История развития цитологии кратко

Тема 1. Краткая история развития цитологии

История развития цитологии кратко

Цитология.

Методические материалы для студентов

Требованияк подготовке

Врезультате изучения цитологии студентдолжен знать:

  • предмет, объект, методы и задачи исследования цитологии;
  • понятие о клетке как наименьшей структурной и функциональной единице жизни;
  • краткую историю развития цитологии;
  • общий план строения клетки: поверхностный аппарат, цитоплазма с органоидами и включениями, ядерный аппарат; элементарные структуры клетки (гранулярные, фибриллярные, мембранные, микротубулярные);
  • организацию поверхностного аппарата клетки: строение и функции плазмалеммы (барьерная, транспортная, рецепторная функции), строение и функции оболочки растительной, грибной и бактериальной клеток; субмембранные структуры поверхностного аппарата; связи между клетками;
  • организацию цитоскелета и строение его основных структурных компонентов (микрофиламентов, микротрубочек, промежуточных филаментов);
  • строение и функции немембранных органоидов (клеточный центр, рибосомы); особенности строения центриолей, центриолярный цикл;
  • строение и функции вакуолярного комплекса клетки (эндоплазматический ретикулум: шероховатого и гладкого; комплекса Гольджи, лизосом, пероксисом, вакуолей растительных и грибных клеток); связь между мембранными компонентами клетки;
  • строение и функции пластид; онтогенетические изменения хлоропластов; взаимопревращение пластид;
  • строение и функции митохондрий;
  • включения (классификацию и характеристику основных видов включений);
  • строение и функции ядра и его компонентов (кариолемма, кариоплазма, хроматин, ядрышки); сравнительную характеристику ДНК и РНК; генетический код и его свойства; общую схему биосинтеза белка;
  • строение митотической хромосомы; типы хромосом; организацию хромосом: нуклеосомный, нуклеомерный, хромомерный, хромонемный, уровни; понятие гаплоидного и диплоидного набора хромосом, полиплоидии, анеуплоидии, кариотипа;
  • понятие о клеточном и митотическом цикле, характеристику интерфазы и ее периодов;
  • способы деления клетки, характеристику фаз митоза и мейоза, виды митоза и мейоза, место мейоза в жизненном цикле организмов; понятие эндорепродукции, эндомитоза, политении;
  • особенности строения клеток, выполняющих разные функции (клетки с двигательной и транспортной функцией, осуществляющие сборку макромолекул (биосинтез веществ);
  • особенности строения клеток организмов разных царств;
  • понятие апоптоза и некроза, изменение клеток при апоптозе, механизм запуска и развертывания процессов апоптоза, значение апоптоза;

уметь:

  • использовать оптические приборы при изучении биологических объектов;
  • готовить временные препараты и изучать их;
  • определять тип клеток на временном препарате, находить ядро, органоиды, оболочку, включения;
  • распознавать органоиды и описывать их структуру на электоронно-микроскопических снимках;
  • схематически рисовать общий план строения клетки;
  • схематически изображать элементарные структуры клетки (плазмалемму, микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), органоиды клетки и их основные структуры;
  • схематически рисовать разные формы межклеточных контактов;
  • схематически изображать ядро, хромосому, типы хромосом;
  • рисовать схему митоза и мейоза (без кроссинговера и с кроссинговером).

курса

Введение

Определениеживого. Общие свойства живых систем.Предмет и задачи цитологии. Цитология- наука о строении, функциях, процессахобмена веществ, взаимоотношениях сокружающей средой, развитии и происхожденииклеток.

Место цитологии в системебиологических наук. Связь с зоологией,ботаникой, эмбриологией, экологией,биохимией, биофизикой, генетикой,физиологией, молекулярной биологией идругими науками.

Клетка —открытаяживая система.

Изобретениемикроскопа и развитие цитологии в ХVIIи ХVIII веках. Развитие цитологии в ХIХвеке. Открытие структурных элементовклетки. Работы М.Шлейдена и Т.Швана.Создание клеточной теории. Дальнейшееразвитие клеточной теории (Р.Вирхов,Э.

Русов, И.Н.Горожанкин и др.). Цитологическиеисследования во второй половине ХIХвека. Работы А.Шимпера, Р.Альтмана,К.Гольджи и др. Достижения электронноймикроскопии. Современное состояниеклеточной теории.

Главные направлениясовременной цитологии.

Тема 2. Методы исследования клеток

Световаямикроскопия. Световой микроскоп,фазово-контрастный, интерференционный,поляризационный микроскопы. Прижизненноеизучение клеток: прижизненное окрашивание,культивирование, методы микрофотографии,флуоресцентная микроскопия.

Изучениефиксированных клеток. Фиксаторы, иххимический состав и применение,изготовление временных и постоянныхпрепаратов (мазки, тотальные препараты,срезы), основные виды красителей иокрашивание препаратов. Методы гистохимии(цитохимии).

Ультрафиолетовая микроскопия.Цитофотометрия. Электронная микроскопия.Методы контрастирования клеток.Криоультромикротомия. Авторадиография.Биохимические и биофизические методыизучения клеток. Культура клеток.Микрохирургия. Фото- и киносъемка.

Тема 3. Строение обобщенной клетки

Общийплан строения клетки: поверхностныйаппарат, цитоплазма с органоидами ивключениями, ядро. Элементарные структурыклетки (гранулярные, микротубулярные,фибриллярные, мембранные).

