Κριτική της κυτταρικής θεωρίας στα τέλη του 19ου αιώνα και στο πρώτο τέταρτο του 20ού αιώνα. Οι κύριες διατάξεις της κυτταρικής θεωρίας - τα αξιώματα της ενότητας όλων των ζωντανών όντων Ο επιστήμονας που εισήγαγε το αξίωμα του κυττάρου της κυτταρικής θεωρίας

Με την εμφάνιση των πρώτων πρωτόγονων μικροσκοπίων τον 17ο αιώνα. Ανακαλύφθηκε ότι τα σώματα των οργανισμών αποτελούνται από μικροσκοπικά κύτταρα. Αυτό φάνηκε για πρώτη φορά το 1665 από τον Άγγλο επιστήμονα Robert Hooke (1635-1703), ενώ εξέταζε ένα τμήμα φελλού κάτω από ένα μικροσκόπιο. Τα κύτταρα που ανακαλύφθηκαν άρχισαν να ονομάζονται κύτταρα. Λίγο αργότερα, το 1680, η Ολλανδή επιστήμονας Antonia van Leeuwenhoek (1632-1723) ανακάλυψε την ύπαρξη μικροσκοπικών μονοκύτταρων οργανισμών, αν και αναγνωρίστηκαν ως μονοκύτταροι μόλις το 1848. Οι παρατηρήσεις που συσσωρεύτηκαν για σχεδόν 2 αιώνες χρήσης μικροσκοπίου έχουν οδηγήσει τους βιολόγους στην πεποίθηση ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα. Το 1838, ο Γερμανός βοτανολόγος Jacob Schleiden (1804-1881) και το 1839 ο Γερμανός ζωολόγος Theodor Schwann (1810-1882) διατύπωσαν τις αντίστοιχες θεωρίες για την κυτταρική δομή των φυτών και των ζώων. Η τελική δήλωση της γενικής κυτταρικής θεωρίας μπορεί να θεωρηθεί το 1858, όταν ο Γερμανός βιολόγος Rudolf Virchow (1823-1902) διατύπωσε μια από τις κύριες αρχές, σύμφωνα με την οποία όλα τα κύτταρα προκύπτουν μόνο με τη διαίρεση των υπαρχόντων κυττάρων. Οι Schleiden και Schwann δεν μπορούσαν να εξηγήσουν την προέλευση των κυττάρων και υπέθεσαν ότι θα μπορούσαν να σχηματιστούν από μη κυτταρική ύλη.

Τα κύτταρα είναι τόσο πολύπλοκα και διαφορετικά συστήματα που μέχρι τώρα δεν ήταν δυνατό να τους δοθεί ένας συνοπτικός, ακριβής και γενικός ορισμός. Ένας από τους κοινούς, αλλά σαφώς όχι εξαντλητικούς, σύγχρονους ορισμούς ενός κυττάρου είναι ο εξής: Ένα κύτταρο είναι μια διατεταγμένη δομή βιοπολυμερών που οριοθετείται από μια ενεργή μεμβράνη, η οποία πραγματοποιεί αυτοσυντήρηση, αυτορρύθμιση και αυτοαναπαραγωγή λόγω της συνεχής ανταλλαγή ύλης και ενέργειας με το περιβάλλον. Η κυτταρική μεμβράνη (βλ. παράγραφο 3.11) είναι το όριο ενός ζωντανού κυττάρου και ονομάζεται πλασμαλήμμα.

Βασικά αξιώματα της κυτταρικής θεωρίας.

Όλα τα ζωντανά όντα αποτελούνται από κύτταρα. Το κύτταρο είναι η στοιχειώδης μονάδα της ζωής. Η ζωή δεν υπάρχει έξω από τα κύτταρα.

Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι ομόλογα στη δομή, δηλ. έχουν κοινή προέλευση και γενικές αρχές δομής. Η βάση των κυττάρων είναι οι πρωτεΐνες που ελέγχουν την πορεία όλων των διεργασιών στο κύτταρο. Η δομή των πρωτεϊνών κωδικοποιείται σε μόρια DNA. Οι κύριες ζωτικές διεργασίες στα κύτταρα (αναπαραγωγή, πρωτεϊνική σύνθεση, παραγωγή και χρήση ενέργειας) έχουν κοινή βιοχημική βάση.

Η αναπαραγωγή των κυττάρων πραγματοποιείται μόνο με διαίρεση των υπαρχόντων (υπόθεση του R. Virchow)

Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι πολύπλοκα σύμπλοκα κυττάρων που διαφοροποιούνται σε διάφορους ιστούς και όργανα, η συντονισμένη λειτουργία των οποίων πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο των υπερκυτταρικών χυμικών και νευρικών ρυθμιστικών συστημάτων.

Όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού παντοδύναμος. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κύτταρο του σώματος έχει ένα πλήρες σύνολο πληροφοριών σχετικά με τη δομή ολόκληρου του οργανισμού (τη δομή όλων των πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται στο DNA). Η ολοκληρωτική ικανότητα υποδηλώνει την παρουσία μιας πιθανής (κατ' αρχήν) ικανότητας ανάπτυξης ενός ακριβούς αντιγράφου ενός οργανισμού από ένα κύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κλωνοποίηση.

Η κλωνοποίηση είναι αρκετά εύκολο να εφαρμοστεί σε φυτά, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν από κύτταρο σε δοκιμαστικό σωλήνα με θρεπτικό μέσο και προσθήκη ορμονών. Η κλωνοποίηση ζώων, λόγω της πολύ περίπλοκης σχέσης μεταξύ του εμβρύου και του μητρικού σώματος, δεν μπορεί ακόμη να πραγματοποιηθεί εκτός του σώματος, και ως εκ τούτου είναι μια πολύ περίπλοκη, χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία με μεγάλη πιθανότητα διαταραχών στην ανάπτυξη ο οργανισμός.

Όλα τα γνωστά κύτταρα συνήθως χωρίζονται σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Procaricείναι πιο αρχαία στην προέλευση και πρωτόγονα δομημένα κύτταρα. Η κύρια διαφορά τους είναι η απουσία πυρήνες- ένα ειδικό μεμβρανικό οργανίδιο στο οποίο αποθηκεύεται DNA σε ευκαρυωτικά κύτταρα. Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι μόνο βακτήρια, τα οποία στις περισσότερες περιπτώσεις αντιπροσωπεύονται από μονοκύτταρους και, λιγότερο συχνά, νηματοειδείς οργανισμούς που αποτελούνται από κύτταρα που συνδέονται με μια αλυσίδα. Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν επίσης μπλε-πράσινα φύκια ή κυανοβακτήρια. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα βακτηριακά κύτταρα δεν ξεπερνούν σε μέγεθος αρκετά μικρόμετρα και δεν έχουν πολύπλοκα μεμβρανικά οργανίδια. Η γενετική πληροφορία συνήθως συγκεντρώνεται σε ένα κυκλικό μόριο DNA, το οποίο βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα και έχει ένα σημείο έναρξης και λήξης για τον αναδιπλασιασμό. Αυτό το σημείο αγκυρώνει το DNA στην εσωτερική επιφάνεια μεμβράνες πλάσματος, περιορίζοντας το κελί. Κυτόπλασμααναφέρεται σε ολόκληρο το εσωτερικό περιεχόμενο ενός κελιού.

Όλα τα άλλα κύτταρα, από μονοκύτταρους οργανισμούς μέχρι πολυκύτταρους μύκητες, φυτά και ζώα, είναι ευκαρυωτικό(πυρηνικός). Το DNA αυτών των κυττάρων αντιπροσωπεύεται από ποικίλους αριθμούς μεμονωμένων μη κυκλικών (που έχουν δύο άκρα) μόρια. Τα μόρια συνδέονται με ειδικές πρωτεΐνες - ιστόνες και σχηματίζουν ραβδοσχηματικές δομές - χρωμοσώματα, που αποθηκεύονται στον πυρήνα σε κατάσταση απομονωμένη από το κυτταρόπλασμα. Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών οργανισμών είναι μεγαλύτερα και έχουν στο κυτταρόπλασμα, εκτός από τον πυρήνα, πολλά διαφορετικά μεμβρανικά οργανίδια πολύπλοκης δομής.

