Kas pirmasis aprašė ląstelę. Ląstelės atradimo ir tyrimo istorija
Jūs jau žinote, kad visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių. Kai kurios yra tik viena ląstelė (daug bakterijų ir protistų), kitos yra daugialąstės.
Ląstelė yra elementarus struktūrinis ir funkcinis organizmo vienetas, turintis visus pagrindinius gyvo daikto bruožus. Ląstelės gali daugintis, augti, keistis medžiagomis ir energija su aplinka, reaguodamos į šioje aplinkoje vykstančius pokyčius. Kiekvienoje ląstelėje yra paveldima medžiaga, kurioje yra informacijos apie visus šio organizmo požymius ir savybes. Norint suprasti, kaip gyvas organizmas egzistuoja ir veikia, būtina žinoti, kaip ląstelės organizuojamos ir funkcionuoja. Kiekvienoje jo ląstelėje vyksta daug visam organizmui būdingų procesų (pavyzdžiui, organinių medžiagų sintezė, kvėpavimas ir kt.).
Užsiima ląstelės sandaros ir jos gyvenimo principų tyrimu citologija(iš graikų kalbos. kitos- ląstelė, ląstelė ir logotipai - mokymas, mokslas).
Ląstelės atradimo istorija. Dauguma ląstelių yra mažos, todėl jų negalima pamatyti plika akimi. Šiandien žinoma, kad daugumos ląstelių skersmuo yra 20 - 100 mikronų diapazone, o sferinėse bakterijose jis neviršija 0,5 mikrono. Todėl ląstelės atradimas tapo įmanomas tik išradus didinamąjį prietaisą – mikroskopą. Tai atsitiko XVI pabaigoje – XVII amžiaus pradžioje. Tačiau tik po pusės amžiaus, 1665 m., anglas R. Hooke'as mikroskopu tyrinėjo gyvus organizmus ir matė ląsteles. R. Hooke'as nupjovė ploną kamštienos sluoksnį ir pamatė jo ląstelinę struktūrą, panašią į korį. R. Hooke'as šias ląsteles pavadino ląstelėmis. Netrukus augalų ląstelių struktūrą patvirtino italų gydytojas ir mikroskopininkas M. Malpighi ir anglų botanikas N. Gru. Jų dėmesį patraukė ląstelių forma ir jų membranų struktūra. Dėl to ląstelių idėja buvo pateikta kaip „maišeliai“ arba „pūslelės“, užpildytos „maistinėmis sultimis“.
Didelį indėlį į ląstelės tyrimą įnešė olandų mikroskopininkas A. van Leeuwenhoekas, atradęs vienaląsčius organizmus – blakstienas, amebas, bakterijas. Jis taip pat pirmasis stebėjo gyvūnų ląsteles – eritrocitus ir spermatozoidus.
XIX amžiaus pradžioje. bandoma tirti vidinį ląstelės turinį. 1825 metais čekų mokslininkė J. Purkynė paukščių kiaušinyje atrado branduolį. Jis taip pat pristatė „protoplazmos“ sąvoką (iš graikų k. protos - pirma ir plazma - dekoruotas), o tai atitinka šiandieninę citoplazmos sampratą. 1831 metais anglų botanikas R. Brownas pirmą kartą aprašė branduolį augalų ląstelėse, o 1833 metais padarė išvadą, kad branduolys yra esminė augalo ląstelės dalis. Taigi šiuo metu ląstelių struktūros idėja pasikeitė: ląstelės organizacijoje svarbiausia buvo ne ląstelės sienelė, o jos vidinis turinys.*
Ląstelių teorija. 1838 metais buvo paskelbtas vokiečių botaniko Matthiaso Schleideno darbas, kuriame jis išreiškė mintį, kad ląstelė yra pagrindinis augalų struktūrinis vienetas. Remiantis M. Schleideno, vokiečių zoologo ir fiziologo T. Schwann darbais vos po metų jis išleido knygą Microscopic Studies on Conformity in the Structure and Growth of Animals and Plants, kurioje ląstelę laikė universalia struktūrine gyvūnų ir augalų sudedamąja dalimi. T. Schwann padarė nemažai apibendrinimų, kurie vėliau buvo pavadinti ląstelių teorija:
Visos gyvos būtybės susideda iš ląstelių;
Augalų ir gyvūnų ląstelės turi panašią struktūrą;
Kiekviena ląstelė gali egzistuoti savarankiškai;
Organizmo veikla yra jį sudarančių ląstelių gyvybinių procesų suma.
T. Schwann, kaip ir M. Schleidenas, klaidingai manė, kad ląstelės organizme atsiranda iš neląstelinių medžiagų. Todėl labai svarbus ląstelių teorijos papildymas buvo Rudolfo Virchow principas: „Kiekviena ląstelė yra iš ląstelės“ (1859).
1874 metais jaunas rusų botanikas I. D. Čistjakovas pirmą kartą pastebėjo ląstelių dalijimąsi. Vėliau vokiečių mokslininkas Walteris Flemingas išsamiai aprašė ląstelių dalijimosi etapus, o Oskaras Hertwigas ir Eduardas Strasburgeris savarankiškai padarė išvadą, kad informacija apie paveldimas ląstelės savybes yra branduolyje. Taigi daugelio tyrinėtojų darbai patvirtino ir papildė ląstelių teoriją, kurios pagrindus padėjo T. Schwann.
Šiuo metu ląstelių teorija apima šias pagrindines nuostatas.
Didysis rusų fiziologas I. P. Pavlovas rašė:
Mokslas dažniausiai lyginamas su statyba. Kaip ir čia, ir ten dirba daug žmonių, o šen bei ten – darbo pasidalijimas. Kas rengia planą, vieni kloja pamatus, kiti stato sienas ir t.t...
Ląstelių teorijos „konstravimas“ prasidėjo beveik prieš 350 metų.
Taigi, 1665 m., Londonas, fiziko Roberto Huko biuras. Savininkas koreguoja savo dizaino mikroskopą. Profesoriui Hukui trisdešimt metų, jis baigė Oksfordo universitetą, dirbo garsiojo Roberto Boyle'o asistentu.
Hukas buvo nepaprastas tyrinėtojas. Jis neapsiribojo savo bandymais pažvelgti už žmogaus žinių horizonto jokia viena sritimi. Jis projektavo pastatus, nustatė termometro „atskaitos taškus“ - vandens virimą ir užšalimą, išrado oro siurblį ir prietaisą vėjo stiprumui nustatyti... Tada susidomėjo mikroskopo galimybėmis. Jis šimteriopai padidino viską, kas pasitaikė po ranka – skruzdėlę ir blusą, smėlio grūdelį ir dumblius. Kartą po objektyvu buvo kamštienos gabalas. Ką pamatė jaunasis mokslininkas? Nuostabus vaizdas - teisingai išdėstytos tuštumos, panašios į korį. Vėliau tas pačias ląsteles jis aptiko ne tik negyvame augaliniame, bet ir gyvame audinyje. Hukas jas pavadino ląstelėmis (Anglų) ląstelės) ir kartu su penkiasdešimčia kitų stebėjimų, aprašytų knygoje „Mikrografija“. Tačiau būtent šis stebėjimas Nr. 18 atnešė jam šlovę kaip gyvų organizmų ląstelinės struktūros atradėjui. Šlovė, kurios Hukui pačiam nereikėjo. Netrukus jį perėmė kitos idėjos, jis niekada nebegrįžo prie mikroskopo ir pamiršo galvoti apie ląsteles.
Tačiau kitiems mokslininkams Huko atradimas sukėlė didžiulį smalsumą. Italas Marcello Malpighi pavadino šį jausmą „žmogišku žinių niežuliu“. Jis taip pat pradėjo mikroskopu tirti įvairias augalų dalis. Ir radau, kad jie susideda iš mažiausių vamzdelių, maišelių, burbuliukų. Jis pažvelgė į Malpighi per mikroskopą ir žmogaus bei gyvūno audinių gabalus. Deja, to meto technologijos buvo per silpnos. Todėl mokslininkas neatpažino gyvūninio organizmo ląstelinės struktūros.
Tolesnė atradimo istorija tęsėsi Olandijoje. Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) niekada nemanė, kad jo vardas bus tarp didžiųjų mokslininkų. Delfto pramonininko ir pirklio sūnus taip pat prekiavo audiniais. Ir Leeuwenhoekas būtų gyvenęs kaip nepastebimas verslininkas, jei ne jo aistra ir smalsumas. Laisvalaikiu mėgdavo šlifuoti stiklą, gaminti lęšius. Olandija garsėjo savo optikomis, tačiau Leeuwenhoekas įgijo precedento neturinčius įgūdžius. Jo mikroskopai, sudaryti tik iš vieno lęšio, buvo daug stipresni nei tie, kuriuose buvo keli didinamieji stiklai. Jis pats teigė sukūręs 200 tokių įrenginių, o tai davė prieaugį iki 270 kartų. Tačiau juos naudoti buvo labai sunku. Štai ką apie tai rašė fizikas D. S. Roždestvenskis: „Galite įsivaizduoti, koks baisus nepatogumas dėl šių mažyčių lęšių. Objektas arti lęšiuko, lęšiukas prie akies, nosies nėra kur dėti.“ Beje, Leeuwenhoekas iki paskutinių dienų ir gyveno iki 90 metų, sugebėjo išlaikyti regėjimo aštrumą.