Тема 4. Поверхностный аппарат клетки

Клеточная мембрана. Структураклеточных мембран по даннымэлектронно-микроскопических исследований,их химический состав. Молекулярнаяорганизация мембраны. Плазмалемма.Модель трехслойной липопротеиновоймембраны (Даниели, Доусон). ГипотезаРобертсона. Липопротеиновый коврик.

Жидкостно-мозаичная (динамическая)модель мембраны. Гликокаликс. Функцииплазматической мембраны. Отграничениевнутреннего содержания клетки отокружающей среды. Избирательнаяпроницаемость. Транспорт веществ черезплазматическую мембрану (диффузия,осмос, активный транспорт, экзоцитоз,эндоцитоз). Рецепторная функция.

Рольплазматической мембраны в процессахфагоцитоза и пиноцитоза, эндосомы.

Другиефункции плазматической мембраны:межклеточные контакты и связи. Десмосомыи другие специальные структурымежклеточных контактов; плотный контакт,щелевой контакт, простой контакт.Микроворсинки, структуры фоторецепторов,оболочки аксонов. Связь клеток друг сдругом и с внеклеточным матриксом.Гликокаликс животных клеток.

Надмембранныеструктуры поверхностного аппарата:оболочка клеток растений, грибов ибактерий.Химическийсостав клеточной оболочки растений:пектины, целлюлоза, инкрустирующиевещества. Физические свойства целлюлознойоболочки. Субмикроскопическая структура:матрикс и микрофибриллы.

Биологическаяроль оболочки, транспорт веществ поней. Образование и рост оболочки. Рольфрагмопласта и диктиосом в ее формировании.Клеточная пластинка. Межклеточноевещество. Первичная оболочка, ее текстура.Первичные поровые поля. Рост оболочки.Текстура вторичной оболочки. Поры, ихтипы и значение.

Скульптурные утолщенияклеточных оболочек. Вторичные измененияхимического состава и свойств оболочек:одревеснение, опробковение, кутинизация,ослизнение, минерализация. Биологическоезначение этих процессов. Использованиечеловеком веществ оболочек растительныхклеток.

Клеточные оболочки грибов ипрокариотических клеток.

Источник: https://studfile.net/preview/7321205/

Что изучает цитология? История развития этой науки и используемые в ней методы

История развития цитологии кратко

23.10.2015

Далеко не каждый знает, что цитология — это наука, изучающая функции, строение и развитие клеток любых живых организмов, в том числе и одноклеточных. Для диагностики заболеваний людей и животных цитологические исследования приобрели огромное значение.

Зная определение, что такое цитология, совсем нетрудно понять, что эта наука смогла развиваться только после создания и постепенного усовершенствования оптического микроскопа и разработки гистологических методов исследования.

История обнаружения клетки

История развития цитологии начинается с открытия клетки. Термин «клетка» был впервые использован англичанином Робертом Гуком в 1665 году, рассматривавшим под усовершенствованным им микроскопом срез пробки.

Он смог разглядеть ячеистое строение материала, точнее клеточные оболочки из целлюлозы. Позднее его открытия подтвердили итальянец М. Мальпиги и англичанин Н. Грю, а А. Левенгук в 1781 году впервые опубликовал рисунки, изображающие клетки животного с ядрами.

Так стала делать свои первые шаги цитология — наука о клетке.

В начале 19-го века стало формироваться представление о том, что клетка является важнейшей структурной единицей любого организма, то есть закладывались основы цитологии. Р.

Броун в 1831 году нашёл в растительных клетках ядра, дав им такое название по-латыни, а чуть позже доказал, что этот элемент присутствует в клетках всех животных и растений.

Учёные также обнаружили процесс деления клеток.

Я. Пуркинье, впервые описавший ядро животной клетки, придумал способы просветления и окраски клеточных препаратов, ведь это то, что изучает цитология. Он ввёл понятие протоплазмы и был среди первых исследователей, пытавшихся сравнить животные и растительные клетки.

В 1839 году немцами Т. Шванном и М. Шлейденом была сформулирована клеточная теория, где клетка считалась основным элементом строения, развития и жизнедеятельности живого мира, которая содержит в себе весь комплекс свойств, присущих жизни, являясь её базовой ячейкой.

С тех пор так и было установлено, что цитология — это наука о всех аспектах, касающихся клетки. С помощью клеточной теории была раскрыта природа разнообразных простейших. Т. Зибольд дал формулировку одноклеточным животным, основываясь на постулатах клеточной теории.

Для развития цитологии важным стало появление учения Р. Вирхова о целлюлярной патологии, в которой клетки рассматривались, как место, где коренятся болезни. Благодаря этому изучением клеток стали интересоваться не только физиологи и анатомы, но и патологи.

Вирхов также утверждал, что клетки появляются только из своих предшественников. Его учение сильно повлияло на пересмотр взглядов касательно природы клеток: если первоначально главным структурным элементом считалась оболочка клетки, то позднее клетку стали определять, как кусочек протоплазмы с ядром внутри.

Таким образом, ядро было признано неотъемлемым элементом клеточной структуры. Одновременно было открыто сложное строение самой протоплазмы, в которой были найдены различные органоиды: митохондрии, клеточный центр, комплекс Гольджи. В ядрах были найдены нуклеиновые кислоты.

Всё это сформировало представление о живой клетке, как об очень сложной системе с множеством компонентов, являющихся тем, что изучает цитология в биологии.

о том, что изучает цитология

На развитие цитологии сильно повлияли законы наследования признаков Г. Менделя и последующая их трактовка. Благодаря этому появилась хромосомная теория наследственности, а в цитологии появились новые направления — кариология и цитогенетика.

