Клеточная теория в современной интерпретации

· клетка - универсальная элементарная единица живого;

· клетки всех организмов принципиально сходны по своему строениию, функции и химическому строению;

· Клетки размножаются только путем деления исходной клетки;

· Клетки хранят и перерабатывают генетическую информацию;

· Многоклеточные организмы являются сложными клеточными ансамблями, образующими сложные системы;

· Именно благодаря деятельности клеток в сложных организмах осуществляется рост, развитие, обмен веществ и энергии.

Р. Вирхов считал, что: «Клетка – есть последний морфологический элемент всех живых тел, и мы не имеем права искать настоящей жизнедеятельности вне ее» 1858 г.

Клетка была открыта во второй половине XVII в. Особенно интенсивно изучение клетки развернулось во второй половине XIX в. в связи с соз­данием клеточной теории. Клеточный уровень исследования сделался ве­дущим принципом важнейших биологических дисциплин. Уже в 1858 г. вышла в свет «Клеточная патология» Р. Вирхова, а в 1895 г.— «Клеточ­ная физиология» М. Ферворна. В последней четверти XIX в. изучению клетки посвятила себя целая плеяда первоклассных исследователей — Г. Фоль, О. Бючли, О. Гертвиг, Э. ван Бенеден, В. Флемминг, Э. Страсбургер, Ж. Карнуа и многие другие. Благодаря их работам было де­тально изучено строение клеточного ядра, проведен цитологический анализ таких важнейших биологических процессов, как митоз, мейоз, оплодотво­рение. Однако, цитологии как самостоятельной научной дисциплины еще не существовало, поскольку во всех этих исследованиях клетка рассмат­ривалась только в качестве составного элемента организма.

В целом, цитология – наука достаточно молодая. Из среды других биологических наук она выделилась только сто лет назад. Впервые обощенные сведения о строении клеток были сделаны в книге Ж.Б. Карнуа «Биология клетки», вышедшей в 1884 г.

Однако именно к концу XIX в. относится пробуждение специального интереса к клетке как самостоятельной единице, имеющей общебиологи­ческое значение, так как, с одной стороны, обнаружилось, что клетки обладают рядом общих свойств независимо от их происхождения, а с дру­гой стороны, выяснилось, что разные клетки в зависимости от выполняе­мой ими функции имеют неодинаковые строение и свойства. К углублен­ному изучению клетки, ее внутренних структур побуждали, в частности, интересы зарождавшейся генетики, искавшей конкретный материальный субстрат наследственности.

Очень важным открытием, фактически изменившем все представления о клетке – явилось в цитологии появление электронного микроскопа. Проектирование и конструирование электронного микроскопа пришлось на коней 30-х годов и связано с именами немецких физиков – Ф.Вольф, М. Кнолль, Э. Руска, Э. Бюхе, Г. Иохансон). Применение электронного микроскопа привело к коренной перестройке классических представлений не только о строении клетки, но и о ходе многих цитофизиологических процессов.

Наибольший успех дает применение методов электронной микроскопии в сочетании с методами авторадиографии и методов цитохимии, так как это сочетание позволяет определять местонахождение клеточных ферментов, из чего можно получить информацию о путях клеточного метаболизма.

И, наконец, следующая веха в истории цитологии связана с ее синтезом с достижениями молекулярной биологии.

Развитие биохимии, биофизики, генетики, цитохимии, многих разделов микробиологии и вирусологии примерно к началу 40-х годов XX в. вплот­ную подвело к изучению жизненных явлений на молекулярном уровне. Успехи, достигнутые этими науками, одновременно и с разных сторон привели к осознанию того факта, что именно на молекулярном уровне функционируют основные управляющие системы организма и что даль­нейший прогресс этих наук будет зависеть от раскрытия биологических функций молекул, составляющих тела организмов, их участия в синтезе и распаде, взаимных превращениях и репродукции соединений в клетке, а также присходящего при этом обмена энергией и информацией. Так яа стыке этих биологических дисциплин с химией и физикой возникла совершенно новая отрасль — молекулярная биология.

В отличие от биохимии, внимание современной молекулярной био­логии сосредоточено преимущественно на изучении структуры и функ­ции важнейших классов биополимеров — белков и нуклеиновых кислот, первые из которых определяют самую возможность протекания обмен-пых реакций, а вторые — биосинтез специфических белков. Понятно поэ­тому, что провести четкое разграничение молекулярной биологии и био­химии, соответствующих разделов генетики, микробиологии и вирусоло­гии невозможно.

Возникновение молекулярной биологии было тесно связано с разработ­кой новых методов исследования, о которых уже говорилось в соответст­вующих главах. Наряду с развитием электронной микроскопии и других методов микроскопической техники большую роль сыграли разработан­ные в 50-х годах методы фракционирования клеточных элементов. Они основывались на усовершенствованных методах дифференциального цент­рифугирования (А. Клод, 1954). К этому времени уже имелись доволь­но надежные методы выделения и фракционирования биополимеров. Сюда относится, в частности, предложенный А. Тизелиусом (1937; Нобелев­ская премия, 1948) метод фракционирования белков при помощи электро­фореза, методы выделения и очистки нуклеиновых кислот (Е. Кей, А. Дауне, М. Севаг, А. Мирский и др.).

Основные вехи применения достижений молекулярной биологии в цитологии связаны с созданием таких теорий и молекулярных моделей как: молекулярные модели строения плазматической мембраны (Дэниэлли, Дэвсон; Робертсон, Синджер и Николс) → гипотеза потока дифференцирующихся мембран (Де Дюв), а также гипотеза большой мембраны Робертсона;

Ряд гипотез и моделей, касающихся строения и механизмов функционирования генетической программы:

Молекулярная модель ДНК (Уотсон и Крик); м. модель хроматина или нуклеосомная модель; гипотезы о механизмах регуляции активности генов (Жакоб, Моно и Львов); синтез белка и морфология рибосом - Спирин и др.

Жизненный цикл клетки – Говард и Пелк.

За последние 30-40 лет цитология превратилась из описательно-морфологической науки в науку экспериментальную, ставящую задачи изучения физиологии клетки.

История микроскопических исследований в России

Начинается с 1725 года- года основания Российской академии наук в санкт-Петербурге Петром 1. При академии была оптическая мастерская, в которой изготовлялись первые отечественные микроскопы. по конструкции Эйлера.

1759-1769 гг. Каспар Фридрих Вольф, немецкий академик, который в России написал диссертацию «Теория развития» животных и растений. Исследовал эмбриональное развитие цыпленка и занимался анатомией растений.

1740-1796 гг. М.М. Тереховский, русский врач и натуралист – экспериментально доказал невозможность самозарождения простейших из ила и грязи.

1748-1795 гг. А.М. Шумлянский, русский врач и гистолог – исследовал в 1788 г. микроскопическое строение почек (капсула Шумлянского-Боумена). Основоположник отечественной гистологии.

1774 – 1790 гг. теоретическая разработка ахроматического микроскопа Эйлером, модель создал Эпинус.