Pro objektyvus gamtininkas išvydo naują pasaulį, apie kurio egzistavimą net beviltiški svajotojai neįsivaizdavo. Leeuwenhoeką labiausiai sukrėtė jo gyventojai – mikroorganizmai. Šių mažyčių būtybių buvo visur: vandens laše ir žemės grumste, seilėse ir net pačiame Leuvenhuke. Nuo 1673 metų tyrinėtojas siuntė Londono karališkajai draugijai išsamius savo nuostabių stebėjimų aprašymus ir eskizus. Tačiau žinovai neskubėjo juo patikėti. Juk buvo įskaudintas jų pasididžiavimas: „neišmanėlis“, „profanas“, „gamintojas“, o ten – mokslas. Tuo tarpu Leeuwenhoekas nenuilstamai siuntė naujus laiškus apie savo nuostabius atradimus. Dėl to akademikai turėjo pripažinti olando nuopelnus. 1680 m. Karališkoji draugija jį išrinko tikruoju nariu. Leeuwenhoekas tapo pasauline įžymybe. Iš visur jie nuvyko į Delftą pažvelgti į jo mikroskopais atrastus įdomybes. Vienas iškiliausių svečių buvo Rusijos caras Petras I, puikus visko, kas naujo, medžiotojas... Tyrimų nesustabdžiusiam Levengukui tik trukdė gausūs svečiai. Smalsumas ir jaudulys paskatino atradėją. Per 50 stebėjimo metų Leeuwenhoekas atrado daugiau nei 200 mikroorganizmų tipų ir pirmasis sugebėjo apibūdinti struktūras, kurios, kaip dabar žinome, yra žmogaus ląstelės. Visų pirma, jis matė raudonuosius kraujo kūnelius ir spermatozoidus (jo tuometine terminija „rutuliukai“ ir „gyvūnai“). Žinoma, Leeuwenhoekas nemanė, kad tai ląstelės. Bet jis labai detaliai ištyrė ir nubraižė širdies raumens skaidulos struktūrą. Nuostabus pastebėjimas žmogui, turinčiam tokią primityvią techniką!
Anthony van Leeuwenhoekas buvo, ko gero, vienintelis mokslininkas per visą ląstelių teorijos kūrimo istoriją be specialaus išsilavinimo. Tačiau visi kiti, ne mažiau žinomi ląstelių tyrinėtojai studijavo universitetuose ir buvo labai išsilavinę žmonės. Pavyzdžiui, vokiečių mokslininkas Casparas Friedrichas Wolffas (1733–1794) studijavo mediciną Berlyne, o paskui Halės mieste. Jau būdamas 26-erių parašė veikalą „Kilmės teorija“, dėl kurio gimtinėje sulaukė aštrios kolegų kritikos. (Po to, Sankt Peterburgo mokslų akademijos kvietimu, Vilkas atvyko į Rusiją ir ten išbuvo iki savo gyvenimo pabaigos.) Kas buvo nauja ląstelių teorijos raidai Vilko tyrimai? Apibūdindamas „burbulus“, „sėklas“, „ląsteles“, jis įžvelgė bendrus jų bruožus gyvūnuose ir augaluose. Be to, Wolffas pirmasis pasiūlė, kad ląstelės gali atlikti tam tikrą vaidmenį organizmo vystymesi. Jo darbas padėjo kitiems mokslininkams teisingai suprasti ląstelių vaidmenį.
Dabar gerai žinoma, kad pagrindinė ląstelės dalis yra branduolys. Pirmą kartą, beje, Leeuwenhoekas aprašė branduolį (žuvies eritrocituose) dar 1700 m. Tačiau nei jis, nei daugelis kitų mokslininkų, mačiusių branduolį, neteikė jam didelės reikšmės. Tik 1825 metais čekų biologas Janas Evangelista Purkinje (1787-1869), tyrinėdamas paukščių kiaušinį, atkreipė dėmesį į branduolį. „Suspaustas sferinis burbulas, padengtas ploniausiu apvalkalu. Jis... kupinas gamybinės galios, todėl pavadinau jį „embrionine pūslele“, – rašė mokslininkas.
1837 metais Purkinje mokslo pasauliui pranešė apie daugelio metų darbo rezultatus: kiekvienoje gyvūno ir žmogaus kūno ląstelėje yra branduolys. Tai buvo labai svarbi žinia. Tuo metu buvo žinomas tik branduolio buvimas augalų ląstelėse. Tokią išvadą likus keleriems metams iki Purkinje atradimo padarė anglų botanikas Robertas Brownas (1773–1858). Brownas, beje, įvedė patį terminą „branduolis“ (lot. Nucleus). Ir Purkinje, deja, nepavyko apibendrinti sukauptų žinių apie ląsteles. Puikus eksperimentatorius, jis pasirodė pernelyg atsargus savo išvadose.
Iki XIX amžiaus vidurio. mokslas pagaliau priartėjo prie pastato, vadinamo „ląstelių teorija“, užbaigimo. Vokiečių biologai Matthias Jakob Schleiden (1804–1881) ir Theodor Schwann (1810–1882) buvo draugai. Jų likimai turi daug bendro, tačiau pagrindinis dalykas, kuris juos vienijo, buvo „žmogiškas žinių niežėjimas“ ir aistra mokslui. Gydytojo sūnus, pagal išsilavinimą teisininkas, Matthias Schleidenas, būdamas 26 metų, nusprendė kardinaliai pakeisti savo likimą. Jis vėl įstojo į universitetą - į Medicinos fakultetą ir baigęs studijas ėmėsi augalų fiziologijos. Jo darbo tikslas buvo suprasti, kaip susidaro ląstelės. Schleidenas visiškai pagrįstai manė, kad pagrindinis vaidmuo šiame procese priklauso branduoliui. Tačiau, apibūdindamas ląstelių atsiradimą, mokslininkas, deja, klydo. Jis tikėjo, kad kiekviena nauja ląstelė vystosi senosios viduje. Ir tai, žinoma, nėra taip. Be to, Schleidenas manė, kad gyvūnų ir augalų ląstelės neturi nieko bendro. Štai kodėl jis nesuformulavo pagrindinių ląstelių teorijos postulatų. Tai padarė Theodoras Schwannas.
Užaugęs labai religingoje šeimoje, Schwannas svajojo tapti dvasininku. Norėdamas geriau pasiruošti dvasinei karjerai, įstojo į Bonos universiteto Filosofijos fakultetą. Tačiau netrukus meilė gamtos mokslams nugalėjo, ir Schwann perėjo į medicinos fakultetą. Baigęs studijas dirbo Berlyno universitete, kur studijavo nugaros stygos, pagrindinio gyvūnų, priklausančių ciklostomų (vandens stuburinių klasė, kuriai priklauso nėgiai ir žiobriai), nervų sistemos organo struktūrą. Mokslininkas atrado žmogaus nervinių skaidulų apvalkalą (vėliau pavadintą Schwann). Schwann rimtu moksliniu darbu užsiėmė tik penkerius metus. Būdamas pačiame jėgų ir šlovės žydėjime, jis staiga metė mokslus, išvyko į mažą, ramų Lježą ir pradėjo mokytojauti. Religija ir mokslas niekada nesutarė su šiuo nuostabiu žmogumi.
1837 m. spalį Berlyne įvyko svarbiausias mokslui įvykis. Viskas įvyko mažame restoranėlyje, kur du jaunuoliai nuėjo valgyti. Po daugelio metų vienas iš jų, Theodoras Schwannas, prisiminė: „Kartą, kai pietauju su Herr Schleidenu, šis garsus botanikas atkreipė dėmesį į svarbų branduolio vaidmenį augalų ląstelių vystymesi. Iš karto prisiminiau, kad panašų organą mačiau nugaros stygos ląstelėse, ir tą pačią akimirką supratau, kad mano atradimas būtų nepaprastai svarbus, jei galėčiau parodyti, kad nugaros stygos ląstelėse šis branduolys atlieka tą patį vaidmenį kaip ir augalų branduolys jų ląstelių vystymuisi... Nuo to momento visos mano pastangos buvo nukreiptos į ląstelės branduolio egzistavimo įrodymus.
Pastangos nebuvo bergždžios. Po dvejų metų buvo išleista jo knyga „Mikroskopiniai gyvūnų ir augalų sandaros ir augimo atitikimo tyrimai“. Jame buvo išdėstytos pagrindinės ląstelių teorijos idėjos. Schwann ne tik pirmasis ląstelėje pamatė tai, kas vienija ir gyvūnus, ir augalų organizmus, bet ir parodė visų ląstelių vystymosi panašumą.
Žinoma, autorystę su Schwannu dalijasi visi mokslininkai, kurie pastatė „pastatą“. O ypač Matthias Schleiden, kuris draugui davė puikią idėją. Yra žinomas aforizmas: „Schwann stovėjo ant Schleideno pečių“. Jos autorius yra Rudolfas Virchovas, puikus vokiečių biologas (1821–1902). Virchow taip pat priklauso dar vienas populiarus posakis: „Omnis cellula e cellula“, išvertus iš lotynų kalbos „Kiekviena ląstelė yra iš ląstelės“. Būtent šis postulatas tapo triumfuojančiu laurų vainiku Schwanno teorijai.