Большим шагом вперёд для цитологии стало изобретение метода культуры тканей и его производных, включающих:

  • метод однослойных культур клеток;
  • метод культуры фрагментов и целых органов в тканях животных, на оболочках куриных эмбрионов или в питательной среде;
  • метод органных культур тканевых фрагментов на разделе газовой фазы и питательной среды.

С их помощью возможны длительные наблюдения за жизнедеятельностью клеток, обособленных от организма, изучение их деления, движения, дифференцирования и т. д.

Появление в цитологических исследованиях количественных методов позволило выявить закон видового постоянства относительно размера клеток, который потом стал известен как закон постоянства минимальных клеточных размеров. В 1925 году было обнаружено явление последовательного удвоения объёма клеточных ядер, обычно отражающего удвоение в клетках хромосом.

В середине 20 века научно-техническая революция обеспечила цитологии бурное развитие и пересмотр некоторых её представлений. Создание электронного микроскопа позволило изучать строение и понять доселе непонятные функции клеточных органоидов, а также открыть огромное количество субмикроскопических структур, понять, откуда берутся стволовые клетки.

Виды и направления цитологии

Когда говорят, что такое цитология в биологии, то выделяют общую и частную цитологию.

Первая называется ещё биологией клетки и сводится к изучению структур, общих для большинства типов клеток, а также их функций, реакции на повреждения, обмена веществ, болезненные изменения, процессы восстановления и адаптации к условиям среды.

Частная цитология направлена на изучение особенностей специализированных клеток многоклеточных организмов и их адаптацией к среде обитания в случае простейших.

Сейчас выделяют 6 главных направлений цитологии:

  • Цитоморфология исследует особенности структуры клетки. Её основными инструментами являются разные виды микроскопии фиксированных клеток (оптическая, поляризационная, электронная) и живых клеток (люминесцентная и фазово-контрастная микроскопия, темнопольный конденсор).
  • Цитофизиология исследует работу клетки как живой единой системы, взаимодействие и функционирование внутриклеточных структур. Эти сложные задачи решаются особыми экспериментальными приёмами, сочетающимися с методами микрохирургии, микрокиносъёмки и культуры клеток и тканей.
  • Цитохимия интересуется молекулярным устройством клетки и её компонентов, а также процессами метаболизма. Для цитохимических исследований применяются оптические и электронные микроскопы, интерференционная и ультрафиолетовая микроскопия, авторадиография, цитофотометрия, фракционное центрифугирование с дальнейшим химанализом каждой фракции.
  • Цитогенетика занимается вопросами закономерности функциональной и структурной организации хромосом эукариотов.
  • Цитоэкология изучает реакцию клеток на различные факторы окружающей среды и проявляемые механизмы адаптации.
  • Цитопатология занимается изучением заболевших клеток, подразделяясь на вирусную (в случаях воздействия вирусов на клетку), онкологическую (изменения в опухолевых клетках), цитофармакологию (влияние лекарственных препаратов), космическую (исследования клеток в условиях космического полёта) и т. д.

Цитологические исследования

Очень часто в цитологии используют метод исследования, совпадающий с гистологическим исследованием, при котором отбирается образец ткани из больного органа.

Но есть и разница: для цитологического исследования требуется меньшее количество биоматериала, а его исследование не требует предварительной обработки и специального оборудования, кроме микроскопа.

Поводом для цитологического исследования может стать нежелательность или невозможность биопсии, если, например, больной обследуется в условиях обычной поликлиники.

С помощью цитологического исследования можно дать оценку состоянию покровных тканей человека (слизистых оболочек и кожи), поскольку в этих тканях очень часто начинают формироваться онкологические заболевания. Можно также изучить женскую гормональную активность, процесс заживления ран и прочие процессы. При лечении злокачественных болезней можно оценить степень поражения атипичных клеток.

о цитологии — науке о клетке

Способ получения материала, необходимого для исследований, зависит от того, какая ткань или орган были повреждены:

  • При кожных заболеваниях с тканей берутся отпечатки или соскобы.
  • При болезнях органов кроветворения, молочных или щитовидной железы из поражённых участков берутся пунктаты.
  • При недугах ЦНС необходимо брать спинномозговую жидкость.
  • При болезнях лёгких может забираться мокрота и.т.д.

Благодаря стремительному развитию науки и технологии возможности цитологии постоянно растут.

Источник: https://nazvania.net/chto-izuchaet-citologiya-istoriya-razvitiya-etoy-nauki-i-ispolzuemye-v-ney-metody_14206

История цитологии

История развития цитологии кратко

Цитология (от греч. kytos – вместилище, сосуд и logos – учение, наука) исследует элементарные единицы строения, функционирования и воспроизведения живой материи. Объектом цитологических исследований являются клетки многоклеточных и одноклеточных организмов: бактерий, грибов, растений и животных.

У многоклеточных организмов клетки входят в состав тканей, их жизнедеятельность подчинена координирующему влиянию целостного организма. У одноклеточных организмов понятия «клетка» и «организм» совпадают.

Поэтому правомочно говорить о клетках-организмах, ведущих в природе самостоятельное существование, как о переходном этапе к многоклеточности.

Становление цитологии

Наука о клетке ведет свою историю с середины XIX века, но корнями уходит в XVII век. Ее начало некоторые исследователи относят к 1609 году, когда выдающийся итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей сконструировал свой оккиолино с выпуклой и вогнутой линзами, увеличивающий в 35 – 40 раз. В 1625 году И. Фабер дал прибору название «микроскоп».

