§ 7. Клетъчна теория

Първите наблюдения върху клетката. Изобретяването на микроскопа и използването му за биологично наблюдение направи възможно откриването на един непознат досега свят.

Началото на изследването на клетката може да се счита за 1665 г., когато английският учен Робърт Хук за първи път видя малки клетки в микроскоп върху тънък участък от корк; той ги нарече клетки. С подобряването на микроскопите се появяват все повече и повече нова информация за клетъчната структура на растителните и животинските организми.

До началото на XIX век. идеите за клетъчната структура на живите организми са широко разпространени и признати. Но какво е клетката, как е устроена, каква е нейната роля в тялото, как се е случило и много други въпроси остават без отговор.

Появата и развитието на клетъчната теория.Много важно откритие през 30-те години на XIX век. направен от шотландския учен Робърт Браун. Изследвайки структурата на лист от растението през микроскоп, той открива кръгло плътно образувание вътре в клетката, което нарича ядро. Това беше забележително откритие, тъй като предостави основата за съпоставяне на всички клетки.

През 1838 г. немският учен М. Шлейден е първият, който стига до извода, че ядрото е основен структурен елемент на всички растителни клетки. След като се запозна с това изследване, Т. Шван, сънародник на Шлейден, беше изненадан: той откри точно същите образувания в животинските клетки, които изучаваше. Сравнението на голям брой растителни и животински клетки го доведе до заключението, че всички клетки, въпреки голямото си разнообразие, са сходни - имат ядра.

Обобщавайки разнородните факти, Т. Шван и М. Шлейден формулират основната позиция на клетъчната теория: всички растителни и животински организми се състоят от клетки, които са сходни по структура.

немски биологРудолф Вирхов през 1858 г. прави много важно допълнение към клетъчната теория. Той доказа, че броят на клетките в тялото се увеличава в резултат на клетъчното делене, тоест клетката произлиза само от клетка.

Клетъчната теория е едно от големите открития на 19 век. Клетъчната теория е в основата на идеите за единството на всички живи същества, за общността на неговия произход и еволюционно развитие.

Основните успехи на цитологията (от гръцки "cytos" - клетка) - науката за клетката (както всъщност всяка наука за природата) са свързани с развитието на изследователски методи.

Благодарение на по-нататъшните подобрения в светлинния микроскоп и техниките за оцветяване на клетките, откритията следват едно след друго. За относително кратко време бяха изолирани и описани не само ядрото и цитоплазмата на клетките, но и много от съдържащите се в тях структурни и функционални части - органели.

Ориз. 9. Електронен микроскоп

В момента клетката се изучава с помощта на физични и химични методи за изследване и най-новите инструменти. Това са електронни микроскопи (фиг. 9), даващи увеличение до 1 000 000 пъти, и използването на специални багрила, които позволяват селективно идентифициране на клетъчните структури и др. За изследване на химичния състав на клетката или нейните части се използва методът на центрофугиране. Основава се на факта, че различните клетъчни органели имат различна маса и плътност. При много бързо въртене в ултрацентрофугата различни органели от предварително натрошени клетки се подреждат на слоеве: по-тежките и по-плътни органели са на дъното. Слоевете се разделят и органелите се изследват отделно.

С появата на физични и химични методи за изследване на науката за клетката се разкри удивително единство в структурата на клетките на различни организми, неразривна връзка между тяхната структура ифункция. Благодарение на това бяха разработени и задълбочени основните положения на клетъчната теория, формулирани преди повече от сто години.

Основните положения на клетъчната теория на съвременния етап от развитието на биологията са формулирани, както следва:

Клетката е основната структурна и функционална единица на живота. Всички организми са изградени от клетки, животът на организма като цяло се дължи на взаимодействието на съставните му клетки.
Клетките на всички организми са сходни по своя химичен състав, структура и функции.
Всички нови клетки се образуват, когато оригиналните клетки се разделят.

Нека се спрем накратко на разпоредбите на клетъчната теория. Всички клетки се характеризират със способността да растат, да се възпроизвеждат, да дишат, да освобождават, използват и преобразуват енергия, реагират на дразнене. По този начин клетките притежават целия набор от свойства, необходими за поддържане на живота. Техните отделни части не могат да изпълняват целия комплекс от жизненоважни функции, само съвкупността от структури, които образуват клетка, показва всички признаци на живо същество. Следователно само клетката е основната структурна и функционална единица на живите организми. В многоклетъчните организми (растения, животни, гъби) отделните клетки тясно и хармонично взаимодействат помежду си.

Клетките на всички организми имат подобен химичен състав (за повече подробности вижте §§ 1-6). Клетките на животни, растения, гъби, включително едноклетъчни, имат подобна структура. Всички те имат ядро и цитоплазма. В цитоплазмата под светлинен микроскоп се виждат ясно някои клетъчни органели: вакуоли, хлоропласти, митохондрии - и различни видове включвания: малки капки мазнини, гранули от нишесте, някои пигменти.

Структурата на повечето клетъчни органели във всички клетки също е много сходна. И в същото време формата и размера на клеткитедори в рамките на един организъм те са много разнообразни, което зависи от специализацията на клетката и функцията, която изпълнява. Те могат да бъдат под формата на полиедри, както и да имат дисковидна, сферична, кубична форма. Например, клетките на покривните тъкани са плоски и плътно прилепнали една към друга, нервните клетки са удължени в дълги нишки и т.н. (фиг. 10).

Ориз. 10. Различни форми на клетките във връзка с изпълняваните функции. 1 - чревни епителни клетки; 2 - бактерии (коки, Escherichia coli, спирила с флагели в краищата на тялото); 3 - диатом; 4 - мускулна клетка; 5 - нервна клетка; 6 - едноклетъчни водорасли acetobularia; 7 - чернодробни клетки; 8 - инфузория; 9 - човешки еритроцити; 10 - клетки на епидермиса на лука; 11 - камшиче

Средният размер на клетките е няколко десетки микрометра, въпреки че има клетки с по-малки и по-големи размери. И така, човек има малки сферични лимфоидни клетки с диаметър около 10 микрона и нервни клетки, най-тънките процеси на които достигат повече от 1 m.

Общостта на химичния състав и структурата на клетката - основната структурна и функционална единица на живите организми - свидетелства за единството на произхода на целия живот на Земята.

Използвайки познанията за клетъчната теория, докажете единството на произхода на живота на Земята.
Докажете, че клетката е структурна и функционална единица на живите организми.
Какво е значението на клетъчната теория?