Rudolfas Virchovas tyrinėjo ląstelės svarbą visam organizmui. Jį, baigusį Medicinos fakultetą, ypač domino ląstelių vaidmuo sergant ligomis. Virchovo darbai apie ligas buvo naujo mokslo – patologinės anatomijos – pagrindas. Būtent Virchow įvedė ląstelių patologijos sąvoką į ligų mokslą. Tačiau ieškodamas jis nuėjo per toli. Atstovaudamas gyvam organizmui kaip „ląstelinei būsenai“, Virchow ląstelę laikė visaverte asmenybe. „Ląstelė... taip, tai būtent žmogus, be to, aktyvus, aktyvus žmogus, o jos veikla yra... reiškinių, susijusių su gyvybės tęsimu, produktas.
Praėjo metai, tobulėjo technologijos, atsirado elektroninis mikroskopas, padidėjęs dešimtis tūkstančių kartų. Mokslininkams pavyko atskleisti daugybę ląstelėje esančių paslapčių. Detaliai aprašytas dalijimasis, atrastos ląstelių organelės, suprasti biocheminiai procesai ląstelėje, galiausiai iššifruota DNR struktūra. Atrodytų, kad apie ląstelę nėra ko naujo sužinoti. Ir vis dėlto dar yra daug nesuprastų, neišspręstų, ir tikrai būsimos tyrėjų kartos klos naujas plytas ląstelių mokslo pastate!
Mažiausių gyvų organizmų struktūrų tyrimas tapo įmanomas tik išradus mikroskopą, t.y. po 1600. Pirmąjį ląstelių aprašymą ir vaizdus 1665 m. pateikė anglų botanikas R. Hukas: ištyręs plonas išdžiūvusios kamštienos dalis, jis nustatė, kad jos „sudarytos iš daugybės dėžių“. Hooke'as kiekvieną iš šių dėžių pavadino ląstele („kamera“). Italų tyrinėtojas M. Malpighi (1674), olandų mokslininkas A. van Leeuwenhoekas ir anglas N. Gru (1682) netrukus pateikė gausybę duomenų, įrodančių augalų ląstelinę struktūrą. Tačiau nė vienas iš šių stebėtojų nesuprato, kad tikrai svarbi medžiaga yra želatinos medžiaga, užpildžiusi ląsteles (vėliau vadinama protoplazma), o „ląstelės“, kurios jiems atrodė tokios svarbios, buvo tiesiog negyvos celiuliozės dėžutės, kuriose buvo ši medžiaga. Iki XIX amžiaus vidurio. daugelio mokslininkų darbuose jau buvo matyti tam tikros „ląstelių teorijos“, kaip bendro struktūrinio principo, užuomazgos. 1831 metais R. Brownas nustatė branduolio egzistavimą ląstelėje, tačiau nesugebėjo įvertinti savo atradimo svarbos. Netrukus po Browno atradimo keli mokslininkai įsitikino, kad branduolys buvo panardintas į pusiau skystą protoplazmą, kuri užpildė ląstelę. Iš pradžių pluoštas buvo laikomas pagrindiniu biologinės struktūros vienetu. Tačiau jau XIX a. beveik visi pradėjo atpažinti struktūrą, kuri buvo vadinama burbulu, rutuliu ar ląstele, kaip nepakeičiamą augalų ir gyvūnų audinių elementą. novosibirskas vaizdo stebėjimo įrengimas name kaina brondavideo
Ląstelių teorijos kūrimas. Tiesioginės informacijos apie ląstelę ir jos turinį kiekis labai išaugo po 1830 m., kai pasirodė patobulinti mikroskopai. Tada, 1838–1839 m., įvyko tai, kas vadinama „paskutiniu meistro smūgiu“. Botanikas M. Schleidenas ir anatomas T. Schwannas beveik vienu metu iškėlė ląstelinės struktūros idėją. Schwann sukūrė terminą „ląstelių teorija“ ir pristatė šią teoriją mokslo bendruomenei. Pagal ląstelių teoriją visi augalai ir gyvūnai susideda iš panašių vienetų – ląstelių, kurių kiekviena turi visas gyvo daikto savybes. Ši teorija tapo viso šiuolaikinio biologinio mąstymo kertiniu akmeniu.
protoplazmos atradimas. Iš pradžių nepelnytai daug dėmesio buvo skirta kameros sienoms. Tačiau F. Dujardin (1835) aprašė gyvą želė vienaląsčiuose organizmuose ir kirmėlėse, pavadinęs ją „sarcoda“ (t. y. „panaši į mėsą“).
Ši klampi medžiaga, jo nuomone, buvo apdovanota visomis gyvųjų savybėmis. Schleidenas taip pat atrado smulkiagrūdę medžiagą augalų ląstelėse ir pavadino ją „augalų gleivėmis“ (1838). Po aštuonerių metų G. von Molas pavartojo terminą „protoplazma“ (1840 m. naudojo J. Purkinje, žymėdamas medžiagą, iš kurios ankstyvosiose vystymosi stadijose formuojasi gyvūnų embrionai) ir juo pakeitė terminą „augalinės gleivės“. 1861 metais M. Schultze atrado, kad sarkoda randama ir aukštesniųjų gyvūnų audiniuose ir kad ši medžiaga tiek struktūriškai, tiek funkciškai yra identiška vadinamajai. augalo protoplazma. Šiam „fiziniam gyvybės pagrindui“, kaip vėliau apibrėžė T. Huxley, buvo priimtas bendras terminas „protoplazma“. Protoplazmos samprata savo laiku vaidino svarbų vaidmenį; Tačiau jau seniai tapo aišku, kad protoplazma nebuvo vienalytė nei chemine sudėtimi, nei struktūra, ir šis terminas palaipsniui nustojo vartoti. Šiuo metu pagrindiniais ląstelės komponentais paprastai laikomas branduolys, citoplazma ir ląstelės organelės. Citoplazmos ir organelių derinys praktiškai atitinka tai, ką turėjo omenyje pirmieji citologai, kalbėdami apie protoplazmą.
Kiti straipsniai:
Dėl skelbimų blokavimo priemonės kai kurios svetainės funkcijos gali neveikti tinkamai! Išjunkite skelbimų blokavimo priemonę šioje svetainėje.
Ląstelės atradimo ir tyrimo istorija. ląstelių teorija
Apie ląstelių egzistavimą žmonės sužinojo po mikroskopo išradimo. Pats pirmasis primityvus mikroskopas buvo išrastas olandų stiklo šlifuoklio Z. Janseno (1590), sujungus du lęšius.
Anglų fizikas ir botanikas R. Hukas, ištyręs kamštinio ąžuolo kamštienos pjūvį, nustatė, kad jis susideda iš ląstelių, panašių į korius, kurias pavadino ląstelėmis (1665). Taip, taip... tai tas pats Hukas, kurio vardas suteiktas gerai žinomam fiziniam įstatymui.
Ryžiai. „Iškirpti kamštienos medį iš Roberto Huko knygos, 1635–1703“
1683 metais olandų tyrinėtojas A. Van Leeuwenhoekas, patobulinęs mikroskopą, pirmą kartą stebėjo gyvas ląsteles ir aprašė bakterijas.
Rusų mokslininkas Karlas Baeris 1827 metais atrado žinduolių kiaušinėlį. Šiuo atradimu jis patvirtino anksčiau išsakytą anglų gydytojo W. Harvey mintį, kad visi gyvi organizmai vystosi iš kiaušinėlio.
Pirmą kartą augalų ląstelėse branduolį atrado anglų biologas R. Brownas (1833).
Norint suprasti ląstelės vaidmenį gyvojoje gamtoje, didelę reikšmę turėjo vokiečių mokslininkų: botaniko M. Schleideno ir zoologo T. Schwann darbai. Jie pirmieji suformulavo ląstelių teorija, kurio pagrindinis punktas teigė, kad visi organizmai, įskaitant augalus ir gyvūnus, susideda iš paprasčiausių dalelių – ląstelių, o kiekviena ląstelė yra savarankiška visuma. Tačiau kūno ląstelės veikia kartu, sudarydamos darnią vienybę.
Vėliau į ląstelių teorija pridėjo naujų atradimų. 1858 metais vokiečių mokslininkas R. Virchow pagrindė, kad visos ląstelės susidaro iš kitų ląstelių dalijantis: „kiekviena ląstelė iš ląstelės“.
Ląstelių teorija buvo pagrindas atsirasti XIX a.
Ląstelės branduolio atradimo istorija
citologijos mokslas. Iki XIX amžiaus pabaigos. dėl mikroskopinės technologijos sudėtingumo buvo atrasti ir ištirti ląstelių struktūriniai komponentai ir jų dalijimosi procesas. Elektroninis mikroskopas leido ištirti geriausias ląstelių struktūras. Nuostabus panašumas buvo rastas puikioje visų gyvosios gamtos karalysčių atstovų ląstelių struktūroje.
Pagrindinės šiuolaikinės ląstelių teorijos nuostatos:
- ląstelė yra visų gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas, taip pat vystymosi vienetas;
- ląstelės turi membraninę struktūrą;
- branduolys – pagrindinė eukariotinės ląstelės dalis;
- ląstelės dauginasi tik dalijantis;
- Organizmų ląstelių struktūra rodo, kad augalai ir gyvūnai turi bendrą kilmę.