В 1665 году английский физик Роберт Гук, изучая с помощью созданного им микроскопа строение тонкого среза коры растения, впервые разглядел в пробковом слое крохотные ячейки и назвал их «cellula» – ячейка, или клетка. Это название сохранилось до настоящего времени. После Р.

Гука клеточное строение растений подтвердили ботаники – итальянец Марчелло Мальпиги (1675) и англичанин Неемия Грю (1683).

В это же время Антони ван Левенгук впервые наблюдал под микроскопом клетки многоклеточных животных (эритроциты крови и сперматозоиды), а также одноклеточные водные организмы.

Интересно, что Левенгук не был ученым-биологом, проводившим систематические исследования, он был просто очень любопытным человеком. Он зарисовывал свои наблюдения и отсылал Королевскому научному обществу в Лондоне, не ожидая ответа. Всего было послано более ста писем.

Таким образом, Левенгук оказался первым, кто описал и зарисовал различные микроорганизмы (преимущественно инфузории). К ним он относил даже клетки «жидкостей» высших животных (эритроциты и сперматозоиды). Эти крошечные существа он назвал анималькулями (от лат. animalcula – зверьки).

Вскоре (1678) Христиан Гюйгенс подтвердил результаты Левенгука.

После этого начались интенсивные исследования, которые уже проводились учеными-естественниками, а усовершенствование микроскопа и разработка методов гистологических исследований (гистология – наука о тканях) дали новый импульс к изучению клетки.

В начале XVIII века клетки, ткани и сосуды растений исследовали многие ученые. Французский ботаник Генрих Дюгамель, продолжая начатые Мальпиги и Грю исследования коры древесных растений, описал образовательный слой и назвал его камбием.

В 1718 году французский натуралист Л. Жобло в своем сочинении о применении микроскопа наряду с характеристикой разных его типов описал многочисленных представителей простейших, наблюдаемых им в микроскоп.

Он описал детали внешнего строения инфузории: реснитчатый покров, ядро, сократительные вакуоли.

В целом уровень знаний о клетке, достигнутый к концу XVIII века, давал представление о внешнем строении клетки, о целлюлозной клеточной оболочке растительной клетки и внутреннем «пузырьке», наполненном соком.

Дальнейшее развитие науки о клетке вплоть до XIX века шло очень медленно, так как используемые в то время микроскопы были несовершенны и не существовало специальных методов подготовки микропрепаратов, необходимых для выявления клеточной структуры, таких как фиксация, окраска, просветление. Не сразу появились и осветительные системы линз, зеркал. Все это затрудняло проведение цитологических исследований.

Достижения цитологии в XIX веке

В начале XIX века новым шагом в изучении клеток стали труды немецкого врача и ботаника Л.Х. Тревирануса. В книге о развитии клеток водоносных сосудов (1806) он впервые установил единство клеточного строения у растений.

Вслед за ним французский ученый Шарль Мирбель показал, что тело растений состоит из тканей. В 1827 году английский ботаник Роберт Броун обнаружил и описал ядро клетки, не задаваясь вопросом о его назначении.

Этот вопрос позже был решен немецким ученым Маттиасом Якобом Шлейденом. В это же время российский ученый-эмбриолог Карл Максимович Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих (1827) и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки (1828).

Открытия, сделанные К.М. Бэром, показали, что клетка – единица не только строения, но и развития организмов.

В 30-е годы XIX века в клетках всех многоклеточных организмов были обнаружены ядра. Немецкий ученый-ботаник М.Я. Шлейден в книге «Данные о развитии растений» (1838) предложил теорию образования растительных клеток и показал значение ядра для формирования всей клетки.

Его соотечественник зоолог Теодор Шванн в своем знаменитом труде «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) выдвинул идею об общности строения животных и растений и универсальности их клеточной организации. Здесь Т. Шванн впервые применил термин «клеточная теория», а его данные послужили ее убедительным обоснованием.

Он подчеркнул также не только морфологическое, но и физиологическое значение клеток и ввел понятие о клеточном метаболизме.

Шлейден и Шванн изложили фактически основы классической клеточной теории, согласно которой все животные и растения построены из мельчайших клеток. Основными исходными идеями клеточной теории были следующие положения.

  • Все ткани состоят из клеток.
  • Клетки растений и животных имеют общие принципы строения, так как возникают одинаковым путем.
  • Каждая отдельная клетка самостоятельна, а деятельность многоклеточного организма представляется суммой деятельности отдельных клеток.

С этого момента цитология стала самостоятельной наукой об общих закономерностях строения клеток.

Ко времени возникновения клеточной теории вопрос о том, как образуются клетки в организме, еще не был выяснен. Шлейден и Шванн считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто к середине XIX века.

В 1858 году немецкий медик и анатом Рудольф Вирхов представил убедительное доказательство того, что клетки возникают только путем воспроизведения себе подобных. Научный мир облетело его изречение: «Omnis cellula ex cellula» («Каждая клетка от клетки»).

Этим постулатом пополнилась клеточная теория, сформулированная ранее.

Создание клеточной теории явилось крупнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы.

Обобщение знаний о клетке в клеточной теории оживило цитологические исследования. Ученые стали изучать отдельные части клетки, ее химические вещества и протекающие в ней процессы. Эти открытия значительно обогатили знания о клетке.

В 1873 году естествоиспытатель и философ Ф. Энгельс, характеризуя значение клеточной теории, писал, что наряду с законом превращения энергии и эволюционной теорией Ч.