Το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα φυτικά κύτταραείναι η παρουσία ειδικών οργανιδίων - χλωροπλάστεςμε πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, λόγω της οποίας η φωτοσύνθεση πραγματοποιείται με τη χρήση φωτεινής ενέργειας. Τα φυτικά κύτταρα έχουν συνήθως παχιά και ανθεκτικά κυτταρικό τοίχωμααπό πολυστρωματική κυτταρίνη, η οποία σχηματίζεται από το κύτταρο έξω από το πλάσμα και είναι μια ανενεργή κυτταρική δομή. Ένα τέτοιο τοίχωμα καθορίζει το σταθερό σχήμα των κυττάρων και την αδυναμία μετακίνησής τους από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των φυτικών κυττάρων είναι η παρουσία κεντρικό κενό– ένα πολύ μεγάλο δοχείο μεμβράνης, που καταλαμβάνει έως και 80-90% του όγκου των κυττάρων και γεμάτο με κυτταρικό χυμό υπό υψηλή πίεση. Το εφεδρικό θρεπτικό συστατικό των φυτικών κυττάρων είναι το άμυλο πολυσακχαρίτη. Τα συνηθισμένα μεγέθη των φυτικών κυττάρων κυμαίνονται από αρκετές δεκάδες έως αρκετές εκατοντάδες μικρόμετρα.

Κύτταρα ζώωνσυνήθως μικρότερα από τα φυτά, με μέγεθος περίπου 10-20 μικρά, χωρίς κυτταρικό τοίχωμα και πολλά από αυτά μπορούν να αλλάξουν το σχήμα τους. Η μεταβλητότητα του σχήματος τους επιτρέπει να μετακινούνται από το ένα μέρος ενός πολυκύτταρου οργανισμού στο άλλο. Τα μονοκύτταρα ζώα (πρωτόζωα) κινούνται ιδιαίτερα εύκολα και γρήγορα στο υδάτινο περιβάλλον. Τα κύτταρα διαχωρίζονται από το περιβάλλον μόνο με μια κυτταρική μεμβράνη, η οποία σε ειδικές περιπτώσεις έχει επιπλέον δομικά στοιχεία, ειδικά στα πρωτόζωα. Η απουσία κυτταρικού τοιχώματος καθιστά δυνατή τη χρήση, εκτός από την απορρόφηση των μορίων, τη διαδικασία φαγοκυττάρωση(σύλληψη μεγάλων αδιάλυτων σωματιδίων) (βλέπε παράγραφο 3.11). Τα ζωικά κύτταρα λαμβάνουν ενέργεια μόνο μέσω της διαδικασίας της αναπνοής, οξειδώνοντας έτοιμες οργανικές ενώσεις. Το εφεδρικό διατροφικό προϊόν είναι ο πολυσακχαρίτης γλυκογόνο.

Μυκητιακά κύτταραέχουν κοινές ιδιότητες τόσο με τα φυτά όσο και με τα ζώα. Μοιάζουν με τα φυτά λόγω της σχετικής ακινησίας τους και της παρουσίας άκαμπτου κυτταρικού τοιχώματος. Η απορρόφηση των ουσιών πραγματοποιείται με τον ίδιο τρόπο όπως στα φυτά, μόνο με την απορρόφηση μεμονωμένων μορίων. Κοινά χαρακτηριστικά με τα ζωικά κύτταρα είναι η ετερότροφη μέθοδος διατροφής με έτοιμες οργανικές ουσίες, το γλυκογόνο ως εφεδρικό θρεπτικό συστατικό και η χρήση χιτίνης, η οποία αποτελεί μέρος των κυτταρικών τοιχωμάτων.

Μη κυτταρικές μορφές ζωήςείναι ιούς. Στην απλούστερη περίπτωση, ένας ιός είναι ένα μόνο μόριο DNA που περικλείεται σε ένα κέλυφος πρωτεΐνης, η δομή του οποίου κωδικοποιείται σε αυτό το DNA. Μια τέτοια πρωτόγονη συσκευή δεν επιτρέπει στους ιούς να θεωρούνται ανεξάρτητοι οργανισμοί, αφού δεν μπορούν να κινηθούν, να τραφούν και να αναπαραχθούν ανεξάρτητα. Ο ιός μπορεί να εκτελέσει όλες αυτές τις λειτουργίες μόνο αφού εισέλθει στο κύτταρο. Μόλις εισέλθει στο κύτταρο, το ιικό DNA ενσωματώνεται στο DNA του κυττάρου, πολλαπλασιάζεται πολλές φορές με το σύστημα κυτταρικού αναδιπλασιασμού, ακολουθούμενο από τη σύνθεση της ιικής πρωτεΐνης. Μετά από λίγες ώρες, το κύτταρο γεμίζει με χιλιάδες έτοιμους ιούς και πεθαίνει ως αποτέλεσμα της γρήγορης εξάντλησης. Οι ιοί που απελευθερώνονται είναι σε θέση να μολύνουν νέα κύτταρα.

Τα ζωικά, φυτικά και βακτηριακά κύτταρα έχουν παρόμοια δομή. Αργότερα, αυτά τα συμπεράσματα έγιναν η βάση για την απόδειξη της ενότητας των οργανισμών. Οι T. Schwann και M. Schleiden εισήγαγαν στην επιστήμη τη θεμελιώδη έννοια του κυττάρου: δεν υπάρχει ζωή έξω από τα κύτταρα. Η θεωρία των κυττάρων συμπληρώνονταν και επεξεργάζονταν κάθε φορά.

Διατάξεις της κυτταρικής θεωρίας Schleiden-Schwann

1. Όλα τα ζώα και τα φυτά αποτελούνται από κύτταρα.
2. Τα φυτά και τα ζώα αναπτύσσονται και αναπτύσσονται μέσω της εμφάνισης νέων κυττάρων.
3. Ένα κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ζωντανών όντων και ένας ολόκληρος οργανισμός είναι μια συλλογή κυττάρων.

Βασικές διατάξεις της σύγχρονης κυτταρικής θεωρίας

1. Το κύτταρο είναι η στοιχειώδης μονάδα της ζωής· έξω από το κύτταρο δεν υπάρχει ζωή.
2. Ένα κύτταρο είναι ένα ενιαίο σύστημα· περιλαμβάνει πολλά φυσικά διασυνδεδεμένα στοιχεία, που αντιπροσωπεύουν έναν ενιαίο σχηματισμό που αποτελείται από συζευγμένες λειτουργικές μονάδες - οργανίδια.
3. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι ομόλογα.
4. Ένα κύτταρο δημιουργείται μόνο με διαίρεση του μητρικού κυττάρου, αφού διπλασιάσει το γενετικό του υλικό.
5. Ένας πολυκύτταρος οργανισμός είναι ένα πολύπλοκο σύστημα πολλών κυττάρων ενωμένα και ενσωματωμένα σε συστήματα ιστών και οργάνων που συνδέονται μεταξύ τους.
6. Τα κύτταρα των πολυκύτταρων οργανισμών είναι παντοδύναμα.

Πρόσθετες διατάξεις της κυτταρικής θεωρίας

Για να φέρει η κυτταρική θεωρία σε πληρέστερη συμμόρφωση με τα δεδομένα της σύγχρονης κυτταρικής βιολογίας, ο κατάλογος των διατάξεών της συχνά συμπληρώνεται και επεκτείνεται. Σε πολλές πηγές, αυτές οι πρόσθετες διατάξεις διαφέρουν· το σύνολο τους είναι αρκετά αυθαίρετο.

1. Τα προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα είναι συστήματα διαφορετικών επιπέδων πολυπλοκότητας και δεν είναι εντελώς ομόλογα μεταξύ τους (βλ. παρακάτω).
2. Η βάση της κυτταρικής διαίρεσης και αναπαραγωγής των οργανισμών είναι η αντιγραφή κληρονομικών πληροφοριών - μορίων νουκλεϊκού οξέος («κάθε μόριο ενός μορίου»). Η έννοια της γενετικής συνέχειας δεν ισχύει μόνο για το κύτταρο ως σύνολο, αλλά και για ορισμένα από τα μικρότερα συστατικά του - μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες, γονίδια και χρωμοσώματα.
3. Ένας πολυκύτταρος οργανισμός είναι ένα νέο σύστημα, ένα σύνθετο σύνολο από πολλά κύτταρα, ενωμένα και ενσωματωμένα σε ένα σύστημα ιστών και οργάνων, που συνδέονται μεταξύ τους μέσω χημικών παραγόντων, χυμικών και νευρικών (μοριακή ρύθμιση).
4. Τα πολυκύτταρα κύτταρα είναι παντοδύναμα, δηλαδή έχουν το γενετικό δυναμικό όλων των κυττάρων ενός δεδομένου οργανισμού, είναι ισοδύναμα σε γενετικές πληροφορίες, αλλά διαφέρουν μεταξύ τους στη διαφορετική έκφραση (λειτουργία) διαφόρων γονιδίων, γεγονός που οδηγεί στη μορφολογική και λειτουργική τους ποικιλομορφία - στη διαφοροποίηση.

Ιστορία

17ος αιώνας

Οι Link και Moldnhower διαπίστωσαν την παρουσία ανεξάρτητων τοιχωμάτων στα φυτικά κύτταρα. Αποδεικνύεται ότι το κύτταρο είναι μια ορισμένη μορφολογικά ξεχωριστή δομή. Το 1831, ο Mole απέδειξε ότι ακόμη και οι φαινομενικά μη κυτταρικές φυτικές δομές, όπως οι υδροφόροι ορίζοντες, αναπτύσσονται από τα κύτταρα.

Ο Meyen στο «Phytotomy» (1830) περιγράφει φυτικά κύτταρα που «είναι μοναχικά, έτσι ώστε κάθε κύτταρο να είναι ένα ξεχωριστό άτομο, όπως βρίσκεται στα φύκια και στους μύκητες, ή, σχηματίζοντας πιο οργανωμένα φυτά, συνδυάζονται σε περισσότερο ή λιγότερο σημαντικά μάζες». Ο Meyen τονίζει την ανεξαρτησία του μεταβολισμού κάθε κυττάρου.

Το 1831, ο Robert Brown περιγράφει τον πυρήνα και προτείνει ότι είναι μόνιμο συστατικό του φυτικού κυττάρου.

Σχολείο Purkinje

Το 1801, ο Vigia εισήγαγε την έννοια του ζωικού ιστού, αλλά απομόνωσε ιστό με βάση την ανατομική ανατομή και δεν χρησιμοποίησε μικροσκόπιο. Η ανάπτυξη ιδεών για τη μικροσκοπική δομή των ζωικών ιστών συνδέεται κυρίως με την έρευνα του Purkinje, ο οποίος ίδρυσε τη σχολή του στο Breslau.

Ο Purkinje και οι μαθητές του (ιδιαίτερα θα πρέπει να τονιστεί ο G. Valentin) αποκάλυψαν με την πρώτη και γενικότερη μορφή τη μικροσκοπική δομή των ιστών και των οργάνων των θηλαστικών (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων). Ο Purkinje και ο Valentin συνέκριναν μεμονωμένα φυτικά κύτταρα με μεμονωμένες μικροσκοπικές δομές ιστών ζώων, τους οποίους ο Purkinje ονόμαζε συχνότερα «κόκκους» (για ορισμένες ζωικές δομές η σχολή του χρησιμοποιούσε τον όρο «κύτταρο»).

Το 1837, ο Purkinje έδωσε μια σειρά ομιλιών στην Πράγα. Σε αυτά, ανέφερε τις παρατηρήσεις του σχετικά με τη δομή των γαστρικών αδένων, το νευρικό σύστημα κ.λπ. Ο πίνακας που επισυνάπτεται στην έκθεσή του έδωσε σαφείς εικόνες ορισμένων κυττάρων ζωικών ιστών. Ωστόσο, ο Purkinje δεν μπόρεσε να καθορίσει την ομολογία των φυτικών κυττάρων και των ζωικών κυττάρων:

• Πρώτον, από κόκκους κατάλαβε είτε κύτταρα είτε πυρήνες κυττάρων.
• δεύτερον, ο όρος «κελί» τότε κατανοήθηκε κυριολεκτικά ως «ένας χώρος που οριοθετείται από τοίχους».

Ο Purkinje διεξήγαγε τη σύγκριση των φυτικών κυττάρων και των ζωικών «κόκκων» με όρους αναλογίας, όχι ομολογίας αυτών των δομών (κατανόηση των όρων «αναλογία» και «ομολογία» με τη σύγχρονη έννοια).

Η σχολή του Müller και το έργο του Schwann

Το δεύτερο σχολείο όπου μελετήθηκε η μικροσκοπική δομή των ζωικών ιστών ήταν το εργαστήριο του Johannes Müller στο Βερολίνο. Ο Müller μελέτησε τη μικροσκοπική δομή της ραχιαία χορδής (notochord). Ο μαθητής του Henle δημοσίευσε μια μελέτη για το εντερικό επιθήλιο, στην οποία περιέγραψε τους διάφορους τύπους του και την κυτταρική τους δομή.

Η κλασική έρευνα του Theodor Schwann πραγματοποιήθηκε εδώ, θέτοντας τα θεμέλια για τη θεωρία των κυττάρων. Το έργο του Schwann επηρεάστηκε έντονα από τη σχολή του Purkinje και του Henle. Ο Schwann βρήκε τη σωστή αρχή για τη σύγκριση των φυτικών κυττάρων και των στοιχειωδών μικροσκοπικών δομών των ζώων. Ο Schwann μπόρεσε να καθιερώσει ομολογία και να αποδείξει την αντιστοιχία στη δομή και την ανάπτυξη των στοιχειωδών μικροσκοπικών δομών των φυτών και των ζώων.

Η σημασία του πυρήνα σε ένα κύτταρο Schwann προκλήθηκε από την έρευνα του Matthias Schleiden, ο οποίος δημοσίευσε το έργο του «Materials on Phytogenesis» το 1838. Ως εκ τούτου, ο Schleiden αποκαλείται συχνά ο συν-συγγραφέας της θεωρίας των κυττάρων. Η βασική ιδέα της κυτταρικής θεωρίας - η αντιστοιχία των φυτικών κυττάρων και οι στοιχειώδεις δομές των ζώων - ήταν ξένη στο Schleiden. Διατύπωσε τη θεωρία του σχηματισμού νέων κυττάρων από μια ουσία χωρίς δομή, σύμφωνα με την οποία, πρώτα, ένας πυρήνας συμπυκνώνεται από τη μικρότερη κοκκοποίηση και γύρω από αυτόν σχηματίζεται ένας πυρήνας, ο οποίος είναι ο κυτταροπλάστης (κυτταροβλάστη). Ωστόσο, αυτή η θεωρία βασίστηκε σε εσφαλμένα γεγονότα.

Το 1838, ο Schwann δημοσίευσε 3 προκαταρκτικές αναφορές και το 1839 εμφανίστηκε το κλασικό του έργο «Μικροσκοπικές μελέτες για την αντιστοιχία στη δομή και την ανάπτυξη των ζώων και των φυτών», ο ίδιος ο τίτλος του οποίου εκφράζει την κύρια ιδέα της κυτταρικής θεωρίας:

• Στο πρώτο μέρος του βιβλίου, εξετάζει τη δομή της νωτιαίας χορδής και του χόνδρου, δείχνοντας ότι οι στοιχειώδεις δομές τους - κύτταρα - αναπτύσσονται με τον ίδιο τρόπο. Αποδεικνύει περαιτέρω ότι οι μικροσκοπικές δομές άλλων ιστών και οργάνων του σώματος των ζώων είναι επίσης κύτταρα, αρκετά συγκρίσιμα με τα κύτταρα του χόνδρου και της νωτιαίας χορδής.
• Το δεύτερο μέρος του βιβλίου συγκρίνει φυτικά και ζωικά κύτταρα και δείχνει την αντιστοιχία τους.
• Στο τρίτο μέρος αναπτύσσονται θεωρητικές θέσεις και διατυπώνονται οι αρχές της κυτταρικής θεωρίας. Ήταν η έρευνα του Schwann που επισημοποίησε τη θεωρία των κυττάρων και απέδειξε (στο επίπεδο γνώσης εκείνης της εποχής) την ενότητα της στοιχειώδους δομής των ζώων και των φυτών. Το κύριο λάθος του Schwann ήταν η γνώμη που εξέφρασε, ακολουθώντας τον Schleiden, για την πιθανότητα εμφάνισης κυττάρων από άδομη μη κυτταρική ύλη.

Ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα

Από τη δεκαετία του 1840 του 19ου αιώνα, η μελέτη του κυττάρου έχει γίνει το επίκεντρο της προσοχής σε όλη τη βιολογία και αναπτύσσεται ραγδαία, καθιστώντας έναν ανεξάρτητο κλάδο της επιστήμης - κυτταρολογίας.

Για την περαιτέρω ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας, ήταν απαραίτητη η επέκτασή της σε πρωτόζωα (πρωτόζωα), τα οποία αναγνωρίστηκαν ως ελεύθερα ζωντανά κύτταρα (Siebold, 1848).

Αυτή τη στιγμή, η ιδέα της σύνθεσης του κυττάρου αλλάζει. Η δευτερεύουσα σημασία της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία προηγουμένως είχε αναγνωριστεί ως το πιο ουσιαστικό μέρος του κυττάρου, διευκρινίζεται και η σημασία του πρωτοπλάσματος (κυτταροπλάσματος) και του κυτταρικού πυρήνα τίθεται στο προσκήνιο (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig , Huxley), το οποίο αντικατοπτρίζεται στον ορισμό ενός κελιού που δόθηκε από τον M. Schulze το 1861:

Ένα κύτταρο είναι ένα κομμάτι πρωτοπλάσματος με έναν πυρήνα που περιέχεται μέσα.

Το 1861, ο Brücko πρότεινε μια θεωρία σχετικά με τη σύνθετη δομή του κυττάρου, το οποίο ορίζει ως «στοιχειώδη οργανισμό», και διευκρίνισε περαιτέρω τη θεωρία του σχηματισμού κυττάρων από μια άδομη ουσία (κυτταροβλάστημα), που αναπτύχθηκε από τους Schleiden και Schwann. Ανακαλύφθηκε ότι η μέθοδος σχηματισμού νέων κυττάρων είναι η κυτταρική διαίρεση, η οποία μελετήθηκε για πρώτη φορά από τον Mohl σε νηματώδη φύκια. Οι μελέτες των Negeli και N.I. Zhele διαδραμάτισαν σημαντικό ρόλο στη διάψευση της θεωρίας του κυτταροβλαστήματος χρησιμοποιώντας βοτανικό υλικό.

Η ιστική κυτταρική διαίρεση σε ζώα ανακαλύφθηκε το 1841 από τον Remak. Αποδείχθηκε ότι ο κατακερματισμός των βλαστομερών είναι μια σειρά από διαδοχικές διαιρέσεις (Bishtuf, N.A. Kölliker). Η ιδέα της καθολικής διάδοσης της κυτταρικής διαίρεσης ως τρόπου σχηματισμού νέων κυττάρων κατοχυρώνεται από τον R. Virchow με τη μορφή ενός αφορισμού:

"Omnis cellula ex cellula."
Κάθε κύτταρο από ένα κελί.

Στην ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας τον 19ο αιώνα, προέκυψαν έντονες αντιφάσεις, αντανακλώντας τη διττή φύση της κυτταρικής θεωρίας, η οποία αναπτύχθηκε στο πλαίσιο μιας μηχανιστικής θεώρησης της φύσης. Ήδη στο Schwann γίνεται μια προσπάθεια να θεωρηθεί ο οργανισμός ως ένα άθροισμα κυττάρων. Αυτή η τάση λαμβάνει ιδιαίτερη ανάπτυξη στην «Κυτταρική Παθολογία» του Virchow (1858).

Τα έργα του Virchow είχαν έναν αμφιλεγόμενο αντίκτυπο στην ανάπτυξη της κυτταρικής επιστήμης:

• Επέκτεινε τη θεωρία των κυττάρων στο πεδίο της παθολογίας, γεγονός που συνέβαλε στην αναγνώριση της καθολικότητας της κυτταρικής θεωρίας. Τα έργα του Virchow παγίωσαν την απόρριψη της θεωρίας του κυτταροβλαστήματος από τους Schleiden και Schwann και επέστησαν την προσοχή στο πρωτόπλασμα και τον πυρήνα, που αναγνωρίζονται ως τα πιο ουσιαστικά μέρη του κυττάρου.
• Ο Virchow κατεύθυνε την ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας στην πορεία μιας καθαρά μηχανιστικής ερμηνείας του οργανισμού.
• Ο Virchow ανύψωσε τα κύτταρα στο επίπεδο ενός ανεξάρτητου όντος, με αποτέλεσμα ο οργανισμός να θεωρείται όχι ως σύνολο, αλλά απλώς ως άθροισμα κυττάρων.

ΧΧ αιώνα

Από το δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, η κυτταρική θεωρία έχει αποκτήσει έναν ολοένα και πιο μεταφυσικό χαρακτήρα, ενισχύεται από την «Κυτταρική Φυσιολογία» του Verworn, η οποία θεωρούσε κάθε φυσιολογική διαδικασία που συμβαίνει στο σώμα ως ένα απλό άθροισμα των φυσιολογικών εκδηλώσεων μεμονωμένων κυττάρων. Στο τέλος αυτής της γραμμής ανάπτυξης της κυτταρικής θεωρίας, εμφανίστηκε η μηχανιστική θεωρία της «κυτταρικής κατάστασης», συμπεριλαμβανομένου του Haeckel ως υποστηρικτή. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το σώμα συγκρίνεται με το κράτος και τα κύτταρα του με τους πολίτες. Μια τέτοια θεωρία έρχεται σε αντίθεση με την αρχή της ακεραιότητας του οργανισμού.

Η μηχανιστική κατεύθυνση στην ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας υποβλήθηκε σε αυστηρή κριτική. Το 1860, ο I.M. Sechenov επέκρινε την ιδέα του Virchow για το κελί. Αργότερα, η θεωρία των κυττάρων επικρίθηκε από άλλους συγγραφείς. Τις πιο σοβαρές και θεμελιώδεις ενστάσεις διατύπωσαν οι Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Ο Τσέχος ιστολόγος Studnicka (1929, 1934) έκανε εκτενή κριτική στην κυτταρική θεωρία.

Στη δεκαετία του 1930, η Σοβιετική βιολόγος O. B. Lepeshinskaya, με βάση τα ερευνητικά της δεδομένα, πρότεινε μια «νέα κυτταρική θεωρία» σε αντίθεση με τον «βιερχοβιανισμό». Βασίστηκε στην ιδέα ότι στην οντογένεση, τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν από κάποια μη κυτταρική ζωντανή ουσία. Μια κριτική επαλήθευση των γεγονότων που ορίζονται από την O. B. Lepeshinskaya και τους υποστηρικτές της ως βάση για τη θεωρία που πρότεινε δεν επιβεβαίωσε τα δεδομένα για την ανάπτυξη κυτταρικών πυρήνων από «ζωντανή ύλη» χωρίς πυρηνικά.

Σύγχρονη κυτταρική θεωρία

Η σύγχρονη κυτταρική θεωρία προέρχεται από το γεγονός ότι η κυτταρική δομή είναι η πιο σημαντική μορφή ύπαρξης ζωής, εγγενής σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, εκτός από τους ιούς. Η βελτίωση της κυτταρικής δομής ήταν η κύρια κατεύθυνση της εξελικτικής ανάπτυξης τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα, και η κυτταρική δομή διατηρείται σταθερά στους περισσότερους σύγχρονους οργανισμούς.

Ταυτόχρονα, οι δογματικές και μεθοδολογικά εσφαλμένες διατάξεις της κυτταρικής θεωρίας πρέπει να επαναξιολογηθούν:

• Η κυτταρική δομή είναι η κύρια, αλλά όχι η μόνη μορφή ύπαρξης της ζωής. Οι ιοί μπορούν να θεωρηθούν μη κυτταρικές μορφές ζωής. Είναι αλήθεια ότι δείχνουν σημάδια ζωής (μεταβολισμός, ικανότητα αναπαραγωγής κ.λπ.) μόνο μέσα στα κύτταρα· έξω από τα κύτταρα, ο ιός είναι μια πολύπλοκη χημική ουσία. Σύμφωνα με τους περισσότερους επιστήμονες, στην προέλευσή τους, οι ιοί συνδέονται με το κύτταρο, αποτελούν μέρος του γενετικού υλικού του, τα «άγρια» γονίδια.
• Αποδείχθηκε ότι υπάρχουν δύο τύποι κυττάρων - προκαρυωτικά (κύτταρα βακτηρίων και αρχαιβακτηρίων), τα οποία δεν έχουν πυρήνα που οριοθετείται από μεμβράνες και ευκαρυωτικά (κύτταρα φυτών, ζώων, μυκήτων και πρωτιστών), τα οποία έχουν πυρήνα που περιβάλλεται από διπλή μεμβράνη με πυρηνικούς πόρους. Υπάρχουν πολλές άλλες διαφορές μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων. Τα περισσότερα προκαρυωτικά δεν έχουν οργανίδια εσωτερικής μεμβράνης και οι περισσότεροι ευκαρυώτες έχουν μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες. Σύμφωνα με τη θεωρία της συμβιογένεσης, αυτά τα ημιαυτόνομα οργανίδια είναι απόγονοι βακτηριακών κυττάρων. Έτσι, ένα ευκαρυωτικό κύτταρο είναι ένα σύστημα υψηλότερου επιπέδου οργάνωσης· δεν μπορεί να θεωρηθεί εξ ολοκλήρου ομόλογο με ένα βακτηριακό κύτταρο (ένα βακτηριακό κύτταρο είναι ομόλογο με ένα μιτοχόνδριο ενός ανθρώπινου κυττάρου). Έτσι, η ομολογία όλων των κυττάρων έχει περιοριστεί στην παρουσία μιας κλειστής εξωτερικής μεμβράνης που αποτελείται από διπλό στρώμα φωσφολιπιδίων (στα αρχαιοβακτήρια έχει διαφορετική χημική σύσταση από άλλες ομάδες οργανισμών), ριβοσώματα και χρωμοσώματα - κληρονομικό υλικό σε η μορφή μορίων DNA που σχηματίζουν σύμπλοκο με πρωτεΐνες . Αυτό, φυσικά, δεν αναιρεί την κοινή προέλευση όλων των κυττάρων, κάτι που επιβεβαιώνεται από την κοινότητα της χημικής τους σύστασης.
• Η κυτταρική θεωρία θεωρούσε τον οργανισμό ως άθροισμα κυττάρων και οι εκδηλώσεις ζωής του οργανισμού διαλύονταν στο άθροισμα των εκδηλώσεων ζωής των κυττάρων που τον αποτελούν. Αυτό αγνόησε την ακεραιότητα του οργανισμού· οι νόμοι του συνόλου αντικαταστάθηκαν από το άθροισμα των μερών.
• Θεωρώντας το κύτταρο ως ένα καθολικό δομικό στοιχείο, η κυτταρική θεωρία θεωρούσε τα κύτταρα ιστών και τους γαμέτες, τους πρωτιστές και τα βλαστομερή ως εντελώς ομόλογες δομές. Η δυνατότητα εφαρμογής της έννοιας ενός κυττάρου στους πρωτιστές είναι ένα αμφιλεγόμενο ζήτημα στην κυτταρική θεωρία με την έννοια ότι πολλά πολύπλοκα πολυπύρηνα πρωτιστικά κύτταρα μπορούν να θεωρηθούν ως υπερκυτταρικές δομές. Σε κύτταρα ιστών, γεννητικά κύτταρα και πρωτίστες, εκδηλώνεται μια γενική κυτταρική οργάνωση, που εκφράζεται στον μορφολογικό διαχωρισμό του καρυοπλάσματος με τη μορφή πυρήνα, ωστόσο, αυτές οι δομές δεν μπορούν να θεωρηθούν ποιοτικά ισοδύναμες, λαμβάνοντας όλα τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους πέρα ​​από την έννοια του "κύτταρο". Συγκεκριμένα, οι γαμέτες ζώων ή φυτών δεν είναι απλώς κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού, αλλά μια ειδική απλοειδής γενιά του κύκλου ζωής τους, με γενετικά, μορφολογικά και μερικές φορές περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά και υπόκεινται στην ανεξάρτητη δράση της φυσικής επιλογής. Ταυτόχρονα, σχεδόν όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν αναμφίβολα μια κοινή προέλευση και ένα σύνολο ομόλογων δομών - κυτταροσκελετικά στοιχεία, ριβοσώματα ευκαρυωτικού τύπου κ.λπ.
• Η δογματική κυτταρική θεωρία αγνόησε την ιδιαιτερότητα των μη κυτταρικών δομών στο σώμα ή ακόμη και τις αναγνώριζε, όπως ο Virchow, ως μη ζωντανές. Μάλιστα στον οργανισμό εκτός από κύτταρα υπάρχουν πολυπύρηνες υπερκυτταρικές δομές (σύνκυτα, σύμπλαστοι) και απαλλαγμένη από πυρήνα μεσοκυττάρια ουσία, η οποία έχει την ικανότητα μεταβολισμού και άρα είναι ζωντανή. Η διαπίστωση της ιδιαιτερότητας των εκδηλώσεων της ζωής τους και της σημασίας τους για το σώμα είναι καθήκον της σύγχρονης κυτταρολογίας. Ταυτόχρονα, τόσο οι πολυπυρηνικές δομές όσο και η εξωκυτταρική ουσία εμφανίζονται μόνο από τα κύτταρα. Τα συγκυτία και τα σύμπλαστα των πολυκύτταρων οργανισμών είναι το προϊόν της σύντηξης των μητρικών κυττάρων και η εξωκυτταρική ουσία είναι το προϊόν της έκκρισής τους, δηλαδή σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του κυτταρικού μεταβολισμού.
• Το πρόβλημα του μέρους και του συνόλου επιλύθηκε μεταφυσικά από την ορθόδοξη κυτταρική θεωρία: όλη η προσοχή μεταφέρθηκε στα μέρη του οργανισμού - κύτταρα ή «στοιχειώδεις οργανισμούς».

Η ακεραιότητα του οργανισμού είναι το αποτέλεσμα φυσικών, υλικών σχέσεων που είναι πλήρως προσβάσιμες στην έρευνα και την ανακάλυψη. Τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού δεν είναι άτομα ικανά να υπάρχουν ανεξάρτητα (οι λεγόμενες κυτταρικές καλλιέργειες έξω από το σώμα είναι τεχνητά δημιουργημένα βιολογικά συστήματα). Κατά κανόνα, μόνο εκείνα τα πολυκύτταρα κύτταρα που δημιουργούν νέα άτομα (γαμήτες, ζυγώτες ή σπόρια) και μπορούν να θεωρηθούν ως χωριστοί οργανισμοί είναι ικανά για ανεξάρτητη ύπαρξη. Ένα κύτταρο δεν μπορεί να διαχωριστεί από το περιβάλλον του (όπως, στην πραγματικότητα, οποιοδήποτε ζωντανό σύστημα). Η εστίαση όλης της προσοχής σε μεμονωμένα κύτταρα οδηγεί αναπόφευκτα στην ενοποίηση και στη μηχανιστική κατανόηση του οργανισμού ως άθροισμα μερών.

1. Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα. Το κύτταρο είναι η στοιχειώδης μονάδα της ζωής. Η ζωή δεν υπάρχει έξω από τα κύτταρα.

2. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι ομόλογα στη δομή, δηλ. έχουν κοινή προέλευση και γενικές αρχές δομής. Η βάση των κυττάρων είναι οι πρωτεΐνες που ελέγχουν την πορεία όλων των διεργασιών στο κύτταρο. Η δομή των πρωτεϊνών κωδικοποιείται σε μόρια DNA. Οι κύριες ζωτικές διεργασίες στα κύτταρα (αναπαραγωγή, πρωτεϊνική σύνθεση, παραγωγή και χρήση ενέργειας) έχουν κοινή βιοχημική βάση.

3. Η αναπαραγωγή των κυττάρων πραγματοποιείται μόνο με διαίρεση των υπαρχόντων (υπόθεση του R. Virchow)

4. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι πολύπλοκα σύμπλοκα κυττάρων που διαφοροποιούνται σε διάφορους ιστούς και όργανα, η συντονισμένη λειτουργία των οποίων πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο των υπερκυτταρικών χυμικών και νευρικών ρυθμιστικών συστημάτων.

5. Όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού παντοδύναμος. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κύτταρο του σώματος έχει ένα πλήρες σύνολο πληροφοριών σχετικά με τη δομή ολόκληρου του οργανισμού (τη δομή όλων των πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται στο DNA). Η ολοκληρωτική ικανότητα υποδηλώνει την παρουσία μιας πιθανής (κατ' αρχήν) ικανότητας ανάπτυξης ενός ακριβούς αντιγράφου ενός οργανισμού από ένα κύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κλωνοποίηση.

Η κλωνοποίηση είναι αρκετά εύκολο να εφαρμοστεί σε φυτά, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν από κύτταρο σε δοκιμαστικό σωλήνα με θρεπτικό μέσο και προσθήκη ορμονών. Η κλωνοποίηση ζώων, λόγω της πολύ περίπλοκης σχέσης μεταξύ του εμβρύου και του μητρικού σώματος, δεν μπορεί ακόμη να πραγματοποιηθεί εκτός του σώματος, και ως εκ τούτου είναι μια πολύ περίπλοκη, χρονοβόρα και δαπανηρή διαδικασία με μεγάλη πιθανότητα διαταραχών στην ανάπτυξη ο οργανισμός.

Όλα τα γνωστά κύτταρα συνήθως χωρίζονται σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Procaricείναι πιο αρχαία στην προέλευση και πρωτόγονα δομημένα κύτταρα. Η κύρια διαφορά τους είναι η απουσία πυρήνες- ένα ειδικό μεμβρανικό οργανίδιο στο οποίο αποθηκεύεται DNA σε ευκαρυωτικά κύτταρα. Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι μόνο βακτήρια, τα οποία στις περισσότερες περιπτώσεις αντιπροσωπεύονται από μονοκύτταρους και, λιγότερο συχνά, νηματοειδείς οργανισμούς που αποτελούνται από κύτταρα που συνδέονται με μια αλυσίδα. Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν επίσης μπλε-πράσινα φύκια ή κυανοβακτήρια. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα βακτηριακά κύτταρα δεν ξεπερνούν σε μέγεθος αρκετά μικρόμετρα και δεν έχουν πολύπλοκα μεμβρανικά οργανίδια. Η γενετική πληροφορία συνήθως συγκεντρώνεται σε ένα κυκλικό μόριο DNA, το οποίο βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα και έχει ένα σημείο έναρξης και λήξης για τον αναδιπλασιασμό. Αυτό το σημείο αγκυρώνει το DNA στην εσωτερική επιφάνεια μεμβράνες πλάσματος, περιορίζοντας το κελί. Κυτόπλασμααναφέρεται σε ολόκληρο το εσωτερικό περιεχόμενο ενός κελιού.

Όλα τα άλλα κύτταρα, από μονοκύτταρους οργανισμούς μέχρι πολυκύτταρους μύκητες, φυτά και ζώα, είναι ευκαρυωτικό(πυρηνικός). Το DNA αυτών των κυττάρων αντιπροσωπεύεται από ποικίλους αριθμούς μεμονωμένων μη κυκλικών (που έχουν δύο άκρα) μόρια. Τα μόρια συνδέονται με ειδικές πρωτεΐνες - ιστόνες και σχηματίζουν ραβδοσχηματικές δομές - χρωμοσώματα, που αποθηκεύονται στον πυρήνα σε κατάσταση απομονωμένη από το κυτταρόπλασμα. Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών οργανισμών είναι μεγαλύτερα και έχουν στο κυτταρόπλασμα, εκτός από τον πυρήνα, πολλά διαφορετικά μεμβρανικά οργανίδια πολύπλοκης δομής.

Το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα φυτικά κύτταραείναι η παρουσία ειδικών οργανιδίων - χλωροπλάστεςμε πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, λόγω της οποίας η φωτοσύνθεση πραγματοποιείται με τη χρήση φωτεινής ενέργειας. Τα φυτικά κύτταρα έχουν συνήθως παχιά και ανθεκτικά κυτταρικό τοίχωμααπό πολυστρωματική κυτταρίνη, η οποία σχηματίζεται από το κύτταρο έξω από το πλάσμα και είναι μια ανενεργή κυτταρική δομή. Ένα τέτοιο τοίχωμα καθορίζει το σταθερό σχήμα των κυττάρων και την αδυναμία μετακίνησής τους από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των φυτικών κυττάρων είναι η παρουσία κεντρικό κενό– ένα πολύ μεγάλο δοχείο μεμβράνης, που καταλαμβάνει έως και 80-90% του όγκου των κυττάρων και γεμάτο με κυτταρικό χυμό υπό υψηλή πίεση. Το εφεδρικό θρεπτικό συστατικό των φυτικών κυττάρων είναι το άμυλο πολυσακχαρίτη. Τα συνηθισμένα μεγέθη των φυτικών κυττάρων κυμαίνονται από αρκετές δεκάδες έως αρκετές εκατοντάδες μικρόμετρα.

Κύτταρα ζώωνσυνήθως μικρότερα από τα φυτά, με μέγεθος περίπου 10-20 μικρά, χωρίς κυτταρικό τοίχωμα και πολλά από αυτά μπορούν να αλλάξουν το σχήμα τους. Η μεταβλητότητα του σχήματος τους επιτρέπει να μετακινούνται από το ένα μέρος ενός πολυκύτταρου οργανισμού στο άλλο. Τα μονοκύτταρα ζώα (πρωτόζωα) κινούνται ιδιαίτερα εύκολα και γρήγορα στο υδάτινο περιβάλλον. Τα κύτταρα διαχωρίζονται από το περιβάλλον μόνο με μια κυτταρική μεμβράνη, η οποία σε ειδικές περιπτώσεις έχει επιπλέον δομικά στοιχεία, ειδικά στα πρωτόζωα. Η απουσία κυτταρικού τοιχώματος καθιστά δυνατή τη χρήση, εκτός από την απορρόφηση των μορίων, τη διαδικασία φαγοκυττάρωση(σύλληψη μεγάλων αδιάλυτων σωματιδίων) (βλέπε παράγραφο 3.11). Τα ζωικά κύτταρα λαμβάνουν ενέργεια μόνο μέσω της διαδικασίας της αναπνοής, οξειδώνοντας έτοιμες οργανικές ενώσεις. Το εφεδρικό διατροφικό προϊόν είναι ο πολυσακχαρίτης γλυκογόνο.

Μυκητιακά κύτταραέχουν κοινές ιδιότητες τόσο με τα φυτά όσο και με τα ζώα. Μοιάζουν με τα φυτά λόγω της σχετικής ακινησίας τους και της παρουσίας άκαμπτου κυτταρικού τοιχώματος. Η απορρόφηση των ουσιών πραγματοποιείται με τον ίδιο τρόπο όπως στα φυτά, μόνο με την απορρόφηση μεμονωμένων μορίων. Κοινά χαρακτηριστικά με τα ζωικά κύτταρα είναι η ετερότροφη μέθοδος διατροφής με έτοιμες οργανικές ουσίες, το γλυκογόνο ως εφεδρικό θρεπτικό συστατικό και η χρήση χιτίνης, η οποία αποτελεί μέρος των κυτταρικών τοιχωμάτων.

Μη κυτταρικές μορφές ζωήςείναι ιούς. Στην απλούστερη περίπτωση, ένας ιός είναι ένα μόνο μόριο DNA που περικλείεται σε ένα κέλυφος πρωτεΐνης, η δομή του οποίου κωδικοποιείται σε αυτό το DNA. Μια τέτοια πρωτόγονη συσκευή δεν επιτρέπει στους ιούς να θεωρούνται ανεξάρτητοι οργανισμοί, αφού δεν μπορούν να κινηθούν, να τραφούν και να αναπαραχθούν ανεξάρτητα. Ο ιός μπορεί να εκτελέσει όλες αυτές τις λειτουργίες μόνο αφού εισέλθει στο κύτταρο. Μόλις εισέλθει στο κύτταρο, το ιικό DNA ενσωματώνεται στο DNA του κυττάρου, πολλαπλασιάζεται πολλές φορές με το σύστημα κυτταρικού αναδιπλασιασμού, ακολουθούμενο από τη σύνθεση της ιικής πρωτεΐνης. Μετά από λίγες ώρες, το κύτταρο γεμίζει με χιλιάδες έτοιμους ιούς και πεθαίνει ως αποτέλεσμα της γρήγορης εξάντλησης. Οι ιοί που απελευθερώνονται είναι σε θέση να μολύνουν νέα κύτταρα.

3.11. Τακτοποίηση των διεργασιών στο κύτταρο
και βιολογικές μεμβράνες

Η κύρια διαφορά μεταξύ της ζωής είναι η αυστηρή σειρά των χημικών διεργασιών στο κύτταρο. Αυτή η σειρά εξασφαλίζεται σε μεγάλο βαθμό από τέτοιες κυτταρικές δομές όπως βιολογικές μεμβράνες.

Οι μεμβράνες είναι λεπτές (6-10 nm) στρώματα διατεταγμένων μορίων. Η ανάλυση της χημικής σύστασης των μεμβρανών δείχνει ότι η ουσία τους αντιπροσωπεύεται κυρίως από πρωτεΐνες (50-60%) και λιπίδια (40-50%). Το τμήμα πολικής γλυκερίνης των μορίων λιπιδίων (που φαίνεται ως οβάλ στο Σχήμα 3.5) είναι υδρόφιλο και τείνει πάντα να στρέφεται προς τα μόρια του νερού.

Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα (εκτός από ιούς)· το κύτταρο είναι η στοιχειώδης μονάδα της ζωής· η ζωή έξω από το κύτταρο δεν είναι δυνατή.

Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι ομόλογα στη δομή, έχουν κοινή προέλευση και γενικές αρχές δομής. Η βάση των κυττάρων αποτελείται από πρωτεΐνες, από τις οποίες εξαρτάται η πορεία όλων των ενδοκυτταρικών διεργασιών· η δομή τους κωδικοποιείται στο DNA· οι κύριες ζωτικές διεργασίες στο κύτταρο: η αναπαραγωγή, η πρωτεϊνοσύνθεση, η παραγωγή και η μετάδοση ενέργειας έχουν κοινή βιοχημική φύση. .

Η αναπαραγωγή των κυττάρων πραγματοποιείται μόνο με διαίρεση των υπαρχόντων (αξίωμα του Virchow).

Ένας πολυκύτταρος οργανισμός είναι ένα σύνθετο σύμπλεγμα κυττάρων που διαφοροποιούνται σε διάφορα όργανα και ιστούς, η συντονισμένη λειτουργία των οποίων πραγματοποιείται υπό τον έλεγχο των υπερκυτταρικών χυμικών και νευρικών συστημάτων.

Όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού είναι παντοδύναμα (αυτό σημαίνει ότι ένα κύτταρο ενός οργανισμού έχει ένα πλήρες σύνολο πληροφοριών για τη δομή ολόκληρου του οργανισμού, αυτές οι πληροφορίες κωδικοποιούνται στο DNA, το οποίο υποδεικνύει την ύπαρξη μιας θεμελιώδους πιθανότητας ανάπτυξης μιας ακριβούς αντίγραφο του οργανισμού από ένα κύτταρο, δηλαδή κλανοποίηση του οργανισμού.

Κάθε κύτταρο αποτελείται από έναν πυρήνα και ένα κυτταρόπλασμα που το περιορίζει από το περιβάλλον και τα γειτονικά κύτταρα· ο χώρος μεταξύ των μεμβρανών των γειτονικών κυττάρων είναι γεμάτος με υγρό περιεχόμενο - μεσοκυττάρια ουσία. Η κύρια λειτουργία της μεμβράνης είναι η επιλεκτική διαπερατότητα. Οι περισσότερες μεμβράνες ενός ευκαρυθετικού κυττάρου, συμπεριλαμβανομένης της κυτταροπλασματικής μεμβράνης (cpm), είναι δομημένες με παρόμοια αρχή· περιέχουν δύο στρώματα φωσφολουπιδίων (είναι ένας εστέρας γλυκυρίνης, δύο υπολείμματα οξέος και μια ομάδα n που αντικαθιστά τα φωσφορικά, ως αποτέλεσμα, το καθένα Το μόριο φωσφολουπιδίου έχει μια υδρόφιλη κεφαλή και δύο υδρόφοβες ουρές.

Λόγω των ιδιοτήτων τους, τα υδρόφιλα κεφάλια είναι στραμμένα προς τα έξω προς το περιβάλλον. Οι υδρόφοβες ουρές βλέπουν το εσωτερικό του διλιπιδικού στρώματος. Η δομή της μεμβράνης διατηρείται. Συμπλέγματα διαφόρων πρωτεϊνών είναι ενσωματωμένα στη στοιβάδα των διλιπτιδίων, τα οποία διατηρούνται εκεί λόγω υδρόφοβης αλληλεπίδρασης. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να διεισδύσουν στη μεμβράνη μέσω ή να ενσωματωθούν σε αυτήν από την άλλη πλευρά· εκτελούν λειτουργίες υποδοχέα και μεταφοράς. Εξωτερικά, διακλαδισμένα μόρια πολυσακχαρίτη είναι αγκυρωμένα στο διλιπτιδικό στρώμα.

Τα μόρια των διακλαδισμένων πολυσακχαριτών σχηματίζουν έναν γλυκοκάλυκα. Συμμετέχει στη λειτουργία του υποδοχέα, δηλαδή στην αναγνώριση από το κύτταρο των τροφικών υποστρωμάτων των απαραίτητων μορίων που προορίζονται για μεταφορά στο κύτταρο, καθώς και στην αναγνώριση των κυττάρων του άλλου και της πυκνής κυτταρικής ουσίας. Αυτά τα ενσωματωμένα μόρια πρωτεΐνης μπορούν να κινηθούν κατά μήκος της μεμβράνης.

Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες των κυτταρικών μεμβρανών είναι το κλείσιμο των κυττάρων.

Το CPM είναι το πιο παχύ κελί, καθώς έχει προστατευτική λειτουργία και εκτελεί πολλές άλλες.

Το κυτταρόπλασμα είναι το ιξώδες, ημι-υγρό περιεχόμενο του κυττάρου. Περιέχει ινίδια πρωτεΐνης (πρωτεϊνικά νήματα), διαλυμένα μεταλλικά ιόντα και οξέα (άλατα), ένζυμα, μονοσακχαρίτες...

Το ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ είναι ένα μη μεμβρανικό οργανίδιο, μια δομή που αποτελείται από δύο αμοιβαία κάθετους κυλίνδρους που σχηματίζονται από 9 τριάδες μικροσωληνίσκων. Λειτουργία - συμμετέχουν στο σχηματισμό της ατράκτου σχάσης και βρίσκονται κοντά στον πυρήνα.

CILIA ΚΑΙ FLANGELLA - κατασκευασμένα από μικροσωληνίσκους που περιλαμβάνουν την πρωτεΐνη τουμπουλίνη, είναι προεκτάσεις του κυτταροπλάσματος στην επιφάνεια του κυττάρου. Ικανός για κίνηση. Λειτουργία: κίνηση των κυττάρων.

ΕΝΔΟΠΛΑΣΜΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ (ER) - υπάρχουν δύο τύποι: λείο και κοκκώδες. Οι λειτουργίες του κοκκώδους eps είναι η πρωτεϊνοσύνθεση, που βρίσκεται ακριβώς κοντά στον πυρήνα, το καλεολέμμα περνάει σε αυτόν. Ένας μεγάλος αριθμός ριβοσωμάτων προσκολλάται σε κοκκώδη eps με τη βοήθεια πρωτεΐνης εμπύρετης.Σε μικροσκόπιο παίρνει την εμφάνιση μιας ετερογενούς κονδυλώδους δομής, γι' αυτό και πήρε το όνομά του. Λειτουργίες λείων eps - σύνθεση γλυκοπρωτεϊνών, λιπιδίων, μετα-επεξεργασία πρωτεϊνών. Το EPS είναι μια συλλογή καναλιών, δεξαμενών και κυστιδίων μεμβράνης.

ΣΥΣΚΕΥΗ GOLGI (ΣΥΝΘΕΤΟ) Ή ΟΝΟΜΑΣΤΑΙ ΕΠΙΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΣΩΜΑ - μια συλλογή από μεμβράνες και στέρνες όχι μακριά από τον πυρήνα. Η λειτουργία του είναι να αποθηκεύει προϊόντα κυτταρικής σύνθεσης.

ΠΛΑΣΤΙΔΕΣ - είναι ένα ημιαυτόνομο οργανίδιο δύο μεμβρανών που υπάρχει στα φυτικά κύτταρα, χωρισμένο σε διάφορους τύπους: χλωροπλάστες (πράσινο), η λειτουργία του είναι η φωτοσύνθεση. Έχουν μια εξωτερική μεμβράνη και μια εσωτερική μεμβράνη σε μορφή σωλήνων, που ονομάζονται λομέλλα, μεμβρανικοί σάκοι - θυλοειδείς, που σχηματίζουν στοίβες - grana.

Οι χρωμοπλάστες περιέχουν κίτρινα και κόκκινα τμήματα όπως κοροτινοειδή, φουκοσατίνες, ξανθοφύλλες (κίτρινο), φυκοελιθρίνες (κόκκινο).

Οι λευκοπλάστες (άχρωμοι) περιέχουν κόκκους αμύλου κλπ. Λειτουργία - παροχή θρεπτικών συστατικών.

Στις μέρες μας, δεν είναι μυστικό για κανέναν ότι όλη η ζωντανή ύλη αποτελείται από κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους έχουν μια ενδιαφέρουσα και πολύπλοκη δομή. Αλλά στο παρελθόν, η ανακάλυψη αυτού του γεγονότος είχε μεγάλη επιστημονική σημασία για την ανάπτυξη της βιολογίας και το δόγμα της κυτταρικής δομής της οργανικής ύλης έμεινε στην ιστορία με το όνομα «κυτταρική θεωρία».

Ιστορία της κυτταρικής θεωρίας

Η ανακάλυψη της κυτταρικής θεωρίας χρονολογείται από το 1655, όταν ο Άγγλος επιστήμονας R. Hooke, βασισμένος στις πολυάριθμες παρατηρήσεις του για τη ζωντανή ύλη, πρότεινε για πρώτη φορά τον όρο «κύτταρο». Αυτό το έκανε στο διάσημο επιστημονικό του έργο «Μικρογραφία», το οποίο στη συνέχεια ενέπνευσε έναν άλλο ταλαντούχο επιστήμονα από την Ολλανδία, τον Leeuwenhoek, να εφεύρει το πρώτο.

Η εμφάνιση του μικροσκοπίου και η πρακτική παρατήρηση μέσω αυτού επιβεβαίωσαν τις ιδέες του Χουκ και η θεωρία των κυττάρων αναπτύχθηκε περαιτέρω. Και ήδη στη δεκαετία του 1670, ο Ιταλός γιατρός Malpighi και ο Άγγλος φυσιοδίφης Drew περιέγραψαν διάφορες μορφές κυττάρων στα φυτά. Την ίδια στιγμή, ο ίδιος ο εφευρέτης του μικροσκοπίου, Leeuwenhoek, παρατηρεί τον κόσμο των μονοκύτταρων οργανισμών - βακτηρίων, βλεφαρίδων, αμοιβάδων. Όντας δημιουργικός άνθρωπος, ο Leeuwenhoek ήταν ο πρώτος που τους απεικόνισε στα σχέδιά του.

Έτσι έμοιαζαν τα σχέδιά του.

Ωστόσο, οι επιστήμονες του 17ου αιώνα φαντάζονταν τα κύτταρα ως κενά σε μια συνεχή μάζα φυτικού ιστού· τίποτα δεν ήταν ακόμη γνωστό για την εσωτερική δομή του κυττάρου. Δεν υπήρξε σημαντική πρόοδος προς αυτή την κατεύθυνση τον επόμενο 18ο αιώνα. Αν και αυτή τη στιγμή αξίζει να σημειωθούν τα έργα του Γερμανού επιστήμονα Friedrich Wolf, ο οποίος προσπάθησε να συγκρίνει την ανάπτυξη των κυττάρων σε φυτά και ζώα.

Οι πρώτες προσπάθειες διείσδυσης στον εσωτερικό κόσμο του κυττάρου έγιναν ήδη τον 19ο αιώνα, κάτι που διευκολύνθηκε από την εμφάνιση βελτιωμένων μικροσκοπίων, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας αχρωματικών φακών στο τελευταίο. Έτσι, οι επιστήμονες Link και Moldnhower ανακαλύπτουν την παρουσία ανεξάρτητων τοιχωμάτων στα κύτταρα, αυτό που αργότερα θα γίνει γνωστό ως. Και το 1830, ο Άγγλος βοτανολόγος Robert Brown περιέγραψε για πρώτη φορά τον κυτταρικό πυρήνα ως σημαντικό συστατικό του.

Στο δεύτερο μισό του 17ου αιώνα, το δόγμα της κυτταρικής θεωρίας και της κυτταρικής δομής έγινε το επίκεντρο της προσοχής όλων των βιολόγων, και μάλιστα έγινε ξεχωριστή επιστήμη - κυτταρολογία.

Βασικές αρχές της κυτταρικής θεωρίας των Schwann και Schleiden

Σημαντική συνεισφορά στην ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας σε αυτό το στάδιο είχαν οι Γερμανοί επιστήμονες T. Schwann και M. Schleiden, οι οποίοι, ειδικότερα, διατύπωσαν τα κύρια αξιώματα της κυτταρικής θεωρίας, τα οποία είναι:

• Χωρίς εξαίρεση, όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από μικρά πανομοιότυπα μέρη - κύτταρα που αναπτύσσονται και αναπτύσσονται σύμφωνα με τους ίδιους νόμους.
• Η γενική αρχή ανάπτυξης των στοιχειωδών τμημάτων του σώματος είναι ο σχηματισμός κυττάρων.
• Κάθε κύτταρο είναι ένας πολύπλοκος βιολογικός μηχανισμός και είναι ένα είδος ξεχωριστού ατόμου. Η συλλογή των κυττάρων σχηματίζει ιστούς.
• Στα κύτταρα συμβαίνουν διάφορες διεργασίες, όπως η εμφάνιση νέων κυττάρων, η αύξηση του μεγέθους των κυττάρων, η πάχυνση των τοιχωμάτων τους κ.λπ.

Ίσως αυτή είναι η κύρια ουσία της κυτταρικής θεωρίας.

Η συμβολή του Virchow στην ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας

Είναι αλήθεια ότι οι Schwann και Schleiden πίστευαν λανθασμένα ότι τα κύτταρα σχηματίζονται από κάποιο είδος «μη κυτταρικής ουσίας». Αυτή η ιδέα διαψεύστηκε στη συνέχεια από έναν άλλο διάσημο Γερμανό βιολόγο R. Virchow, ο οποίος απέδειξε ότι «κάθε κύτταρο μπορεί να προέλθει αποκλειστικά από άλλο κύτταρο», όπως ένα φυτό μπορεί να προέλθει μόνο από άλλο φυτό και ένα ζώο μόνο από άλλο ζώο. Αυτή η θέση έγινε επίσης ένα από τα σημαντικά μέρη της κυτταρικής θεωρίας.

Σύγχρονη κυτταρική θεωρία

Οι ιδέες του Schwann, του Schleiden, του Virchow και άλλων δημιουργών και συγγραφέων αυτής της θεωρίας, αν και ήταν προηγμένες και επαναστατικές για την εποχή τους, εντούτοις, είναι πλέον σχεδόν δύο αιώνων και από τότε η ανάπτυξη της επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση έχει προχωρήσει ακόμη και περαιτέρω. Τι μας λένε οι κύριες διατάξεις της σύγχρονης κυτταρικής θεωρίας; Ορίστε περί τίνος πρόκειται:

Και είναι πολύ πιθανό ότι στο μέλλον η κυτταρική θεωρία θα λάβει ακόμη μεγαλύτερη ανάπτυξη, οι βιολόγοι θα βρουν νέα προηγουμένως άγνωστα αποθηκευτικά μέρη του κυττάρου, θα ανακαλυφθούν νέοι μηχανισμοί του έργου του, επειδή το κύτταρο περιέχει ακόμα πολλά μυστικά και μυστήρια. Και το πιο ενδιαφέρον μυστήριο που περιέχει ένα κύτταρο είναι το πρόβλημα της γήρανσής του (και στη συνέχεια του θανάτου), και αν οι επιστήμονες καταφέρουν να το λύσουν, τουλάχιστον εν μέρει, ποιος ξέρει πόσο θα μπορούσε να αυξηθεί η ανθρώπινη διάρκεια ζωής, αλλά αυτό είναι ένα θέμα για άλλο άρθρο .

Το βίντεο με την κυτταρική θεωρία

Εν κατακλείδι, σύμφωνα με την παράδοση, παρουσιάζουμε στην προσοχή σας ένα εκπαιδευτικό βίντεο σχετικά με το θέμα του άρθρου μας.