1. Citoplazma2. Citoplazmos funkcijos arba citoplazmos vaidmuo ląstelėje3. Citoplazmos sandara4. Citoplazmos judėjimas 5. Citoplazminės organelės 6. Citoplazmos sudėtis
Citoplazma- tai vidinė ląstelės aplinka, ribojama ląstelės membranos, išskyrus branduolį ir vakuolę. Anksčiau buvo sakoma, kad ląstelė susideda iš 80% vandens. Ląstelės citoplazmos struktūros ypatybė yra ta, kad didžioji ląstelės vandens struktūros dalis patenka į citoplazmą. Kietoji citoplazmos dalis apima baltymus, angliavandenius, fosfolipidus, cholesterolį ir kitus azoto turinčius organinius junginius, mineralines druskas, inkliuzus glikogeno lašelių pavidalu (gyvūnų ląstelėse) ir kitas medžiagas.
§ 10. Ląstelės atradimo istorija. Ląstelių teorijos kūrimas
Beveik visi ląstelių metabolizmo procesai vyksta citoplazmoje. Citoplazmoje taip pat yra rezervinių maistinių medžiagų ir netirpių medžiagų apykaitos procesų atliekų.
Citoplazmos funkcijos arba citoplazmos vaidmuo:
1. Sujungti visas ląstelės dalis į vieną visumą;
2. Jame vyksta cheminiai procesai;
3. Veža medžiagas;
4. Atlieka atraminę funkciją.
KAM Citoplazmos struktūros ypatybės gali apimti:
1. Bespalvė klampi medžiaga;
2. Yra nuolatiniame judėjime;
3. Sudėtyje yra organoidų (nuolatinių struktūrinių komponentų ir ląstelių inkliuzų bei nenuolatinių struktūrinių ląstelių);
4. Inkliuzai gali būti lašelių (riebalų) ir grūdų (baltymų ir angliavandenių) pavidalu.
Galite pamatyti, kaip atrodo citoplazma, naudodami augalo ar gyvūno ląstelės struktūros pavyzdį.
Citoplazmos judėjimas ląstelėje yra praktiškai nenutrūkstamas. Pats citoplazmos judėjimas vyksta dėl citoskeleto, tiksliau, dėl citoskeleto formos pasikeitimo.
Visi ląstelėje esantys organoidai gali būti priskirti ląstelės citoplazmos organoidams, nes jie visi yra citoplazmos viduje. Visi citoplazmoje esantys organoidai yra judrios būsenos ir gali judėti dėl citoskeleto.
Citoplazmos sudėtis apima:
1. Vanduo apie 80%;
2. Baltymų apie 10%;
3. Lipidai apie 2%;
4. Organinės druskos apie 1%;
5. Neorganinės druskos 1%;
6. RNR maždaug 0,7 %;
7. DNR maždaug 0,4%.
Pavadinta citoplazmos sudėtis galioja eukariotų ląstelėms.
Prieš ląstelės atradimą XVI amžiaus pabaigoje buvo išrastas mikroskopas (Z. Jansen).
Pirmasis langelius pamatęs R. Hukas (1665). Didinamojo prietaiso pagalba jis ištyrė gyvų organizmų audinių dalis. Ant augalo kamštienos pjūvio jis pamatė ląstelių struktūrą ir pavadino atskiras ląsteles ląstelėmis. Hooke'as manė, kad pačios ląstelės yra tuštuma, o gyvo organizmo turinys yra uždengtas rėmu (ląstelės sienele).
Kiek vėliau A. Leeuwenhoekas, naudodamas pažangesnį mikroskopą, tiksliai pamatė ląstelių turinį, įskaitant ir bakterijas.
1827 metais K. Baeris atrado kiaušinėlį, taip įrodydamas prielaidą, kad visi gyvi organizmai vystosi iš ląstelės.
Po kelerių metų buvo aptiktas ląstelėje esantis branduolys (R. Brownas).
Apibendrindamas anksčiau padarytus atradimus, T. Schwannas sukūrė pirmąją ląstelių teorijos versiją, kuri įrodė augalų ir gyvūnų ląstelinės sandaros vienovę. Tačiau Schwanno ląstelių teorijoje buvo viena klaidinga prielaida, kuri buvo pasiskolinta iš kito ląstelių tyrinėtojo – M. Schleideno. Abu mokslininkai manė, kad ląstelės gali susidaryti iš neląstelinių struktūrų ir medžiagų.
XIX amžiaus viduryje R.
Ląstelės atidarymas
Virchow įrodė, kad visos ląstelės susidaro tik iš kitų ląstelių dalijantis („kiekviena ląstelė iš ląstelės“).
Kartu atsiranda citologijos mokslas, tiriantis ląstelių struktūrą ir procesus.
XIX amžiaus antroje pusėje buvo atrasta daug ląstelės komponentų, pastebėtas branduolio vaidmuo ląstelių dalijimuisi.
XX amžiaus pirmoje pusėje elektroniniu mikroskopu buvo aptiktos kitos mažesnės ląstelių struktūros. Tapo akivaizdu, kad skirtingų organizmų ląstelės ir skirtingi audiniai turi daug bendro.
BIOLOGIJOS ISTORIJA NUO SENOVĖS LAIKO IKI XX A. PRADŽIOS
Blyakher L.Ya.
ORGANIZMŲ STRUKTŪROS IR RAIDOS MIKROSKOPINIS TYRIMAS
Maskva, „Mokslas“, 1972 m
Pirmieji ląstelių aprašymai
Idėja apie gyvūnų ir augalų organizmų diskretiškumą, t. y. jų konstravimą iš atskirų vienetų, vadinamų arba „ląstelėmis“ (R. Hukas), vėliau „maišeliais“ arba „burbulais“ (M. Malpighi, N. Gru), arba „sėklomis“ (K. Wolf), ilgą laiką liko be konkretaus turinio, nes apie šių darinių prigimtį nieko nebuvo žinoma. Nepastebėti liko F. Fontanos (1781) aprašymai, kurie ungurių odos ląstelėse matė ir vaizdavo branduolius ir net branduolius; Žinoma, Fontana toli gražu nesuprato savo pastebėjimų prasmės ir reikšmės. Net XIX amžiaus pradžioje. abstraktūs požiūriai buvo išplėsti iki mikroskopinės organizuotų kūnų struktūros. Pavyzdžiui, L. Okeno Gamtos filosofijos vadovėlyje (1809) gyvi kūnai buvo apibūdinti kaip dalelių sankaupos, kurias jis pavadino „organiniais kristalais“, „gleivinės pūslelės“, „organiniais taškais“, „galvaninėmis pūslelėmis“ ir net „blakstienėlėmis“.
Achromatinio mikroskopo išradimas ir nuolatinis jo optinių galimybių tobulinimas leido priartėti prie tikrosios ląstelių, pirmiausia augalų ląstelių, struktūros tyrimo; Iš pradžių juose pavyko pamatyti ryškiausią struktūrinį darinį – apvalkalą. Apie tikrąjį aukštesniųjų augalų kūno diskretiškumą tapo įmanoma kalbėti tik po to, kai 1812 m. vokiečių botanikui Moldengaueriui pavyko maceracijos būdu atskirti jų sudedamąsias ląsteles vieną nuo kitos.
Šerdies atradimas
 |
|
| Embrioninė pūslelė Purkyne. Iš Purkynės darbo apie vištos kiaušinio raidą (1825 m.) |
|
Ląstelės branduolys, kurį Fontana pirmą kartą pamatė gyvūnų ląstelėse, 1825 metais buvo iš naujo aptiktas neišperintame vištienos kiaušinyje (J. Purkin), o 1831-1832 metais – augalų ląstelėse (F. Mirbelis). R. Brownas (1833) parodė, kad branduolys yra esminė kiekvienos ląstelės dalis. Terminą „branduolis“ ir „branduolis“ įvedė Purkinės mokinys G. Valentinas; tačiau Purkinė ir jo bendradarbiai neturėjo supratimo apie šių darinių reikšmę. Netrukus ląstelės branduolys patraukė F. Meyen (1828), M. Schleiden (1838) ir T. Schwann (1839) dėmesį. Tai buvo Schleidenas, kuriam priklausė klaidinga ląstelių neogenezės teorija, kurioje jis skyrė lemiamą reikšmę branduoliui, todėl jį pavadino citoblastu (ląstelę formuojančiu agentu).
Ląstelių teorijos kūrimas
XIX amžiaus 30-40-ųjų sandūra. buvo pažymėtas esminiu apibendrinimu, vadinamu ląstelių teorija. Kalbėdamas apie XIX amžiaus pirmosios pusės ir vidurio gamtos mokslų pasiekimus, F. Engelsas visų pirma iškėlė „tris puikius atradimus“: kartu su energijos išsaugojimo ir transformacijos įrodymu bei Darvino evoliucijos teorija Engelsas pavadino ląstelių teoriją. Jis rašė: „Paslapties šydas, gaubiantis organizmų atsiradimo ir augimo procesą bei struktūrą, buvo nuplėštas. Stebuklas, iki tol nesuvokiamas, atsirado proceso, vykstančio pagal dėsnį, iš esmės identišką visiems daugialąsčiams organizmams, pavidalu.