Дарвина «она является одним из трех великих открытий естествознания XIX века».

В 70-х годах XIX века у самых разных биологических объектов в клетках были обнаружены хромосомы.

В 1879–1882 годах немецкий гистолог Вальтер Флемминг описал митоз, вскоре появилась гипотеза о том, что наследуемые признаки заключаются в ядре.

В 1876 году был открыт клеточный центр, в 1894-м – митохондрии, в 1898-м – аппарат Гольджи. К концу XIX века было обнаружено большинство общих и специальных органоидов в цитоплазме клетки.

Эти открытия показали, что в цитоплазме совершаются разнообразные процессы, связанные с жизнедеятельностью и функциональной активностью клетки.

Крупный вклад в развитие учения о клетке внесли отечественные цитологи: в 1874 году Иван Дорофеевич Чистяков описал фазы митотического деления, в 1880 году Иван Николаевич Горожанкин провел исследование цитологических основ оплодотворения у хвойных растений, в 1898 году Сергей Гаврилович Навашин открыл явление двойного оплодотворения у цветковых растений, в 1882 году Илья Ильич Мечников открыл явление фагоцитоза у клеток. Учение И.И. Мечникова о фагоцитозе дало толчок развитию иммунологического направления в медицине.

Успехи в изучении клетки способствовали тому, что внимание биологов все больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов. Становилось все более очевидным, что изучение особенностей строения и функционирования клетки является фундаментальной областью биологических исследований.

Все это привело к тому, что в конце XIX века цитология выделилась в самостоятельную область биологии.

Источник: https://blgy.ru/history-cytology/

Цитология и ее методология

История развития цитологии кратко

Цитология (греч. cytos — клетка + logos — наука) – наука о строении и жизнедеятельности клетки. На данный момент нам кажется очевидным, что растения, грибы и животные состоят из клеток, однако раньше об этом и не догадывались.

Цитология начала свой путь развития относительно недавно, в этой статье мы обсудим клеточную теорию и методы, которые используются в цитологии для изучения клеток (методологию).

Клеточная теория

Создание и развитие клеточной теории стало возможным после изобретения микроскопа в 1590 году голландским мастером по изготовлению очков – Захарием Янсеном. Первый микроскоп мог увеличивать изучаемый объект до 3-9 раз.

В 1665 году Роберт Гук, используя микроскоп собственного изобретения, смог различить ячеистые структуры пробки ветки бузины. Эти ячеистые структуры напомнили Роберту Гуку монашеские кельи, он ввел термин клетка (от лат. сеllа — комната, келья).

На самом деле Роберт Гук увидел не живые клетки, как он предполагал, а оставшиеся от них плотные клеточные стенки, которые и представляли собой ячеистую структуру.

В 70-х годах XVII века нидерландский натуралист Антони ван Левенгук открыл целый мир, невидимый невооруженным глазом. Он увидел в микроскопе простейшие организмы: инфузорий, сперматозоидов, а также дрожжи, бактерии, эпидермис кожи.

В течение 50 лет он отсылал результаты своих наблюдений в Лондонское королевское общество. Поначалу они были встречены со скептицизмом, но когда комиссия ученых лично во всем убедилась и подтвердила подлинность его исследований, Антони ван Левенгук был избран действительным членом Лондонского королевского общества.

В последующее время было много описаний самых разных клеток, однако обобщить накопленный материал оказалось не легкой задачей. С ней в 1839-1840 годах справились немецкий ботаник Маттиас Шлейден и немецкий зоолог Теодор Шванн.

Изучая строение растений и животных, Шлейден и Шванн независимо друг от друга пришли к одному и тому же выводу: все организмы, как растительные, так и животные, состоят из клеток, сходных по строению. Они постулировали, что все живое состоит из клеток.

В 1839-1840 годах возникла клеточная теория Шлейдена и Шванна, основные положения которой:

  • Все организмы состоят из клеток
  • Клетка – мельчайшая структурная единица жизни
  • Образование новых клеток – основополагающий способ роста и развития растений и животных
  • Организм представляет собой сумму образующих его клеток

Допустили ли Шлейден и Шванн ошибки? Да, они были. Ошибочно предположение о том, что клетка может образоваться из неклеточного вещества.

Важное дополнение в 1855 в клеточную теорию внес Рудольф Вирхов, который утверждал, что любая клетка может образоваться только путем деления материнской клетки.

Какие же положения включает в себя современная клеточная теория? Приступим к их изучению:

  • Клетка является структурной, функциональной и генетической единицей живого
  • Клетки растений и животных сходны между собой по строению и химическому составу
  • Клетка образуется только путем деления материнской клетки
  • Клетки у всех организмов окружены мембраной (имеют мембранное строение)
  • Ядро клетки – ее главный регуляторный органоид
  • Клеточное строение растений, животных и грибов свидетельствует о едином происхождении всего живого
  • В многоклеточном организме клетки подразделяются (дифференцируются) по строению и функции. Они объединяются в ткани, органы и системы органов.
  • Клетка – элементарная, открытая и живая система, способная к самообновлению, воспроизведению и саморегуляции

XX век несомненно стал веком биологических наук: цитологии, генетики. Это произошло во многом благодаря клеточной теории.

Я хочу поделиться с вами моим искренним восхищением новой жизни. Вдумайтесь – мы ведь когда-то с вами были всего одной единственной клеткой, зиготой! Как в одной клетке природе удалось уместить столько всего: кожу, мышцы, нервную систему, пищеварительный тракт? Мы приоткроем завесу этой тайну в статьях по генетике и эмбриологии, и, тем не менее, мое восхищение этим безгранично.

Наши клетки рождаются и умирают: эпителий кишечника обновляется каждые 5 дней полностью, при удалении 70% печени оставшиеся клетки способны восстановить всю структуру этого органа, каждые 30 дней мы получаем новую кожу. При этом наше сознание и память остаются с нами. Мы – чудо, настоящее чудо природы, созданное из одной единственной клетки.

Микроскопия

Микроскопия – важнейший метод цитологии, в ходе которого объекты рассматриваются при помощи микроскопа. Его оптическая система состоит из двух основных элементов: объектива и окуляра, закрепленных в тубусе. Микропрепарат (срез тканей) располагается на предметном столике, расстояние от которого до объектива регулируется с помощью винта (винтов).

Чтобы посчитать увеличительную способность микроскопа следует умножить увеличение окуляра на увеличение объектива. К примеру, если окуляр увеличивает объект в 20 раз, а объектив – в 10, то суммарное увеличение будет в 200 раз.

Некоторое внимание уделим направлениям в биологии, которые необходимо знать на современном этапе технического прогресса.

Биоинженерия

Биоинженерия – направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине. В рамках биоинженерии происходят попытки (и довольно успешные) выращивания тканей и создание искусственных органов, протезов.

То есть биоинженерия занимается преимущественно технической частью. Медицинское направление в биоинженерии ищет замену органам и тканям человека, которые утратили свою функциональную активность и требуют “замены”.

Биотехнология

Биотехнология – направление биологии, изучающее возможность применения живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач. В биотехнологии путем генной инженерии создают организмы с заданным набором свойств.

В рамках биотехнологии происходит получение антибиотиков – продуктов жизнедеятельности бактерий, очищение водоемов с помощью моллюсков, увеличение плодородия почвы с помощью дождевых червей, клонирование организмов.

Это разительно отличается от задач биоинженерии, хотя безусловно, эти дисциплины смежные. Все-таки в биотехнологии происходит большее вторжение в живой мир, по сути человек выступает эксплуататором, достигая с помощью животных, растений и грибов своих целей. Человек проводит естественный отбор, отделяя особей, которые продолжат род, от других, “менее перспективных”.

В рамках биотехнологии выделяются следующие направления:

  • Генная инженерия
  • Представляет собой совокупность методов и технологий, которые приводят к получению рекомбинантных РНК и ДНК, выделению генов из клеток и внедрения их в другие организмы.Изменив молекулу ДНК или РНК, человек добивается своей цели: клетка начинает синтезировать с нее белок. Он то и нужен человеку, такие продукты жизнедеятельности активно используются в медицине, к примеру, при изготовлении антибиотиков.В ходе генной инженерии был получены:

    • Сорт кукурузы, устойчивый к действию насекомых-вредителей
    • Бактерии, продуктом жизнедеятельности которых является человеческий инсулин, используемый в дальнейшем как лекарство
    • Культура клеток, вырабатывающих гормон человека – эритропоэтин, также используемый в лечебных целях
  • Клеточная инженерия
  • Представляет собой совокупность методов и технологий, используемых для конструирования новых клеток. В основе лежит идея культивирования клеток тканей вне организма.

    С помощью клеточной инженерии возможно бесполое размножение ценных форм растений. Часто получаются, так называемые, гибридные клетки, которые сочетают свойства, к примеру, раковых клеток и лимфоцитов, в результате становится возможно быстрое получение антител.

Источник: https://studarium.ru/article/118

ЦИТОЛОГИЯ

История развития цитологии кратко
статьи

ЦИТОЛОГИЯ, наука о клетках – структурных и функциональных единицах почти всех живых организмов. В многоклеточном организме все сложные проявления жизни возникают в результате координированной активности составляющих его клеток. Задача цитолога – установить, как построена живая клетка и как она выполняет свои нормальные функции.

Изучением клеток занимаются также патоморфологи, но их интересуют изменения, происходящие в клетках во время болезни или после смерти.

Несмотря на то что учеными давно уже было накоплено немало данных о развитии и строении животных и растений, только в 1839 были сформулированы основные концепции клеточной теории и началось развитие современной цитологии.

Клетки – это самые мелкие единицы живого, о чем наглядно свидетельствует способность тканей распадаться на клетки, которые затем могут продолжать жить в «тканевой» или клеточной культуре и размножаться подобно крошечным организмам. Согласно клеточной теории, все организмы состоят из одной или многих клеток.

Из этого правила есть несколько исключений. Например, в теле слизевиков (миксомицетов) и некоторых очень мелких плоских червей клетки не отделены друг от друга, а образуют более или менее слитную структуру – т.н. синцитий.

Однако можно считать, что такое строение возникло вторично в результате разрушения участков клеточных мембран, имевшихся у эволюционных предков этих организмов. Многие грибы растут, образуя длинные нитевидные трубки, или гифы.

Эти гифы, часто разделенные перегородками – септами – на сегменты, тоже можно рассматривать как своеобразные вытянутые клетки. Из одной клетки состоят тела протистов и бактерий.

Между бактериальными клетками и клетками всех других организмов существует одно важное различие: ядра и органеллы («маленькие органы») бактериальных клеток не окружены мембранами, и поэтому эти клетки называют прокариотическими («доядерными»); все другие клетки называют эукариотическими (с «настоящими ядрами»): их ядра и органеллы заключены в мембраны. В этой статье рассматриваются только эукариотические клетки.

Открытие клетки

Изучение мельчайших структур живых организмов стало возможным лишь после изобретения микроскопа, т.е. после 1600. Первое описание и изображения клеток дал в 1665 английский ботаник Р.Гук: рассматривая тонкие срезы высушенной пробки, он обнаружил, что они «состоят из множества коробочек». Каждую из этих коробочек Гук назвал клеткой («камерой»).

Итальянский исследователь М.Мальпиги (1674), голландский ученый А. ван Лёвенгук, а также англичанин Н.Грю (1682) вскоре привели множество данных, демонстрирующих клеточное строение растений.

Однако ни один из этих наблюдателей не понял, что действительно важным веществом был наполнявший клетки студенистый материал (впоследствии названный протоплазмой), а казавшиеся им столь важными «клетки» были просто безжизненными целлюлозными коробочками, в которых содержалось это вещество. До середины 19 в.

в трудах ряда ученых уже просматривались зачатки некой «клеточной теории» как общего структурного принципа. В 1831 Р.Броун установил существование в клетке ядра, но не сумел оценить всю важность своего открытия. Вскоре после открытия Броуна несколько ученых убедились в том, что ядро погружено в полужидкую протоплазму, заполняющую клетку.

Первоначально основной единицей биологической структуры считали волокно. Однако уже в начале 19 в. почти все стали признавать непременным элементом растительных и животных тканей структуру, которую называли пузырьком, глобулой или клеткой.

Создание клеточной теории

Количество прямых сведений о клетке и ее содержимом чрезвычайно возросло после 1830, когда появились усовершенствованные микроскопы. Затем в 1838–1839 произошло то, что называют «завершающим мазком мастера». Ботаник М.Шлейден и анатом Т.Шванн практически одновременно выдвинули идею клеточного строения.

Шванн предложил термин «клеточная теория» и представил эту теорию научному сообществу. Согласно клеточной теории, все растения и животные состоят из сходных единиц – клеток, каждая из которых обладает всеми свойствами живого. Эта теория стала краеугольным камнем всего современного биологического мышления.

Открытие протоплазмы

Сначала незаслуженно большое внимание уделяли стенкам клетки. Однако еще Ф.Дюжарден (1835) описал живой студень у одноклеточных организмов и червей, назвав его «саркодой» (т.е. «похожим на мясо»). Эта вязкая субстанция была, по его мнению, наделена всеми свойствами живого.

Шлейден тоже обнаружил в растительных клетках мелкозернистое вещество и назвал его «растительной слизью» (1838). Спустя 8 лет Г.фон Моль воспользовался термином «протоплазма» (примененным в 1840 Я.

Пуркинье для обозначения субстанции, из которой формируются зародыши животных на ранних стадиях развития) и заменил им термин «растительная слизь». В 1861 М.Шультце обнаружил, что саркода содержится также в тканях высших животных и что это вещество идентично как структурно, так и функционально т.н. протоплазме растений.

Для этой «физической основы жизни», как определил ее впоследствии Т.Гексли, был принят общий термин «протоплазма». Концепция протоплазмы в свое время сыграла важную роль; однако уже давно стало ясно, что протоплазма не однородна ни по своему химическому составу, ни по структуре, и этот термин постепенно вышел из употребления.

В настоящее время главными компонентами клетки обычно считают ядро, цитоплазму и клеточные органеллы. Сочетание цитоплазмы и органелл практически соответствует тому, что имели в виду первые цитологи, говоря о протоплазме.

Основные свойства живых клеток

Изучение живых клеток пролило свет на их жизненно важные функции. Было установлено, что последние можно разбить на четыре категории: подвижность, раздражимость, метаболизм и размножение.

Подвижность проявляется в различных формах: 1) внутриклеточная циркуляция содержимого клетки; 2) перетекание, обеспечивающее перемещение клеток (например, клеток крови); 3) биение крошечных протоплазматических выростов – ресничек и жгутиков; 4) сократимость, наиболее развитая у мышечных клеток.

Раздражимость выражается в способности клеток воспринимать стимул и реагировать на него импульсом, или волной возбуждения. Эта активность выражена в наивысшей степени у нервных клеток.

Метаболизм включает все превращения вещества и энергии, протекающие в клетках.

Размножение обеспечивается способностью клетки к делению и образованию дочерних клеток. Именно способность воспроизводить самих себя и позволяет считать клетки мельчайшими единицами живого. Однако многие высокодифференцированные клетки эту способность утратили.

Цитология как наука

В конце 19 в. главное внимание цитологов было направлено на подробное изучение строения клеток, процесса их деления и выяснение их роли как важнейших единиц, обеспечивающих физическую основу наследственности и процесса развития.

Развитие новых методов

Вначале при изучении деталей строения клеток приходилось полагаться главным образом на визуальное исследование мертвого, а не живого материала.

Необходимы были методы, которые позволяли бы сохранять протоплазму, не повреждая ее, изготавливать достаточно тонкие срезы ткани, проходящие и через клеточные компоненты, а также окрашивать срезы, чтобы выявлять детали клеточного строения.

Такие методы создавались и совершенствовались в течение всей второй половины 19 в. Совершенствовался и сам микроскоп.

К числу важных достижений в его устройстве следует отнести: осветитель, расположенный под столиком, для фокусировки пучка света; апохроматический объектив для корректировки недостатков окрашивания, искажающих изображение; иммерсионный объектив, дающий более четкое изображение и увеличение в 1000 раз и более.

Было также обнаружено, что основные красители, например гематоксилин, обладают сродством к содержимому ядра, а кислотные красители, например эозин, окрашивают цитоплазму; это наблюдение послужило основой для создания разнообразных методов контрастного или дифференциального окрашивания. Благодаря этим методам и усовершенствованным микроскопам постепенно накапливались важнейшие сведения о строении клетки, ее специализированных «органах» и различных неживых включениях, которые клетка либо сама синтезирует, либо поглощает извне и накапливает.

Закон генетической непрерывности

Фундаментальное значение для дальнейшего развития клеточной теории имела концепция генетической непрерывности клеток. В свое время Шлейден считал, что клетки образуются в результате своего рода кристаллизации из клеточной жидкости, а Шванн в этом ошибочном направлении пошел еще дальше: по его мнению, клетки возникали из некой «бластемной» жидкости, находящейся вне клеток.

Сначала ботаники, а затем и зоологи (после того как разъяснились противоречия в данных, полученных при изучении некоторых патологических процессов) признали, что клетки возникают только в результате деления уже существующих клеток. В 1858 Р.Вирхов сформулировал закон генетической непрерывности в афоризме «Omnis cellula e cellula» («Каждая клетка из клетки»).

Когда была установлена роль ядра в клеточном делении, В.Флемминг (1882) перефразировал этот афоризм, провозгласив: «Omnis nucleus e nucleo» («Каждое ядро из ядра»). Одним из первых важных открытий в изучении ядра было обнаружение в нем интенсивно окрашивающихся нитей, названных хроматином.

Последующие исследования показали, что при делении клетки эти нити собираются в дискретные тельца – хромосомы, что число хромосом постоянно для каждого вида, а в процессе клеточного деления, или митоза, каждая хромосома расщепляется на две, так что каждая клетка получает типичное для данного вида число хромосом.

Следовательно, афоризм Вирхова можно распространить и на хромосомы (носители наследственных признаков), поскольку каждая из них происходит от предсуществующей.

В 1865 было установлено, что мужская половая клетка (сперматозоид, или спермий) представляет собой полноценную, хотя и высокоспециализированную клетку, а спустя 10 лет О.Гертвиг проследил путь сперматозоида в процессе оплодотворения яйцеклетки. И наконец, в 1884 Э.

ван Бенеден показал, что в процессе образования как сперматозоида, так и яйцеклетки происходит модифицированное клеточное деление (мейоз), в результате которого они получают по одному набору хромосом вместо двух.

Таким образом, каждый зрелый сперматозоид и каждая зрелая яйцеклетка содержат лишь половинное число хромосом по сравнению с остальными клетками данного организма, и при оплодотворении происходит просто восстановление нормального числа хромосом.

В итоге оплодотворенная яйцеклетка содержит по одному набору хромосом от каждого из родителей, что является основой для наследования признаков и по отцовской, и по материнской линии. Кроме того, оплодотворение стимулирует начало дробления яйцеклетки и развитие нового индивида.

Представление о том, что хромосомы сохраняют свою идентичность и поддерживают генетическую непрерывность от одного поколения клеток к другому, окончательно сформировалось в 1885 (Рабль).

Вскоре было установлено, что хромосомы качественно отличаются друг от друга по своему влиянию на развитие (Т.Бовери, 1888). Начали появляться также экспериментальные данные в пользу высказанной ранее гипотезы В.

Ру (1883), согласно которой даже отдельные части хромосом влияют на развитие, структуру и функционирование организма.

Таким образом, еще до конца 19 в. было сделано два важных заключения. Одно состояло в том, что наследственность есть результат генетической непрерывности клеток, обеспечиваемой клеточным делением.

Другое – что существует механизм передачи наследственных признаков, который находится в ядре, а точнее – в хромосомах.

Было установлено, что благодаря строгому продольному расщеплению хромосом дочерние клетки получают совершенно такую же (как качественно, так и количественно) генетическую конституцию, как исходная клетка, от которой они произошли.

Законы наследственности

Второй этап в развитии цитологии как науки охватывает 1900–1935. Он наступил после того, как в 1900 были вторично открыты основные законы наследственности, сформулированные Г.Менделем в 1865, но не привлекшие к себе внимания и надолго преданные забвению.

Цитологи, хотя и продолжали заниматься изучением физиологии клетки и такими ее органеллами, как центросома, митохондрии и аппарат Гольджи, основное внимание сосредоточили на строении хромосом и их поведении.

Проводившиеся в это же время эксперименты по скрещиванию быстро увеличивали объем знаний о способах наследования, что привело к становлению современной генетики как науки. В результате возник «гибридный» раздел генетики – цитогенетика.

Достижения современной цитологии

Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки.

В разработке единой концепции физико-химических аспектов жизни цитология все больше сближается с другими биологическими дисциплинами.

При этом ее классические методы, основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.

Цитологические методы используются, в частности, в селекции растений для определения хромосомного состава растительных клеток. Такие исследования оказывают большую помощь в планировании экспериментальных скрещиваний и оценке полученных результатов.

Аналогичный цитологический анализ проводится и на клетках человека: он позволяет выявить некоторые наследственные заболевания, связанные с изменением числа и формы хромосом. Такой анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода.

См. также ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ; НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ.

Однако самое важное применение цитологических методов в медицине – это диагностика злокачественных новообразований. В раковых клетках, особенно в их ядрах, возникают специфические изменения, распознаваемые опытными патоморфологами. См. также РАК.

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/TSITOLOGIYA.html

Ваш лекарь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: