Введение
1. Выдающиеся микроскописты
2. Основоположники клеточной теории
3. Современные положения клеточной теории и ее значение
4. Методы изучения клеток. Многообразие клеток
5. Основные этапы создания и развития клеточной теории
Список литературы

Введение

Человечество всегда стремилось узнать, что такое жизнь, живое. Одним из шагов человечества в познании тайн живого стало изучение клетки, образующей живой организм. Начало этого процесса положено сравнительно недавно, конечно, по историческим меркам. Оно стало возможным только с развитием методов исследования, прежде всего с развитием микроскопии. Первый простой микроскоп появился в Голландии в конце ХVI в. Состоял он из трубы, прикрепленной к подставке, и имел два увеличительных стекла. Считают, что изобрели его в 1590-1610 гг. Ганс и Захариус Янсены - голландские мастера оптики. Прибор этот больше считали игрушкой. Кто же мог тогда предположить, что он сулит величайшие открытия!

1. Выдающиеся микроскописты

2. Основоположники клеточной теории

Таким образом, в 30-х гг. XIX в. были накоплены конкретные представления о структурной организации клетки. Немецкий зоолог Теодор Шванн (1810-1882) стал первым ученым, который обобщил все эти знания и пришел к выводу, что клетка является тем микроскопическим элементом, из которого состоят все живые организмы. Чтобы убедиться в этом, Т. Шванн пригласил к сотрудничеству своего друга, немецкого ботаника Матиаса Шлейдена (1804-1881). Ознакомившись с трудами М. Шлейдена, Т. Шванн пришел к выводу, что как растения, так и животные построены на одинаковой основе, что принцип строения клеток у них одинаков.
Ученые чрезвычайно долго при помощи микроскопа проверяли правильность своих предположений. Когда все сомнения были устранены, Т. Шванн в 1839 г. опубликовал труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». Труд вызвал переворот в биологии и сделал известными фамилии обоих ученых. Так была разработана одна из самых важных биологических теорий, получившая название клеточной теории. Основную роль в этом крупном открытии XIX столетия сыграл Т. Шванн, но часть заслуг принадлежит также М. Шлейдену. Главная идея этого открытия потрясающе проста: жизнь сосредоточена в клетках. В основе этой теории следующие положения:

Как растениям, так и животным свойственно единство строения;
- в основе структуры всех организмов находится клетка;
- образование все новых и новых клеток - это принцип роста и развития растений и животных;
- клетка является элементарной биологической единицей;
- организм в целом есть сумма образовавших его клеток.

Положения эти могут формулироваться по-разному в разных источниках, но смысл их одинаков - тайна жизни заключена в клетках. Кто же эти люди, принесшие человечеству эту знаменитую теорию?
Матиас Якоб Шлейден, выдающийся немецкий ботаник, родился 5 апреля 1804 г. в Гамбурге. Здесь же он и учился в гимназии. В 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, закончил его с отличием, но адвокатом не стал. Заинтересовался биологией, медициной, философией и изучал их в Геттингенском университете. Больше всего увлекался физиологией и ботаникой - и опубликовал много трудов по этим наукам. Был мрачным, раздражительным человеком, склонным к спорам, но вместе с тем очень трудолюбивым, творческим деятелем. Как человек прогрессивный, опубликовал множество научно-популярных работ. В одной из книг он представил свою теорию возникновения клеток из материнской клетки.
Работа Матиаса Шлейдена послужила толчком для Теодора Шванна к занятию длительными и тщательными микроскопическими исследованиями, которые, в конечном итоге, доказали единство клеточного строения всего органического мира. Основной труд Матиаса Шлейдена «Основы научной ботаники» (Лейпциг, 2 тома) был опубликован в 1842-1843 гг. и оказал огромное влияние на изменение взглядов на морфологию растений с точки зрения их онтогенеза, т. е. индивидуального развития. В конце своей жизни Шлейден увлекся антропологией, желая познать тайны происхождения человека. Как мы видим, деятельность и имя Матиаса Шлейдена неразрывно связаны с именем другого немецкого ученого - Теодора Шванна, с которым он примерно с 1837 г. вел совместные микроскопические исследования.
Теодор Шванн родился 7 декабря 1810 г. в Нейсе. Учился в Боннском университете, затем в Кельне, Вюрцбурге, Берлинском анатомическом институте. Спектр его научных изысканий очень широк. Например, в 1836 г. он открыл пепсин и установил его ферментативную активность при переваривании белков. Или другая сторона его деятельности: он заинтересовался вопросом о возможности самозарождения жизни - и изучал процессы гниения и брожения, деятельность низших грибков. Проделал огромное количество микроскопических исследований. Установил клеточное строение хорды, мышц, хряща, стенок кровеносных сосудов, описал тонкую оболочку, окружавшую нервные волокна (она получила название шванновской оболочки).
Познакомившись с работами М. Шлейдена о развитии растительных клеток, Шванн, как зоолог, пришел к выводу, что животные клетки развиваются подобным образом и имеют сходное строение. В 1839 г. Шванн, обобщив свои идеи, идеи ботаника М. Шлейдена и других ученых, публикует свою основную работу «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в которой он окончательно доказал клеточную теорию строения организмов, потрясшую ученый мир и ставшую одной из основополагающих теорий XIX в. В дальнейшем Т. Шванн возглавлял кафедру физиологии в Льеже и вел исследования в разных отраслях биологии. Умер Теодор Шванн 14 января 1882 г. в Кельне.
Идея строения организмов из клеток занимает умы многих ученых. Одним из исследователей клеток был К. М. Бэр.
Карл Максимович Бэр (1792-1876) очень заинтересовался проблемой развития оплодотворенной яйцеклетки в зародыше. Начал он свои поиски с исследования яйцеклеток млекопитающих. В 1827 г. он опубликовал работу об открытии яйцеклетки в яичнике собаки. Затем он эти опыты перенес на самок кроликов, овец, кошек, мышей. Он же первый обнаружил женские яйцеклетки. К. М. Бэр изучил развитие огромного количества зародышей, что позднее дало ему возможность создать основы новой научной отрасли - сравнительной эмбриологии. Он установил, что все живые организмы начинают свое развитие с одной клетки, представляющей собой оплодотворенное яйцо. Это открытие показало, что клетка не только единица строения, но и единица развития все живых организмов. Так К. М. Бэр сделал существенное дополнение к основному положению клеточной теории.
Клеточная теория получила дальнейшее развитие в трудах немецкого ученого Рудольфа Вирхова (1821-1902). В 1858 г. Р. Вирхов опубликовал свою теорию клеточной патологии, в основу которой была положена физиологическая самостоятельность каждой клетки в отдельности. Как ни странно, несмотря на ошибочность такого положения, работа Вирхова значительно продвинула вперед клеточную теорию и положила начало многочисленным исследованиям в медицине. Ведь ученый был прав, доказывая, что клетка, хоть больная, хоть здоровая, образуется исключительно делением существовавших до нее клеток, т. е. клетка может возникнуть только из предшествующей клетки в результате ее деления! Это привело к осознанию того факта, что рост и развитие организмов связаны с делением клеток и их дальнейшей дифференцировкой, приводящей к образованию тканей и организмов.

3. Современные положения клеточной теории и ее значение

Кропотливая работа цитологов XX в. дала возможность сформулировать основные положения клеточной теории на современном уровне развития биологии следующим образом:

1. Клетка - элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития прокариот и эукариот. Вне клетки жизни нет.
2. Новые клетки возникают только путем деления ранее существующих клеток.
3. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу, происхождению, т. е. гомологичны.
4. Рост и развитие многоклеточного организма - следствие роста и размножения одной или нескольких клеток.
5. Клеточное строение организмов - свидетельство того, что все живое имеет единое происхождение.

4. Методы изучения клеток

Состояние дел в изучении клеток всегда очень зависело от состояния науки вообще на данный отрезок времени. Поэтому, по мере развития науки, число методов изучения клетки постепенно возрастало. На сегодняшний день методов изучения клеток очень много. Вот основные из них.

1. Световая микроскопия. Световой микроскоп дает увеличение до 300 раз. Один из видов - флуоресцентная микроскопия. Этот метод позволяет наблюдать живые клетки в ультрафиолетовом свете. При этом одни клеточные структуры начинают сразу светиться - флуоресцировать, другие светятся лишь при добавлении специальных красителей. Флуоресцентная микроскопия позволяет увидеть места расположения нуклеиновых кислот, витаминов, жиров и т. п. Но, используя световой микроскоп, исследователи ограничены его разрешающей способностью. Максимально возможное разрешение, т. е. способность увидеть две отстоящие друг от друга точки, равно половине длины волны используемого света. Получить изображение объекта размером меньше этой величины невозможно. Средняя длина волны видимого света составляет примерно 550 нм, поэтому в конце XIX в. смогли получить разрешение примерно в 200 нм. Применив ультрафиолетовый свет, длина волны которого составляет 250 нм, получили разрешение примерно на 100 нм. Но многие клеточные структуры имеют меньший размер. Поэтому исследование таких структур из-за недостаточного увеличения светового микроскопа затормозилось.

2. Электронная микроскопия. Этот метод помог решить проблему изучения самых мелких клеточных структур, начиная с 1930-1940 гг. Сейчас используют несколько типов электронных микроскопов. Один из них - трансмиссионный (просвечивающий). Электроны в нем проходят через образец, поэтому для изучения можно использовать только очень тонкие срезы, полученные на ультратоме и специально подготовленные (окрашенные тяжелыми металлами или путем негативного контрастирования, напылением, замораживанием - скалыванием и т. п.). Сравнительно недавно был введен в употребление сканирующий электронный микроскоп. В нем очень точно сфокусированный пучок электронов двигается взад и вперед по поверхности образца, а отраженные от поверхности образца электроны собираются и формируют изображение наподобие того, что возникает на экране телевизора.
Преимущество этого метода заключается в том, что детали строения поверхности видны с большой глубиной резкости, что создает эффект трехмерности. Но разрешающая способность сканирующего электронного микроскопа ниже, чем у трансмиссионного (5-20 мм), но при этом можно работать с образцами большого размера. Совсем недавно в биологии стали использовать электронный микроскоп высокого напряжения - 500000 - 1000000 В. Большое ускорение электронов позволяет им проходить через сравнительно толстые срезы в 1-5 мм, при этом получают трехмерное изображение структур при высоком разрешении, что облегчает изучение объекта. Сейчас внедряются методы, позволяющие быстро исследовать живые образцы, что в будущем должно дать очень важную информацию.

3. Хроматография - метод основан на том, что в неподвижной среде, через которую протекает растворитель, каждый из компонентов смеси движется со своей собственной скоростью, независимо от других; смесь веществ при этом разделяется.

4. Электрофорез применяется для разделения частиц, несущих заряды, широко применяется для выделения и идентификации аминокислот.

5. Аминокислотный анализатор - он помогает определить последовательность аминокислот в белке.

6. Метод дифференциального центрифугирования. Он основан на том, что различные клеточные органоиды и включения имеют различную плотность. Поэтому при очень быстром вращении в специальном приборе - ультрацентрифуге - органоиды тонко измельченных клеток выпадают в осадок из раствора послойно, располагаясь по слоям в соответствии со своей плотностью. Более плотные компоненты осаждаются при более низких скоростях центрифугирования, а менее плотные - при более высоких скоростях. Затем слои разделяют и изучают отдельно.

7. Метод меченых атомов. Применяется для изучения процессов, происходящих в живых клетках. Чтобы проследить за изменениями какого-либо вещества, в него вводят один из радиоактивных изотопов - 3Н, 32Р, 14С. По химическим свойствам изотопы одного и того же элемента не отличаются друг от друга, но зато радиоактивный изотоп сигнализирует о своем местонахождении радиоактивным излучением. Это позволяет проследить за исследуемым химическим веществом, установить последовательность этапов его химического превращения, продолжительность, зависимость от условий.

8. Секвенирование позволяет определить последовательность нуклеотидов в ДНК.

9. Компьютерный анализ расшифрованных полинуклеотидных последовательностей с целью поиска функциональных сайтов в молекулах ДНК и РНК, т. е. определенных участков ДНК и РНК, участвующих в регуляции функций генов и клеток.

10. Методы аналитической химии - для изучения химического состава клеток.

Совокупность данных методов в настоящее время позволила установить, что все клетки по своему строению разделяются на две группы. Одну группу, более просто устроенную, составляют бактерии и сине-зеленые, клетки которых не имеют оформленного ядра и некоторых других структур. Их называют доядерными, или прокариотическими (от греч. «карион» - ядро). Другую группу клеток составляют все остальные организмы, имеющие сложно устроенные клетки, содержащие ядро - эукариотические клетки. Это клетки растений, животных, грибов и, наконец, самого человека. Иными словами, живой мир, окружающий нас, един, имеет общее происхождение.

5. Основные этапы создания и развития клеточной теории

1590-1610 гг. - голландские оптики братья Ганс и Захариус Янсены создают микроскоп.
- 1665 г. - Роберт Гук впервые употребил термин «клетка» для описания структуры пробки.
- 1650-1700 - Антони ван Левенгук при помощи хорошо отшлифованных линз наблюдает различные одноклеточные организмы, в 1676 г. описывает бактерии; изучает более 200 видов организмов, дрожжевые грибы, эритроциты, сперматозоиды.
- 1667 г. - Ян Сваммердам исследует микроскопическое строение насекомых.
- 1661-1668 гг. - Марчелло Мальпиги изучает клетки растений, мозга, печени, сетчатки, нервов, кожи, капилляров и т. п.
- 1759 г. - Каспар Фридрих Вольф разрушает теорию преформизма, дает начало эмбриологии и цистологии.
- 1827 г. - Долланд резко улучшает качество линз, интерес к микроскопии увеличивается.
- 1827 г. - Карл Максимович Бэр открывает яйцеклетки млекопитающих, устанавливает, что все организмы начинают свое развитие с одной клетки, т. е. клетка - единица развития.
- 1831-1833 - Роберт Броун обнаружил ядро в растительных клетках.
- 1839 г. - ботаник М. Шлейден и зоолог М. Шванн сформулировали клеточную теорию, пришли к выводу, что клетка является основной единицей строения и функции в живых организмах.
- 1840 г.- Ян Пуркинье предложил название протоплазмы для клеточного содержимого.
- 1855 г. - Рудольф Вирхов высказал свое знаменитое утверждение о том, что всякая клетка происходит от клетки.
- 1866 г. - Геккель установил, что хранение и передачу наследственной информации осуществляет ядро, т. е. установлены функции ядра.
- 1866-1883 гг. - открыты пластиды, в частности хлоропласты.
- 1890 г. - открыты митохондрии.
- 1898 г. - Камилло Гольджи открыл органоид, получивший впоследствии название «минарет Гольджи».
- 1900 г. - вновь открыты законы Г. Менделя, начинает развиваться цитогенетика.
- 1930-е гг. - появился электронный микроскоп и стало возможным по настоящее время изучение ультраструктуры клетки.

Список литературы

1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология. В 3 т. М., Мир, 1990.
2. История биологии. В 2 т. М.: Наука, 1972-1975.
3. Н. А. Лемеза, Л. В. Камлюк, Н. Д. Листов. Биология в экзаменационных вопросах и ответах. М., Рольф, Айрис-пресс, 1998.
4. Общая биология. Учебник для 10-11 классов с углубленным изучением биологии в школе.// Под ред. акад. В. К. Шумного, проф. Г. М. Дамлица и проф. А. О. Рувинского. М.: Просвещение, 1995.
5. Тименов А. В. Уроки биологии в 10 (11) классе. Развернутое планирование. Ярославль: Академия развития, 2001.
6. Энциклопедический словарь юного биолога. Сост. М. Е. Аслиз. М., Педагогика, 1986.

Реферат плюс

- одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.

• 1 Общие сведения
• 2 Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна
• 3 Основные положения современной клеточной теории
• 4 Дополнительные положения клеточной теории
• 5 История
  • 5.1 XVII век
  • 5.2 XVIII век
  • 5.3 XIX век
    • 5.3.1 Школа Пуркинье
    • 5.3.2 Школа Мюллера и работа Шванна
  • 5.4 Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
  • 5.5 XX век
  • 5.6 Современная клеточная теория
• 6 См. также
• 7 Ссылки
• 8 Литература

Общие сведения

Клеточная теория - основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию , основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка происходит от другой клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. Клеточная теория дополнялась и редактировалась с каждым разом.

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

Создатели теории так сформулировали её основные положения:

1. Все животные и растения состоят из клеток.
2. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.
3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории

1. Клетка - это элементарная, функциональная единица строения всего живого. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.(Кроме вирусов, которые не имеют клеточного строения)
2. Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.
3. Клетки всех организмов гомологичны.
4. Клетка происходит только путём деления материнской клетки.

Дополнительные положения клеточной теории

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.
2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов - к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.
3. Клетки многоклеточных тотипотентны, то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.

История

XVII век

1665 год - английский физик Р. Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений.

1670-е годы - итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения. Клетки изображал на своих рисунках голландский микроскопист А. Левенгук. Он же первым открыл мир одноклеточных организмов - описал бактерий и протистов (инфузорий).

Исследователи XVII века, показавшие распространённость «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввёл термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении.

XVIII век

В XVIII веке совершаются первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных. К. Ф. Вольф в работе «Теории зарождения» (1759) пытается сравнить развитие микроскопического строения растений и животных. По Вольфу, зародыш как у растений, так и у животных развивается из бесструктурного вещества, в котором движения создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки). Фактические данные, приводившиеся Вольфом, были им ошибочно истолкованы и не прибавили новых знаний к тому, что было известно микроскопистам XVII века. Однако его теоретические представления в значительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной теории.

XIX век

В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).

Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. 1831 году Г. Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.

Ф. Мейен в «Фитотомии» (1830) описывает растительные клетки, которые «бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или же, образуя более высоко организованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы». Мейен подчёркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки.

В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.

Школа Пуркинье

В 1801 году Вигиа ввёл понятие о тканях животных, однако он выделял ткани на основании анатомического препарирования и не применял микроскопа. Развитие представлений о микроскопическом строении тканей животных связано прежде всего с исследованиями Пуркинье, основавшего в Бреславле свою школу.

Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с частными микроскопическими тканевыми структурами животных, которые Пуркинье чаще всего называл «зёрнышками» (для некоторых животных структур в его школе применялся термин «клетка»).

В 1837 году Пуркинье выступил в Праге с серией докладов. них он сообщил о своих наблюдениях над строением желудочных желёз, нервной системы и т. д. таблице, приложенной к его докладу, были даны ясные изображения некоторых клеток животных тканей. Тем не менее установить гомологию клеток растений и клеток животных Пуркинье не смог:

• во-первых, под зёрнышками он понимал то клетки, то клеточные ядра;
• во-вторых, термин «клетка» тогда понимался буквально как «пространство, ограниченное стенками».

Сопоставление клеток растений и «зёрнышек» животных Пуркинье вёл в плане аналогии, а не гомологии этих структур (понимая термины «аналогия» и «гомология» в современном смысле).

Школа Мюллера и работа Шванна

Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором он дал описание различных его видов и их клеточного строения.

Теодор Шванн сформулировал принципы клеточной теории.

Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.

На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по фитогенезу». Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории. Основная идея клеточной теории - соответствие клеток растений и элементарных структур животных - была чужда Шлейдену. Он сформулировал теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества, согласно которой сначала из мельчайшей зернистости конденсируется ядрышко, вокруг него образуется ядро, являющееся образователем клетки (цитобластом). Однако эта теория опиралась на неверные факты.

В 1838 году Шванн публикует 3 предварительных сообщения, а в 1839 году появляется его классическое сочинение «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в самом заглавии которого выражена основная мысль клеточной теории:

• В первой части книги он рассматривает строение хорды и хряща, показывая, что их элементарные структуры - клетки развиваются одинаково. Далее он доказывает, что микроскопические структуры других тканей и органов животного организма - это тоже клетки, вполне сравнимые с клетками хряща и хорды.
• Во второй части книги сравниваются клетки растений и клетки животных и показывается их соответствие.
• В третьей части развиваются теоретические положения и формулируются принципы клеточной теории. Именно исследования Шванна оформили клеточную теорию и доказали (на уровне знаний того времени) единство элементарной структуры животных и растений. Главной ошибкой Шванна было высказанное им вслед за Шлейденом мнение о возможности возникновения клеток из бесструктурного неклеточного вещества.

Развитие клеточной теории во второй половине XIX века

С 1840-х годов XIX века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.

Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на протистов (простейших), которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).

В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:

Клетка - это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.

В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клеткообразования из бесструктурного вещества (цитобластемы). Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.

Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремаком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма:

«Omnis cellula ех cellula».
Каждая клетка из клетки.

В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858).

Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:

• Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемы Шлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.
• Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.
• Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.

XX век

Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.

Механистическое направление в развитии клеточной теории подверглось острой критике. 1860 году с критикой представления Вирхова о клетке выступил И. М. Сеченов. Позднее клеточная теория подверглась критическим оценкам со стороны других авторов. Наиболее серьёзные и принципиальные возражения были сделаны Гертвигом, А. Г. Гурвичем (1904), М. Гейденгайном (1907), Добеллом (1911). С обширной критикой клеточного учения выступил чешский гистолог Студничка (1929, 1934).

В 1930-х годах советский биолог О. Б. Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию» в противовес «вирховианству». её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и её приверженцами в основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».

Современная клеточная теория

Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

Вместе с тем должны быть подвергнуты переоценке догматические и методологически неправильные положения клеточной теории:

• Клеточная структура является главной, но не единственной формой существования жизни. Неклеточными формами жизни можно считать вирусы. Правда, признаки живого (обмен веществ, способность к размножению и т. п.) они проявляют только внутри клеток, вне клеток вирус является сложным химическим веществом. По мнению большинства учёных, в своём происхождении вирусы связаны с клеткой, являются частью её генетического материала, «одичавшими» генами.
• Выяснилось, что существует два типа клеток - прокариотические (клетки бактерий и архебактерий), не имеющие отграниченного мембранами ядра, и эукариотические (клетки растений, животных, грибов и протистов), имеющие ядро, окружённое двойной мембраной с ядерными порами. Между клетками прокариот и эукариот существует и множество иных различий. У большинства прокариот нет внутренних мембранных органоидов, а у большинства эукариот есть митохондрии и хлоропласты. соответствии с теорией симбиогенеза, эти полуавтономные органоиды - потомки бактериальных клеток. Таким образом, эукариотическая клетка - система более высокого уровня организации, она не может считаться целиком гомологичной клетке бактерии (клетка бактерии гомологична одной митохондрии клетки человека). Гомология всех клеток, таким образом, свелась к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (у архебактерий она имеет иной химический состав, чем у остальных групп организмов), рибосом и хромосом - наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток, которое подтверждается общностью их химического состава.
• Клеточная теория рассматривала организм как сумму клеток, а жизнепроявления организма растворяла в сумме жизнепроявлений составляющих его клеток. Этим игнорировалась целостность организма, закономерности целого подменялись суммой частей.
• Считая клетку всеобщим структурным элементом, клеточная теория рассматривала как вполне гомологичные структуры тканевые клетки и гаметы, протистов и бластомеры. Применимость понятия клетки к протистам является дискуссионным вопросом клеточного учения в том смысле, что многие сложно устроенные многоядерные клетки протистов могут рассматриваться как надклеточные структуры. тканевых клетках, половых клетках, протистах проявляется общая клеточная организация, выражающаяся в морфологическом выделении кариоплазмы в виде ядра, однако эти структуры нельзя считать качественно равноценными, вынося за пределы понятия «клетка» все их специфические особенности. частности, гаметы животных или растений - это не просто клетки многоклеточного организма, а особое гаплоидное поколение их жизненного цикла, обладающее генетическими, морфологическими, а иногда и экологическими особенностями и подверженное независимому действию естественного отбора. то же время практически все эукариотические клетки, несомненно, имеют общее происхождение и набор гомологичных структур - элементы цитоскелета, рибосомы эукариотического типа и др.
• Догматическая клеточная теория игнорировала специфичность неклеточных структур в организме или даже признавала их, как это делал Вирхов, неживыми. действительности, в организме кроме клеток есть многоядерные надклеточные структуры (синцитии, симпласты) и безъядерное межклеточное вещество, обладающее способностью к метаболизму и потому живое. Установить специфичность их жизнепроявлений и значение для организма является задачей современной цитологии. то же время и многоядерные структуры, и внеклеточное вещество появляются только из клеток. Синцитии и симпласты многоклеточных - продукт слияния исходных клеток, а внеклеточное вещество - продукт их секреции, то есть образуется оно в результате метаболизма клеток.
• Проблема части и целого разрешалась ортодоксальной клеточной теорией метафизически: всё внимание переносилось на части организма - клетки или «элементарные организмы».

Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.

Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.

См. также

• Клетка
• Строение клетки
• Сравнение строения клеток бактерий, растений и животных

Ссылки

• История и положения клеточной теории (англ.)
• Основные моменты в становлении клеточной теории (англ.)
• Клеточная теория и биологическая структура (англ.)
• Клеточная биология.

Литература

• Кацнельсон З.С. Клеточная теория в её историческом развитии. - Ленинград: МЕДГИЗ, 1963. - С. 344. - ISBN 5-0260781.
• Шимкевич В. М. Целлюлярная теория // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890-1907.

Клеточная теория Информация о

Клеточная теория Информация Видео

Просмотр темы.

Клеточная теория что, Клеточная теория кто, Клеточная теория объяснение

Чурапчинская средняя общеобразовательная школа им.

План – конспект открытого урока по биологии

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. Основные этапы развития учения о клетке.

Учитель биологии:

Тема урока: Клеточная теория. Основные этапы развития учения о клетке.

Цель: Проследить основные этапы клеточной теории

1. Познавательная: сформировать представление о клетке, как о целостной самовоспроизводящейся живой системе;

2. Развивающая: продолжать развивать у учащихся интерес к биологической науке, предметное мышление, умение анализировать и сопоставлять факты, выделять главное в тексте, логическое мышлении, различные виды памяти;

3. Воспитательная: воспитывать чувство ответственности за выполнение заданного объёма работы.

Методы: беседа

Организационная форма: индивидуальная

Структура урока:

1. Организационный момент (Целепологание и мотивация) (7-8 мин).

2. Актуализация знаний (10мин).

3. Этап выполнения учебных действий (применение знаний в конкретной ситуации); (20 мин).

4. Выводы. (5 мин).

Ход урока

1. Организационный момент:

Здравствуйте, садитесь. Дежурный докладывает отсутствующих.

Ребята, у нас сегодня урок повторение темы «Клеточная теория: Основные этапы развития учения о клетке». Мы вспомним этапы развития клеточной теории и заполним таблицу «Основные этапы развития клеточной теории», где рассмотрим всех выдающихся ученых, сделавших огромный вклад в развитии цитологии .

2. Актуализация знаний учащихся. Фронтальный опрос

Давайте вспомним 1. Что такое цитология? (Это наука – о клетке).

2. Что такое клетка? (Функциональная единица всего живого).

3. Какие клетки бывают в природе? (растительная и животная).

4. Чем растительная клетка отличается от животной клетки? (у растительной клетки имеются пластиды, клеточная стенка, вакуоли, у низших растений клеточный центр).

5. Самые основные органоиды клетки? (ядро, цитоплазма, клеточная оболочка)

3. Этап выполнения учебных действий.

Сейчас, заполним таблицу «основные этапы развития клеточной теории». Перед вами ученые:

Роберт Гук в 1665 году рассматривая под микроскопом срез пробки, обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал клетками.

Антони Ван Левенгук в 1680г описал с большой точностью, наблюдаемые под микроскопом микроорганизмы. Он назвал их "микроскопическими животными", однако не отмечал их клеточного строения.

Роберт Броун впервые описал ядро в растительной клетке.

Матиас Шлейден 1838г сделал первые шаги к раскрытию и пониманию роли ядра.

Теодор Шванн 1839 году используя свои собственные данные и результаты М. Шлейдена, обобщил знания о клетке и сформулировал клеточную теорию.

Карл Бэр 1827г Ооткрыл яйцеклетку млекопитающих. Сформулировал положение, что клетка не только единица строения, но и единица размножения живых организмов.

Рудольф Вирхов 1855 год Обосновал принцип преемственности клеток

("каждая клетка из клетки").

В период с 1665 по 1855 годы была сформулирована «Клеточная теория»:

1) Клетка – единица строения и развития всех живых организмов. Наименьшая единица живого.

2) Новые клетки образуются при делении себе подобных, материнских.

3) Клетки всех организмов гомологичны - сходны по химическому составу, строению и обмену веществ.

4) В сложных многоклеточных организмах клетки специализируются и образуют ткани и органы, которые подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

5) Клеточное строение живых организмов - свидетельство единства их происхождения.

А теперь сравним то, что у нас получилось, с положениями современной клеточной теории

4. Выводы

Сегодня на уроке мы повторили материал об этапах становления клеточной теории и выдающихся ученых, сравнили современную клеточную теорию с его этапами развития.

Итак, наш урок подходит к концу. (Выставление оценок). В дневниках пишем домашнюю работу: подготовиться повторению темы «Органоиды клетки».

Б иология клетки

Глава 2. Биология клетки

2.1. Клетка - элементарная структурно-функциональная и генетическая единица жизни

Клетка представляет собой наименьшую обособленную живую систему, которой присущи все свойства жизни и которая может в определённых условиях среды их сохранять и передавать в ряду поколений. Клетка несёт полную характеристику жизни. Вне клетки на планете Земля не существует полноценной жизнедеятельности. Поэтому в природе Земли клетке принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы жизни.

Это означает, что клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм - одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Благодаря своим биологическим механизмам клетка осуществляет обмен веществ, использование биологической информации, размножение, реализует свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка, тем не менее, отличается сложным строением. При этом определённые общие черты обнаруживаются во всех без исключения клетках, характеризуя наиболее важные стороны клеточной организации и жизнедеятельности.

2.2. Основные этапы развития и современное состояние клеточной теории

Клеточная теория - обобщённое представление о строении клеток как единиц живого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов. Появлению и формированию отдельных положений клеточной теории предшествовал длительный (более 300 лет) период накопления знаний о строении различных одноклеточных и многоклеточных организмов, растений и животных. Этот период связан с конструированием, применением и усовершенствованием различных светооптических приборов, в т.ч. микроскопов.

Несмотря на то, что наука о клетке (цитология, биология клетки) возникла с формулированием первого крупнейшего обобщения в биоло- гии - клеточной теории в середине Х I Х века, её корни уходят в Х VII век - период конструирования и применения наипростейших микроскопов.

Первые микроскопы были созданы на рубеже ХVI и XVII веков практически одновременно в трёх странах: в Голландии микроскоп сконструировали братья Янсен (1590), в Италии - Г. Галилей (1610), в Германии - Кеплер (1617).

В

Рис. 1. Тонкий срез пробковой ткани, который рассматривал Р. Гук

первые растительные клетки, а точнее, оболочки мёртвых клеток в срезах пробки (рис. 1) описаны английским естествоиспытателем Робертом Гуком. Результаты описания были представлены им на заседании Королевского общества естествоиспытателей в Лондоне в 1655 году. Р. Гук показал, что всё вещество пробки состоит из большого числа маленьких отделений или полостей, наполненных воздухом и разграниченных тонкими перегородками. Эти полости, или ячейки, он назвал «клетками». Термин «клетка» утвердился и сохранился в биологии до настоящего времени, несмотря на то, что Роберт Гук наблюдал, собственно, не клетки, а лишь сохранившиеся от них целлюлозные оболочки и что клетки оказались далеко не полостями.

Вдальнейшемклеточное строение многих частей растений подтвердили и описали М. Мальпиги (1675) и Н. Грю (1671). Клетки животных (эритроциты, сперматозоиды), а также одноклеточные организмы впервые увидел А. Левенгук (1674).

О

Антонии Ван Левенгук (1632-1723)

днако от первых описаний клеток до формулирования клеточной теории прошло более полутора веков - период такой же длительный, как и вся современная история развития цитологии (с 1839 года по настоящее время). Столь медленные темпы развития науки о клетке в период её предыстории объяснялись несовершенством первых микроскопов, отличавшихся высокой хроматической аберрацией и обусловленной ею нечёткостью изображения, а также отсутствием специальных методов подготовки биологических объектов к микроскопическим исследованиям.

Значительное усовершенствование методов микроскопического исследования (создание голландскими и российскими физиками ахроматических микроскопов) произошло в начале XIX века. Это позволило Р. Броуну (1931-1933) обнаружить в растительных клетках самый крупный органо­ид - ядро. Позднее ядро было описано в клетках всех организмов. Особое значение имели исследования, проведённые чешс­ким учёным Я. Пуркинье и сотрудниками берлин­ской лаборатории И. Мюллера.В 1838 году вышла в свет работа немецкого ботаника М. Шлейдена «Материалы к фитогенезу», в которой он показал, что клетка является основной структур­ной единицей растений и поставил вопрос о спо­собе образования новых клеток. Последний, однако, М. Шлейден решил довольно примитивно, допустив, что клетки развиваются из бесструктурного вещества, путём конденсации которого формируются ядра будущих клеток. Эти и другие результаты изучения клеток обобщил н

Маттиас Шлейден (1804-1881)

емецкий зоолог Т. Шванн в книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» в 1839 году, который и считается годом создания клеточной теории, а также годом возникновения цитологии как самостоятельной науки.

Основные положения клеточной теории Шлейдена-Шванна