Ląstelių teorija, tai yra, doktrina apie ląsteles kaip darinius, sudarančius augalų ir gyvūnų organizmų struktūros pagrindą, buvo palaipsniui rengiama. Medžiagos šiam apibendrinimui buvo sukaupta J. Purkine ir jo mokinių, ypač G. Valentino, studijose, I. Müllerio mokyklos darbuose, ypač J. Henle darbuose. E. Gurlt (1835) epidermio Malpighian sluoksnio ląsteles palygino su augalų ląstelėmis, o ragenos ląsteles – A. Donas (1837). Tuo pačiu metu ne kartą buvo pastebėti skirtumai tarp augalų ir gyvūnų organizmų ląstelių. Netgi Purkinet, kuris buvo arčiausiai ląstelių teorijos formulavimo, manė, kad „grūdai“, sudarantys gyvūnų audinius, nėra tapatūs augalų „ląstelėms“, nes augalų ląstelėse svarbus skiriamasis bruožas yra ląstelės ertmę supanti membrana, o gyvūnų ląstelėse trūksta pastebimos membranos ir jos užpildytos granuliuotu turiniu.
T.
17. Ląstelių atradimo istorija
Ląstelių teorijos istorijai skirtoje literatūroje ilgą laiką buvo kartojamas teiginys, kuris karts nuo karto kartojasi ir dabar, kad doktrina apie ląsteles kaip augalams ir gyvūnams bendrus struktūrinius darinius vienodai priklauso botanikui M. Schleidenui ir zoologui T. Schwannui. Tačiau praėjusio amžiaus pabaigoje M. Heidenhainas, o vėliau ir F. Studnička, o ypač sovietų histologas ir ląstelių teorijos istorikas Z. S. Katsnelsonas visiškai užtikrintai parodė, kad Schleideno ir Schwanno vaidmuo kuriant ląstelių teoriją nėra lygiavertis. Tikruoju šios teorijos įkūrėju reikėtų laikyti Schwanną, kuris, be savo tyrimų rezultatų, naudojosi Purkinet ir jo mokinių, Schleideno ir daugelio kitų botanikų bei zoologų pastebėjimais.
Schwanno ląstelių teorijoje yra trys pagrindiniai apibendrinimai – ląstelių formavimosi teorija, visų organų ir kūno dalių ląstelinės struktūros įrodymai bei šių dviejų principų išplėtimas gyvūnų ir augalų augimui ir vystymuisi.
Galimybė palyginti augalų ir gyvūnų ląsteles ir pripažinti visišką atitikimą (homologiją) tarp augalų ir gyvūnų ląstelių buvo dviejų nuostatų, kuriomis rėmėsi Schwanl, pasekmė. Jis, kartu su Schleidenu, pripažino, pirma, kad ląstelės yra tuščiaviduriai, vezikuliniai dariniai, ir, antra, kad abiejose gamtos karalystėse ląstelės kyla iš bestruktūrės neląstelinės medžiagos, esančios ląstelių viduje arba tarp jų; Schwann pastarąją pavadino citoblastema. 3. S. Katsnelsonas išreiškė paradoksalią ir kartu teisingą mintį, kad būtent šios klaidingos nuomonės apie ląstelių prigimtį ir jų atsiradimo būdą leido Schwannui įžvelgti jų panašumus augaluose ir gyvūnuose, o teisingesnis požiūris į gyvūnų ląsteles kaip į darinius, susidedančius iš granuliuotos medžiagos ir, kitaip nei augalų ląstelės, paprastai neturinčios membranų, atitraukė jį nuo augalų ir ląstelių idėjos, kurią sukūrė Purhom.
Schwann išreiškė ląstelių teoriją kaip platų biologinį apibendrinimą tokiais žodžiais: „Pozicijos, kad visiems organiniams dariniams yra bendras formavimosi principas ir kad ląstelių formavimasis yra toks..., vystymuisi galima suteikti ląstelių teorijos pavadinimą“.
Protoplazmos atradimas
Tolesnė ląstelių teorijos plėtra buvo susijusi su ląstelių vidinės sandaros tyrimais. Purkinet pagrindinę ląstelių medžiagą pavadino „protoplazma“, bent jau kalbant apie gyvūnų embrionus, o Dujardinas įvedė terminą „sarcoda“, kad apibūdintų šią pagrindinę medžiagą, kurią jis iš pradžių vadino paprasčiausių gyvūnų – šakniastiebių, žvynelių ir blakstienų – turiniu.
Kaip jau minėta 20 skyriuje, 30-ųjų pabaigoje ir 40-ųjų pradžioje buvo du požiūriai į pirmuonių struktūrą. X. Ehrenberg (1838) gynė idėją, kad blakstienas turi sudėtingą struktūrą, panašią į daugialąsčių gyvūnų struktūrą. Ehrenbergo klaida slypi tame, kad jis pernelyg tiesiai šviesiai palygino blakstienas su daugialąsčiais gyvūnais ir nesugebėjo nustatyti, kad daugybė jo aprašytų blakstienų „skrandžių“ iš tikrųjų yra nenuolatiniai dariniai, o atsirandančios ir išnykstančios virškinimo vakuolės. Vėliau, praėjus keliems dešimtmečiams po Ehrenbergo, buvo nustatyta, kad blakstienų struktūra iš tiesų gali būti labai sudėtinga.
Priešingai nei Ehrenbergas, Dujardinas gynė elementarią blakstienų ir kitų vienaląsčių organizmų struktūrą, kuri, jo nuomone, susideda iš sarkodo ir neturi jokių organų. Paprasčiausius iš kitų daugialąsčius gyvūnus atskyrė vokiečių zoologas K. Sieboldas, „Stuburių gyvūnų lyginamosios anatomijos vadovėlio“ (1848 m.) autorius; tačiau tik po M. Schulpe, A. Kölliker ir ypač E. Haeckel darbų buvo visuotinai pripažinta mintis, kad pirmuonių (Protozoa) kūną sudaro viena ląstelė, atitinkanti daugybę ląstelių, iš kurių yra pastatytas kitų gyvūnų kūnas, vadinamas daugialąsčiu.
Pusiau skysta, granuliuota medžiaga, kuri, pasak Dujardino, užpildo paprasčiausių gyvūnų kūną, buvo pastebėta ir augalų ląstelėse. Šį augalų ląstelių turinį laikotarpiu iki ląstelių teorijos sukūrimo atrado F. Meyenas ir M. Schleidenas, tačiau jie nematė jame gyvybinių ląstelės savybių nešėjo. Tai buvo padaryta vėliau, kai Hugo von Molas savo darbe „Apie sulčių judėjimą ląstelėje“ (1846), remdamasis stebėjimais, įrodė, kad protoplazma turi galimybę judėti savarankiškai. Mohlio pastebėjimus apie augalų ląsteles patvirtino F. Cohnas (1850) ir N. Pringsheimas (1854). Kohnas teigė, kad pagal optines, fizines ir chemines savybes capcode arba gyvūnų ląstelių susitraukianti medžiaga visiškai atitinka augalų ląstelių protoplazmą. F. Leydigas savo „Žmogaus ir gyvūnų histologijos vadovėlyje“ (1857) teigė, kad membranos, kuri anksčiau buvo laikoma esminiu ir esminiu ląstelės komponentu, dažnai gali nebūti, o pagrindiniai ląstelės struktūriniai komponentai yra protoplazma ir branduolys.
Pirmosios prielaidos apie ląstelių susidarymą
Vienas iš ląstelių teorijos pagrindų buvo Schleideno išsakyta ir Schwanno suvokta idėja apie laisvą ląstelių susidarymą iš bestruktūrės medžiagos, esančios ląstelių viduje (Schleideno nuomone) arba už jų ribų specialios ląsteles formuojančios medžiagos pavidalu, arba citoblastema (Schwanno nuomonė). Šios idėjos apie ląstelių formavimo būdą mažai skyrėsi nuo P. Turpin (1827) požiūrių šia tema, kuris manė, kad vidiniame ląstelės membranos paviršiuje atsirandantys grūdeliai virsta jaunomis ląstelėmis ir toks ląstelių formavimosi procesas gali kartotis neribotą laiką.
1833 m. Moll išreiškė tokį pat nepagrįstą požiūrį, kad naujos ląstelės „kyla... be organinio ryšio tarpusavyje ir su motinos organizmu... iš drumstos granuliuotos masės, suspenduotos ląstelių sultyse“.
Ląstelių dalijimosi atradimas
Kartu su Schleideno straipsniu, paskatinusiu Schwanną galvoti apie universalų ląstelių formavimo metodą ir tokiu būdu suvaidinusį svarbų vaidmenį kuriant ląstelių teoriją, buvo paskelbtas Mole darbas „Apie stomatų vystymąsi“ (1838), kuriame aprašomas ląstelių, skirtų stomatos apsauginėms ląstelėms formuoti, dalijimasis. Kaip matyti iš brėžinių minėtame darbe, Mohlas nematė branduolių nei stomato ląstelėse, nei Anthoceros sporų motininėse ląstelėse, kurių dalijimąsi jis aprašė po metų. 1940-ųjų pradžioje tikros žinios apie ląstelių atsiradimo būdą buvo tokios menkos, kad fantastiški šių reiškinių aprašymai nieko nestebina. Taigi, A. Griesbachas (1844) teigė, kad jaunos ląstelės vystosi iš senų ląstelių užuomazgų, laisvai plūduriuojančių suloje, o G. Karstenas (1843) pripažino endogeninę ląstelių kilmę pagal pakartotinio nuoseklaus kartų ląstelių „įterpimo“ viena į kitą tipą. Schleidenas ir Schwannas žinojo apie anksčiau paskelbtus Dumortier (1832) ir Molo (1835) darbus, kuriuose buvo aprašytas siūlinių dumblių ląstelių dauginimasis dalijimosi būdu, tačiau jie šiems aprašymams nesureikšmino.
Nuo 1940-ųjų pradžios botanikai (N. I. Zheleznovas, F. Ungeris, K. Nägeli) ir zoologai (R. Remak, A. Kölliker, N. A. Warnek) griežtai priešinosi Schleiden-Schwann ląstelių susidarymo teorijai. Jų tyrinėjimai parengė apibendrinimą, kurį aforizmo forma suformulavo garsus vokiečių patologas R. Virchow: omnis cellula e cellula [kiekviena ląstelė (ateina tik) iš ląstelės].
1. Kam priklauso ląstelės atradimas? Kas yra ląstelių teorijos autorius ir įkūrėjas? Kas papildė ląstelės teoriją principu: „Kiekviena ląstelė yra iš ląstelės“?
R. Virchow, R. Brown, R. Hooke, T. Schwann, A. van Leeuwenhoek.
Ląstelės atradimas priklauso R. Hukui.
R. Virchow papildė ląstelių teoriją principu „Kiekviena ląstelė yra iš ląstelės“.
2. Kokie mokslininkai labai prisidėjo prie idėjų apie ląstelę plėtojimo? Išvardykite kiekvieno pasiekimus.
● R. Hukas – ląstelės anga.
● A. van Leeuwenhoek – vienaląsčių organizmų, eritrocitų, spermatozoidų atradimas.
● J. Purkinė - branduolio atradimas gyvūno ląstelėje.
● R. Brownas – branduolio atradimas augalų ląstelėse, išvada, kad branduolys yra esminis augalo ląstelės komponentas.
● M. Schleidenas – įrodymas, kad ląstelė yra pagrindinis augalų struktūrinis vienetas.
● T. Schwann – išvada, kad visos gyvos būtybės susideda iš ląstelių, ląstelių teorijos sukūrimas.
● R. Virchow – ląstelės teorijos papildymas principu „Kiekviena ląstelė – iš ląstelės“.
3. Suformuluokite pagrindines ląstelės teorijos nuostatas. Koks ląstelių teorijos indėlis į gamtos mokslo pasaulio paveikslo kūrimą?
1. Ląstelė – elementarus gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas, turintis visus gyviems daiktams būdingus požymius ir savybes.
2. Visų organizmų ląstelės yra panašios savo struktūra, chemine sudėtimi ir pagrindinėmis gyvybinės veiklos apraiškomis.
3. Ląstelės susidaro dalijantis pirminę motininę ląstelę.
4. Daugialąsčiame organizme ląstelės specializuojasi atliekant funkcijas ir formuoja audinius. Organai ir organų sistemos yra sukurti iš audinių.
Ląstelių teorija padarė didelę įtaką biologijos raidai ir buvo daugelio biologinių disciplinų – embriologijos, histologijos, fiziologijos ir kt. – tolesnio vystymosi pagrindas. Pagrindinės ląstelių teorijos nuostatos išlaikė savo reikšmę iki šių dienų.
4. Naudodami žinias, įgytas studijuojant biologiją 6-9 klasėse, pavyzdžiais įrodykite ketvirtosios ląstelės teorijos pozicijos pagrįstumą.
Pavyzdžiui, žmogaus plonosios žarnos vidinės (gleivinės) membranos sudėtis apima epitelio ląsteles, kurios užtikrina maistinių medžiagų įsisavinimą ir atlieka apsauginę funkciją. Liaukų epitelio ląstelės išskiria virškinimo fermentus ir kitas biologiškai aktyvias medžiagas. Vidurinę (raumeninę) membraną sudaro lygiųjų raumenų audinys, kurio ląstelės atlieka motorinę funkciją, sukeldamos maisto masės maišymąsi ir judėjimą storosios žarnos link. Išorinį apvalkalą sudaro jungiamasis audinys, kuris atlieka apsauginę funkciją ir užtikrina plonosios žarnos pritvirtinimą prie užpakalinės pilvo sienelės. Taigi plonąją žarną formuoja įvairūs audiniai, kurių ląstelės yra specializuotos atlikti tam tikras funkcijas. Savo ruožtu plonoji žarna kartu su kitais organais (stemple, skrandžiu ir kt.) sudaro žmogaus virškinimo sistemą.
Lapo odos integumentinės ląstelės atlieka apsauginę funkciją. Apsauginės ir šoninės ląstelės sudaro stomatinius aparatus, kurie užtikrina transpiraciją ir dujų mainus. Chlorofilą turinčios parenchimos ląstelės vykdo fotosintezę.
Ląstelės branduolio atradimas. Schleidenas ir jo citogenezės teorija
Lapų gyslų sudėtis apima pluoštus, suteikiančius mechaninį stiprumą, ir laidžių audinių, kurių elementai užtikrina tirpalų transportavimą. Vadinasi, lapą (augalo organą) formuoja skirtingi audiniai, kurių ląstelės atlieka tam tikras funkcijas.
5. Iki 1830 m buvo plačiai manoma, kad ląstelės yra „maišeliai“ su maistingomis sultimis, o jos apvalkalas buvo laikomas pagrindine ląstelės dalimi. Kokia gali būti šios ląstelių idėjos priežastis? Kokie atradimai prisidėjo prie idėjų apie ląstelių struktūrą ir funkcionavimą pasikeitimo?
To meto didinamoji mikroskopų galia neleido detaliai ištirti vidinio ląstelių turinio, tačiau jų membranos buvo aiškiai atskiriamos. Todėl mokslininkai pirmiausia atkreipė dėmesį į ląstelių formą ir jų membranų struktūrą, o vidinis turinys buvo laikomas „maistingomis sultimis“.
J. Purkine (paukščių kiaušinyje atrado branduolį, įvedė „protoplazmos“ sąvoką) ir R. Browno (apibūdino branduolį augalų ląstelėse, priėjo prie išvados, kad tai yra nepakeičiama augalo ląstelės dalis) darbai pirmiausia prisidėjo prie vyraujančių idėjų apie ląstelių sandarą ir funkcionavimą pasikeitimo.
6. Įrodykite, kad būtent ląstelė yra gyvų organizmų elementarus struktūrinis ir funkcinis vienetas.
Ląstelė yra atskira, mažiausia struktūra, turinti visus pagrindinius gyvo daikto bruožus: medžiagų apykaitą ir energiją, savireguliaciją, dirglumą, gebėjimą augti, vystytis ir daugintis, kaupti paveldimą informaciją ir dalijimosi metu perduoti ją dukterinėms ląstelėms. Atskiruose ląstelės komponentuose visos šios savybės agregate nepasireiškia. Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių; už ląstelės ribų gyvybės nėra. Todėl ląstelė yra elementarus gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas.
7*. Daugumos augalų ir gyvūnų ląstelių matmenys yra 20-100 mikronų, t.y. ląstelės yra gana mažos struktūros. Kas lemia mikroskopinį ląstelių dydį? Paaiškinkite, kodėl augalai ir gyvūnai susideda ne iš vienos (ar kelių) didžiulių ląstelių, o iš daugybės mažų.
Kad išlaikytų gyvybę, ląstelė turi nuolat keistis medžiagomis su aplinka. Ląstelės poreikį aprūpinti maistinėmis medžiagomis, deguonimi, išskirti galutinius apykaitos produktus lemia jos tūris, o nuo paviršiaus ploto priklauso medžiagų transportavimo intensyvumas. Taigi, didėjant ląstelių dydžiui, jų poreikiai auga proporcingai tiesinio dydžio (x) kubui (x3), o medžiagų pernešimas „atsilieka“, nes didėja proporcingai kvadratui (x2). Dėl to ląstelėse slopinamas gyvybės procesų greitis. Todėl dauguma ląstelių yra mikroskopinio dydžio.
Augalai ir gyvūnai yra sudaryti iš daug mažų ląstelių, o ne iš vienos (ar kelių) didelių, nes:
● Ląstelės „palankiai“ yra mažo dydžio (to priežastis aprašyta ankstesnėje pastraipoje).
● Vienos ar kelių ląstelių nepakaktų, kad atliktų visas specifines funkcijas, kurios yra tokių labai organizuotų organizmų, kaip augalai ir gyvūnai, gyvavimo pagrindas. Kuo aukštesnis gyvo organizmo organizavimo lygis, tuo daugiau ląstelių tipų įeina į jo sudėtį ir tuo ryškesnė ląstelių specializacija.
● Daugialąsčiame organizme ląstelių sudėtis nuolat atnaujinama – ląstelės miršta, o jas keičia kitos. Vienos (ar kelių) didžiulių ląstelių mirtis lemtų viso organizmo mirtį.
* Žvaigždute pažymėtos užduotys reikalauja, kad mokiniai iškeltų įvairias hipotezes. Todėl dėstytojas, skirdamas pažymį, turėtų susikoncentruoti ne tik į čia pateiktą atsakymą, bet atsižvelgti į kiekvieną hipotezę, įvertindamas mokinių biologinį mąstymą, jų samprotavimų logiką, minčių originalumą ir pan.. Po to patartina mokinius supažindinti su pateiktu atsakymu.
Daškovas M.L.
Pirmasis žmogus, pamatęs ląsteles, buvo anglų mokslininkas Robertas Hukas(mums žinoma Huko dėsnio dėka). IN 1665 m bando išsiaiškinti kodėl Kamštienos medis taip gerai plaukia, Hooke'as pradėjo tirti plonas kamštienos dalis, naudodamas patobulintą mikroskopu. Jis išsiaiškino, kad kamštiena buvo padalinta į daugybę mažyčių celių, kurios jam priminė vienuolines ląsteles, ir pavadino šias ląsteles (anglų kalba cell reiškia „ląstelė, ląstelė, ląstelė“). IN 1675 m italų gydytojas M. Malpighi, ir į 1682 m– anglų botanikas N. Gru patvirtino augalų ląstelių struktūrą. Jie pradėjo kalbėti apie ląstelę kaip apie „maistingų sulčių pripildytą burbulą“. IN 1674 m olandų meistras Anthony van Leeuwenhoekas(Antonas van Leeuwenhoekas, 1632 -1723 ) mikroskopu pirmą kartą vandens laše pamačiau „gyvūnus“ judančius gyvus organizmus ( blakstienas, ameba, bakterijos). Leeuwenhoekas taip pat pirmą kartą stebėjo gyvūnų ląsteles - eritrocitai Ir spermatozoidai. Taigi iki XVIII amžiaus pradžios mokslininkai žinojo, kad esant dideliam padidinimui augalai turi ląstelinę struktūrą, ir pamatė kai kuriuos organizmus, kurie vėliau buvo pavadinti vienaląsčiais. IN 1802 -1808 metų prancūzų tyrinėtojas Charlesas Francois Mirbelis nustatė, kad visi augalai susideda iš audinių, kuriuos sudaro ląstelės. J. B. Lamarkas V 1809 m išplėtė Mirbelio idėją apie ląstelių struktūrą ir gyvūnų organizmams. 1825 m. čekų mokslininkas J. Purkinė atrado paukščių kiaušinių ląstelės branduolį, o in 1839 sugalvojo terminą protoplazma“. 1831 m. anglų botanikas R. Brownas pirmą kartą aprašė augalo ląstelės branduolį, o 1833 m nustatyta, kad branduolys yra esminė augalo ląstelės organelė. Nuo tada pagrindinis dalykas organizuojant ląsteles yra ne membrana, o turinys. ląstelių teorija organizmų struktūra susiformavo m 1839 m vokiečių zoologas T. Schwannom Ir M. Schleidenas ir įtraukė tris nuostatas. 1858 metais Rudolfas Virchovas papildė dar viena nuostata, tačiau jo idėjose buvo nemažai klaidų: pavyzdžiui, jis manė, kad ląstelės yra silpnai sujungtos viena su kita ir kiekviena egzistuoja „savaime“. Tik vėliau pavyko įrodyti ląstelių sistemos vientisumą. IN 1878 m Rusijos mokslininkai I. D. Čistjakovas atviras mitozė augalų ląstelėse; V 1878 m W. Flemmingas ir PI Peremezhko atranda mitozę gyvūnams. IN 1882 m V. Flemmingas stebi mejozę gyvūnų ląstelėse, o in 1888 m E Strasburger – daržovėje.
18. ląstelių teorija- vienas iš labiausiai pripažintų biologinės apibendrinimai, patvirtinantys pasaulio sandaros ir raidos principo vienovę augalai, gyvūnai ir kiti gyvi organizmai ląstelių struktūra, kuriame ląstelė laikoma bendru gyvų organizmų struktūriniu elementu.
19.Pagrindinės ląstelės teorijos nuostatos
Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias pagrindines nuostatas:
Nr.1 Ląstelė – gyvų organizmų sandaros, gyvybinės veiklos, augimo ir vystymosi vienetas, už ląstelės ribų gyvybės nėra;.
Nr. 2 Ląstelė yra viena sistema, susidedanti iš daugelio elementų, kurie yra natūraliai sujungti vienas su kitu, atstovaujantys tam tikrą vientisą darinį;
Nr. 3 Visų organizmų ląstelės yra panašios savo chemine sudėtimi, struktūra ir funkcijomis;
#4 Naujos ląstelės susidaro tik pasidalijus pirminėms ląstelėms;
№5 Daugialąsčių organizmų ląstelės formuoja audinius, organus iš audinių. Viso organizmo gyvenimą lemia jį sudarančių ląstelių sąveika;
№6 Daugialąsčių organizmų ląstelės turi pilną genų rinkinį, tačiau skiriasi viena nuo kitos tuo, kad turi skirtingas genų grupes, dėl ko atsiranda morfologinė ir funkcinė ląstelių įvairovė – diferenciacija.
Ląstelių teorijos raida XIX amžiaus antroje pusėje
Nuo 1840-ųjų ląstelės tyrimas buvo visos biologijos dėmesio centre ir sparčiai vystėsi, virsdamas savarankiška mokslo šaka – citologija.
Tolesniam ląstelių teorijos vystymuisi buvo būtinas jos išplėtimas į protistus (protozusus), kurie buvo pripažinti laisvai gyvenančiomis ląstelėmis (Siebold, 1848).
Šiuo metu keičiasi ląstelės sudėties idėja. Išaiškinta antrinė ląstelės membranos, kuri anksčiau buvo pripažinta svarbiausia ląstelės dalimi, svarba, išryškinama protoplazmos (citoplazmos) ir ląstelės branduolio (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig, Huxley) svarba, kuri savo išraišką rado M. Schulze pateiktame ląstelės apibrėžime18:
Ląstelė yra protoplazmos gabalėlis, kurio viduje yra branduolys.
1861 m. Brucco pateikia teoriją apie sudėtingą ląstelės struktūrą, kurią jis apibrėžia kaip „elementarų organizmą“, paaiškina ląstelių susidarymo iš bestruktūrės medžiagos (citoblastemos) teoriją, kurią toliau plėtojo Schleidenas ir Schwannas. Nustatyta, kad naujų ląstelių formavimosi būdas yra ląstelių dalijimasis, kurį pirmasis Mole ištyrė ant siūlinių dumblių. Paneigiant citoblastemos teoriją apie botaninę medžiagą, svarbų vaidmenį suvaidino Negeli ir N. I. Zhele tyrimai.
Audinių ląstelių dalijimąsi gyvūnuose 1841 m. atrado Remarkas. Paaiškėjo, kad blastomerų suskaidymas yra vienas po kito einančių padalijimų (Bishtyuf, N. A. Kelliker). Idėją apie visuotinį ląstelių dalijimosi plitimą kaip būdą formuotis naujoms ląstelėms R. Virchow fiksuoja aforizmo forma:
„Omnis cellula ex cellula“. Kiekviena ląstelė iš ląstelės.
Ląstelių teorijos raidoje XIX amžiuje iškyla aštrių prieštaravimų, atspindinčių dvilypį ląstelių teorijos pobūdį, susiformavusią mechanistinės gamtos sampratos rėmuose. Jau Schwann bandoma laikyti organizmą ląstelių suma. Ši tendencija ypač išplėtota Virchow „Ląstelių patologijoje“ (1858).
Virchow darbas turėjo dviprasmišką poveikį ląstelių mokslo raidai:
Jis išplėtė ląstelių teoriją į patologijos sritį, kuri prisidėjo prie ląstelių doktrinos universalumo pripažinimo. Virchow darbas įtvirtino Schleideno ir Schwanno citoblastemos teorijos atmetimą, atkreipė dėmesį į protoplazmą ir branduolį, pripažintus svarbiausiomis ląstelės dalimis.
Virchow nukreipė ląstelių teorijos vystymąsi grynai mechanistinio organizmo aiškinimo keliu.
Virchow iškėlė ląsteles į savarankiškos būtybės lygį, dėl ko organizmas buvo laikomas ne visuma, o tiesiog ląstelių suma.
XXamžiaus
Nuo XIX amžiaus antrosios pusės ląstelių teorija įgavo vis labiau metafizinį pobūdį, kurį sustiprino Ferworn's Cellular Physiology, kuris bet kokį fiziologinį procesą, vykstantį kūne, laikė paprasta atskirų ląstelių fiziologinių apraiškų suma. Šios ląstelių teorijos raidos pabaigoje atsirado mechanistinė „ląstelinės būsenos“ teorija, kurią, be kita ko, palaikė Haeckelis. Pagal šią teoriją kūnas lyginamas su valstybe, o jo ląstelės – su piliečiais. Tokia teorija prieštaravo organizmo vientisumo principui.
Mechanistinė ląstelių teorijos raidos kryptis buvo aštriai kritikuojama. 1860 metais I. M. Sechenovas kritikavo Virchovo idėją apie ląstelę. Vėliau ląstelių teoriją kritiškai vertino kiti autoriai. Rimčiausius ir esminius prieštaravimus pateikė Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Čekų histologas Studnička (1929, 1934) plačiai kritikavo ląstelių teoriją.
1950-aisiais sovietų biologas O. B. Lepešinskaja, remdamasi savo tyrimų duomenimis, iškėlė „naują ląstelių teoriją“, o ne „virchovianizmą“. Jis buvo pagrįstas idėja, kad ontogenezės metu ląstelės gali išsivystyti iš kokios nors neląstelinės gyvos medžiagos. Kritiškai patikrinus faktus, kuriuos O. B. Lepeshinskaya ir jos šalininkai pateikė kaip jos pateiktos teorijos pagrindą, nepatvirtino duomenų apie ląstelių branduolių vystymąsi iš „gyvos medžiagos“ be branduolio.
Šiuolaikinė ląstelių teorija
Šiuolaikinė ląstelių teorija remiasi tuo, kad ląstelių struktūra yra pagrindinė gyvybės egzistavimo forma, būdinga visiems gyviems organizmams, išskyrus virusai. Ląstelių struktūros tobulinimas buvo pagrindinė tiek augalų, tiek gyvūnų evoliucinio vystymosi kryptis, o ląstelių struktūra tvirtai laikėsi daugumoje šiuolaikinių organizmų.
Kartu reikėtų iš naujo įvertinti dogmatines ir metodologiškai neteisingas ląstelių teorijos nuostatas:
Ląstelių struktūra yra pagrindinė, bet ne vienintelė gyvybės egzistavimo forma. Virusai gali būti laikomi neląstelinėmis gyvybės formomis. Tiesa, gyvybės požymius (medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis ir kt.) jie rodo tik ląstelių viduje, išorėje virusas yra sudėtinga cheminė medžiaga. Daugumos mokslininkų nuomone, savo kilme virusai yra susiję su ląstele, yra jos genetinės medžiagos dalis, „laukiniai“ genai.
Paaiškėjo, kad yra dviejų tipų ląstelės – prokariotinės (bakterijų ir archebakterijų ląstelės), neturinčios membranomis ribojamo branduolio, ir eukariotinės (augalų, gyvūnų, grybų ir protistų ląstelės), turinčios branduolį, apsuptą dviguba membrana su branduolio poromis. Yra daug kitų skirtumų tarp prokariotinių ir eukariotinių ląstelių. Dauguma prokariotų neturi vidinių membraninių organelių, o dauguma eukariotų turi mitochondrijas ir chloroplastus. Remiantis simbiogenezės teorija, šios pusiau autonominės organelės yra bakterijų ląstelių palikuonys. Taigi eukariotinė ląstelė yra aukštesnio lygio organizuotumo sistema, ji negali būti laikoma visiškai homologiška bakterinei ląstelei (bakterinė ląstelė yra homologiška vienai žmogaus ląstelės mitochondrijai). Taigi visų ląstelių homologija buvo sumažinta iki uždaros išorinės membranos iš dvigubo fosfolipidų sluoksnio (archebakterijose ji turi skirtingą cheminę sudėtį nei kitose organizmų grupėse), ribosomos ir chromosomos - paveldima medžiaga DNR molekulių pavidalu, sudarančių kompleksą su baltymais. Tai, žinoma, nepaneigia bendros visų ląstelių kilmės, kurią patvirtina jų cheminės sudėties bendrumas.
Ląstelių teorija laikė organizmą ląstelių suma, o gyvybines organizmo apraiškas ištirpdė jį sudarančių ląstelių gyvybinių apraiškų sumoje. Taip buvo ignoruojamas organizmo vientisumas, visumos modelius pakeitė dalių suma.
Laikydama ląstelę universaliu struktūriniu elementu, ląstelių teorija audinių ląsteles ir gametas, protistus ir blastomerus laikė visiškai homologinėmis struktūromis. Ląstelės sąvokos pritaikymas protistams yra diskutuotinas ląstelių mokslo klausimas ta prasme, kad daugelis sudėtingų daugiabranduolių protistų ląstelių gali būti laikomos viršląstelinėmis struktūromis. Audinių ląstelėse, lytinėse ląstelėse, protistuose pasireiškia bendra ląstelių organizacija, išreikšta morfologine karioplazmos izoliacija branduolio pavidalu, tačiau šios struktūros negali būti laikomos kokybiškai lygiavertėmis, atsižvelgiant į visas jų specifines savybes už „ląstelės“ sąvokos ribų. Visų pirma, gyvūnų ar augalų lytinės ląstelės yra ne tik daugialąsčio organizmo ląstelės, bet ir ypatinga haploidinė jų gyvavimo ciklo karta, turinti genetinių, morfologinių, o kartais ir ekologinių ypatybių ir kuriai veikia nepriklausomas natūralios atrankos veiksmas. Tuo pačiu metu beveik visos eukariotinės ląstelės neabejotinai turi bendrą kilmę ir homologinių struktūrų rinkinį - citoskeleto elementus, eukariotų tipo ribosomas ir kt.
Dogminė ląstelių teorija ignoravo neląstelinių kūno struktūrų specifiką arba netgi pripažino jas, kaip tai padarė Virchow, kaip negyvas. Tiesą sakant, be ląstelių, kūnas turi daugiabranduolines supraląstelines struktūras ( sincitija, simpplastai) ir branduolio neturinti tarpląstelinė medžiaga, kuri turi savybę metabolizuotis ir todėl yra gyva. Nustatyti jų gyvybinių pasireiškimų specifiškumą ir reikšmę organizmui yra šiuolaikinės citologijos uždavinys. Tuo pačiu metu tiek daugiabranduolinės struktūros, tiek tarpląstelinė medžiaga atsiranda tik iš ląstelių. Daugialąsčių organizmų sincitijos ir simpplastai yra pirminių ląstelių susiliejimo produktas, o ekstraląstelinė medžiaga – jų sekrecijos produktas, t.y. jis susidaro dėl ląstelių metabolizmo.
Dalies ir visumos problemą metafiziškai išsprendė ortodoksinė ląstelių teorija: visas dėmesys buvo perkeltas į organizmo dalis – ląsteles arba „elementarinius organizmus“.
Organizmo vientisumas yra natūralių, materialių santykių, kurie yra gana prieinami tyrimams ir atskleidimui, rezultatas. Daugialąsčio organizmo ląstelės nėra individai, galintys egzistuoti savarankiškai (vadinamosios ląstelių kultūros už organizmo ribų yra dirbtinai sukurtos biologinės sistemos). Paprastai tik tos daugialąstės ląstelės, kurios sukuria naujus individus (gametas, zigotas ar sporas) ir gali būti laikomos atskirais organizmais, gali savarankiškai egzistuoti. Ląstelė negali būti atplėšta nuo aplinkos (kaip, tiesą sakant, bet kuri gyva sistema). Viso dėmesio sutelkimas į atskiras ląsteles neišvengiamai veda prie susivienijimo ir mechaninio organizmo kaip dalių sumos supratimo.
Išvalyta nuo mechanizmo ir papildyta naujais duomenimis, ląstelių teorija išlieka vienu iš svarbiausių biologinių apibendrinimų.
– elementarus visų gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas.Gali egzistuoti kaip atskiras organizmas (bakterijos, pirmuonys, dumbliai, grybai), ir kaip daugialąsčių gyvūnų, augalų ir grybų audinių dalis.
Ląstelės tyrimo istorija. Ląstelių teorija.
Gyvybinę organizmų veiklą ląstelių lygmenyje tiria citologijos arba ląstelių biologijos mokslas. Citologijos, kaip mokslo, atsiradimas yra glaudžiai susijęs su ląstelių teorijos, plačiausio ir svarbiausio iš visų biologinių apibendrinimų, sukūrimu.
Ląstelės tyrimo istorija neatsiejamai susijusi su tyrimo metodų raida, pirmiausia su mikroskopinės technologijos raida. Anglų fizikas ir botanikas Robertas Hukas (1665) pirmą kartą panaudojo mikroskopą augalų ir gyvūnų audinių tyrimams. Tyrinėdamas šeivamedžio kamščio pjūvį, jis rado atskiras ertmes – ląsteles arba ląsteles.
1674 metais garsus olandų tyrinėtojas Anthony de Leeuwenhoekas patobulino mikroskopą (padidino jį 270 kartų), vandens laše aptiko vienaląsčius organizmus. Jis apnašose atrado bakterijas, aptiko ir aprašė eritrocitus, spermatozoidus, iš gyvūnų audinių aprašė širdies raumens struktūrą.
- 1827 – kiaušinį atrado mūsų tautietis K. Baeris.
- 1831 – anglų botanikas Robertas Braunas aprašė augalų ląstelėse esantį branduolį.
- 1838 – vokiečių botanikas Matthias Schleidenas iškėlė idėją, kad augalų ląstelės yra identiškos savo vystymosi požiūriu.
- 1839 – vokiečių zoologas Theodor Schwann padarė galutinį apibendrinimą, kad augalų ir gyvūnų ląstelės turi bendrą struktūrą. Savo darbe „Mikroskopiniai gyvūnų ir augalų struktūros ir augimo atitikimo tyrimai“ suformulavo ląstelių teoriją, pagal kurią ląstelės yra gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis pagrindas.
- 1858 – vokiečių patologas Rudolf Virchow patologijos srityje pritaikė ląstelių teoriją ir papildė ją svarbiomis nuostatomis:
1) nauja ląstelė gali atsirasti tik iš ankstesnės ląstelės;
2) žmogaus ligos yra pagrįstos ląstelių struktūros pažeidimu.
Šiuolaikinė ląstelių teorija apima tris pagrindines nuostatas:
1) ląstelė – elementarus struktūrinis, funkcinis ir genetinis visų gyvų daiktų vienetas – pirminis gyvybės šaltinis.
2) dėl ankstesnių dalijimosi susidaro naujos ląstelės; ląstelė yra elementarus gyvo daikto vystymosi vienetas.
3) daugialąsčių organizmų struktūriniai ir funkciniai vienetai yra ląstelės.
Ląstelių teorija turėjo vaisingą poveikį visoms biologinių tyrimų sritims.