспечивает динамичность плазматической мембраны.

Плазматическая мембрана выполняет  много важных функций, от которых  завидят жизнедеятельность клеток. Одна из таких функций заключается  в том, что она образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Но между  клетками и внешней средой постоянно  происходит обмен веществ. Из внешней  среды в клетку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных  ионов, неорганические и органические молекулы. Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Во внешнюю среду выводятся  продукты, образованные в клетке. Транспорт  веществ - одна из главных функций  плазматической мембраны. Через плазматическую мембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированные  в клетке. К числу их относятся  разнообразные белки, углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клетках  различных желез и выводятся  во внеклеточную среду в форме  мелких капель.

Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани (эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки или выросты, которые  придают соединениям особую прочность.

Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких каналов, которые заполнены цитоплазмой  и ограничены плазматической мембраной. По таким каналам, проходящим через  клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают питательные  вещества, ионы, углеводы и другие соединения.

На поверхности многих клеток животных, например, различных эпителиев, находятся  очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится на поверхности  клеток кишечника, где происходит интенсивное  переваривание и всасывание переваренной пищи.

Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, например белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают  в клетку путем фагоцита (греч. «фагео» - пожирать). В фагоците непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность  клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и  окружает частицу, которая в «мембранной  упаковке» погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль  и в ней перевариваются поступившие  в клетку органические вещества.

Цитоплазма. Отграниченная от внешней  среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотических  клеток располагаются ядро и различные  органоиды. Ядро располагается в  центральной части цитоплазмы. В  ней сосредоточены и разнообразные  включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В  составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое  ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной живой системы.

Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными  мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с  плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть неоднородна  по своему строению. Известны два ее типа - гранулярная и гладкая.

На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается  множество мелких округлых телец - рибосом, которые придают мембранам шероховатый  вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей  поверхности.

Эндоплазматическая сеть выполняет  много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети - участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.

На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и  углеводов. Все эти продукты синтеза  накапливаются на каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений.