Oriole сайт биология химия
Цитология (гръцки cytosis - клетка, клетка) - наука за клетката. Предмет на цитологията е клетката като структурна и функционална единица на живота. Задачите на цитологията включват изучаване на структурата и функционирането на клетките, техния химичен състав, функциите на отделните клетъчни компоненти, познаването на процесите на клетъчно възпроизвеждане, адаптирането към условията на околната среда, изучаването на структурните характеристики на специализираните клетки, етапите на формиране на техните специални функции, развитието на специфични клетъчни структури и др. За решаването на тези проблеми в цитологията се използват различни методи.
Основният метод за изследване на клетките е светлинната микроскопия. Микроскопите се използват за изследване на малки структури. Разделителната способност на микроскопите е 0,13-0,20 микрона, т.е. около хиляда пъти по-висока от разделителната способност на човешкото око. С помощта на светлинни микроскопи, които използват слънчева или изкуствена светлина, е възможно да се разкрият много детайли от вътрешната структура на клетката: отделни органели, клетъчна мембрана и др.
Свръхфината структура на клетъчните структури се изучава с помощта на метода на електронната микроскопия. За разлика от светлинните микроскопи, електронните микроскопи използват лъч от електрони вместо светлинни лъчи. Разделителната способност на съвременните електронни микроскопи е 0,1 nm, така че с тяхна помощ се разкриват много фини детайли. Електронен микроскоп показва биологични мембрани (с дебелина 6-10 nm), рибозоми (с диаметър около 20 nm), микротубули (с дебелина около 25 nm) и други структури.
За изследване на химичния състав, за определяне на локализацията на отделни химикали в клетката, широко се използват методи на цито- и хистохимия, основани на селективното действие на реагенти и багрила върхуопределени химикали в цитоплазмата.
Методът на диференциалното центрофугиране дава възможност да се изследва в детайли химичният състав на клетъчните органели след разделянето им с помощта на центрофуга.
Методът на рентгеновия дифракционен анализ позволява да се определи пространственото разположение и физическите свойства на молекулите (например ДНК, протеини), които изграждат клетъчните структури.
За изучаване на клетките на органите и тъканите на растенията и животните, процесите на клетъчно делене, тяхната диференциация и специализация се използва методът на клетъчните култури - култивирането на клетки (и цели организми от отделни клетки) върху хранителни среди при стерилни условия.
При изследване на живи клетки, изясняване на функциите на отделните органели, се използва методът на микрохирургията - оперативно въздействие върху клетката, свързано с отстраняването или имплантирането на отделни органели, тяхната трансплантация от клетка в клетка и въвеждането на големи макромолекули в клетката.
Клетъчните изследвания са от голямо значение за разкриването на болести. Именно в клетките започват да се развиват патологични промени, водещи до появата на заболявания. За да разберем ролята на клетките в развитието на болестите, ще дадем няколко примера. Едно от сериозните човешки заболявания е захарният диабет. Причината за това заболяване е недостатъчната активност на група панкреатични клетки, които произвеждат хормона инсулин, който участва в регулирането на метаболизма на захарта в организма. Злокачествените изменения, водещи до развитие на ракови тумори, възникват и на клетъчно ниво. Причинителите на кокцидиоза - опасно заболяване на зайци, пилета, гъски и патици - паразитни протозои - кокцидии проникват в клетките на чревния епител и черния дроб, растат и се размножават в тях, напълно нарушават метаболизма и след товаунищожи тези клетки. При животни с кокцидиоза, дейността на храносмилателната система е силно нарушена и ако не се лекува, животните умират. Ето защо изучаването на структурата, химичния състав, метаболизма и всички прояви на жизнената дейност на клетката е необходимо не само в биологията, но и в медицината и ветеринарната медицина.
Откриването на клетката принадлежи на английския натуралист Р. Хук, който през 1665 г. за първи път изследва тънък участък от тапа в микроскоп, подобрен от него. На разреза се виждаше, че корковата тапа има клетъчна структура, като пчелна пита. Р. Хук нарича тези клетки клетки. След Хук клетъчната структура на растенията е потвърдена от италианския лекар и микроскопист М. Малпиги (1675) и английския ботаник Н. Грю (1682). Тяхното внимание беше привлечено от формата на клетките и структурата на техните мембрани. В резултат на това идеята за клетките беше дадена като "торбички" или "везикули", пълни с "хранителен сок".
Значителен принос в изучаването на клетката има холандският микроскопист А. ван Льовенхук, който открива през 1674 г. едноклетъчни организми - реснички, амеба, бактерии. Той е и първият, който наблюдава животински клетки - кръвни еритроцити и сперматозоиди.
По-нататъшното усъвършенстване на микроскопа и интензивните микроскопски изследвания доведоха френския учен К. Брисо-Мирбе (1802-1808) да установи факта, че всички растителни организми са образувани от тъкани, които се състоят от клетки. Френският учен Ж. Б. Ламарк (1809) отива още по-далеч в своите обобщения и разширява идеята на Брисо-Мирб за клетъчната структура и върху животинските организми.
В началото на XIXв. правят се опити за изследване на вътрешното съдържание на клетката. През 1825 г. чешкият учен J. Purkynė открива ядрото в яйцата на птиците. През 1831 г. английският ботаник Р. Браун за първи пътописва ядрото в растителните клетки и през 1833 г. стига до заключението, че ядрото е съществена част от растителната клетка. Така по това време идеята за структурата на клетките се промени: не клетъчната стена, а нейното съдържание започна да се счита за основното в организацията на клетката.
Многобройни наблюдения върху структурата на клетката, обобщаване на натрупаните данни позволиха на немския зоолог Т. Шван през 1839 г. да направи редица обобщения, които по-късно бяха наречени клетъчна теория. Той показа, че растителните и животинските клетки са фундаментално сходни една с друга.
Клетъчната теория е доразвита в трудовете на R. Virchow (1858), който предполага, че клетките се образуват от предишни майчини клетки. През 1874 г. българският ботаник И. Д. Чистяков, а през 1875 г. полският ботаник Е. Страсбургер откриват клетъчното делене - митозата и с това се потвърждава предположението на Р. Вирхов.
Създаването на клетъчната теория се превърна в голямо събитие в биологията, едно от решаващите доказателства за единството на живата природа. Клетъчната теория оказа значително влияние върху развитието на биологията, послужи като основа за развитието на такива дисциплини като ембриология, хистология и физиология. Той предостави основата за разбиране на живота, индивидуалното развитие и за обяснение на еволюционната връзка между организмите.
Клетъчната теория включва следните основни точки:
•1. Клетката е елементарна единица на живите, способна на самообновяване, саморегулация и самовъзпроизвеждане, е единица на структурата, функционирането и развитието на всички живи организми.
•2. Клетките на всички живи организми са хомоложни по структура, подобни по химичен състав и основни прояви на жизнената дейност.
•3. Клетките се размножават чрез деленеоригинална майчина клетка.
•4. В многоклетъчния организъм клетките се специализират във функции и образуват тъкани, от които са изградени органи и системи от органи, свързани помежду си чрез междуклетъчни, хуморални и нервни форми на регулация.