Онлайн учебник по биологии
9 класс

Предыдущая страница учебника по биологии Учебник по биологии. 9 класс Следующая страница учебника по биологии

§10. История и методы изучения клетки. Клеточная теория

Вспомните из разделов 6 и 7 классов, когда начались первые исследования растительных и животных клеток. Какие приборы используются для изучения клеточного строения организмов?

Микроскоп Роберта Гука и срез пробки, увиденный им

Рис. 36. Микроскоп Роберта Гука и срез пробки, увиденный им

Большинство организмов Земли имеют клеточное строение. Клетка — это структурно-функциональная единица живого, способная к самовоспроизведению, для которой характерны все признаки живого.

История открытия клеточного строения организмов. Открытие клетки произошло в середине XVII в. Тогда английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635— 1703) с помощью микроскопа впервые увидел и описал клеточное строение растений.

Рассматривая тонкий срез пробки при сильном увеличении микроскопа, Гук был поражен ее сложной структурой. Он писал: «Взяв кусочек чистой светлой пробки, я отрезал от него острым, как бритва, перочинным ножом очень тонкую пластинку. Когда затем я стал разглядывать его под микроскопом, ...я ясно увидел, что весь он пронизан отверстиями и порами... Эти поры, были неглубокими, а состояли из очень многих маленьких ячеек, вычлененных из непрерывной поры особыми перегородками. Такое строение свойственно не одной только пробке» (рис. 36).

Этими словами в 1665 г. Роберт Гук впервые сообщил о существовании клетки. Он же первым применил и термин «клетка» (cellula) для обозначения увиденной им клеточной стенки. Этот термин прочно вошел в биологию, а его открытие положило начало исследованию клеточного строения организмов.

Дальнейшее изучение клеточного строения организмов связано с именем голландского исследователя А. Левенгука. Линзы, изготовленные ученым, давали увеличение в 300 раз, что позволило сделать ряд больших открытий: описать бактерий, простейших (инфузорий), эритроциты, сперматозоиды. После публикации своих исследований Левенгук получил широкую известность как крупнейший ученый своего времени (рис. 37).

Антон ван Левенгук

Рис. 37. Антон ван Левенгук (1632—1723)

Создание первой клеточной теории. Особенно интенсивно клетки стали изучать в XIX в., что было связано с усовершенствованием микроскопов. В 1939 г., обобщив многочисленные микроскопические исследования клеток, немецкие ученые зоолог Теодор Шванн и ботаник Маттиас Шлейден (рис. 38) сформулировали основные положения клеточной теории: 1) все организмы состоят из клеток; 2) клетки представляют собой мельчайшие структурные единицы жизни; 3) клетки в организме возникают путем новообразований из неклеточного вещества.

В некоторых выводах ученые ошиблись. В частности, положение о возникновении новых клеток оказалось неверным. Но основная идея клеточного строения организмов была правильной.

После создания клеточной теории исследования клетки стали ведущими в биологии. Благодаря работам многих ученых было детально изучено строение клеточного ядра, проведен анализ важнейших биологических процессов, происходящих с клетками. Особенно значимыми оказались исследования немецкого врача и ученого Рудольфа Вирхова (рис. 38), который исправил и дополнил клеточную теорию. В 1858 г. он обосновал принцип преемственности клеток: «каждая клетка происходит из клетки путем деления исходной клетки».

Основоположники клеточной теории

Рис. 38. Основоположники клеточной теории (слева направо): Маттиас Шлейден (1804—1881), Теодор Шванн (1810—1882) и Рудольф Вирхов (1821 — 1902)

Клеточная теория в основном была сформулирована. Однако методы исследования клетки были несовершенны, и наука о клетке еще не оформилась в самостоятельную научную дисциплину.

Цитология — наука о клетке. На рубеже XIX-XX вв. возник и сформировался новый раздел биологии — цитология (от греч. китос — сосуд, здесь — клетка и логос — учение) — наука, изучающая строение и функции клеток. Дальнейшее развитие этой науки было непосредственно связано с открытиями в физике, химии и совершенствованием микроскопической техники.

Микроскопы

Рис. 39. Микроскопы: 1 — световой; 2 — электронный. Изображения клеток, полученные с различных микроскопов: 3 — светового; 4 — электронного

Микроскопы

В настоящее время для изучения клеток ученые пользуются различными методами. Метод микроскопии дает возможность детально изучать внешний облик клеток, их микроструктуру (рис. 39). В световой микроскоп можно увидеть довольно крупные органоиды, например ядро, митохондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи. Электронный микроскоп дает увеличение в 1000 раз больше, чем световой, что позволяет детально рассмотреть структуру отдельных органоидов.

С помощью физико-химических и биохимических методов изучены органические и неорганические вещества живого, их функции и пути превращений в клетке. Применение методов культуры клеток и тканей позволило наблюдать за ростом и размножением клеток вне организма, выделять факторы роста, определять влияние различных веществ на клетки, получать клеточные гибриды путем слияния клеток.

Основные положения современной клеточной теории:

  1. клетка является структурно-функциональной единицей живого, представляющая собой элементарную живую систему, для которой характерны все основные признаки живого;
  2. клетки всех организмов имеют сходный химический состав и общий план строения;
  3. новая клетка возникает в результате деления исходной клетки;
  4. многоклеточные организмы развиваются из одной исходной клетки;
  5. сходство клеточного строения организмов свидетельствует о единстве их происхождения.

Световой микроскоп был существенно усовершенствован в период с 1887—1900 гг. Развитие химии и биохимии привело к разработке новых методов фиксации и окрашивания микропрепаратов. С этого мо мента цитология как наука приобрела экспериментальный характер. В 1930 г. был сконструирован электронный микроскоп, который позволил исследовать ультраструктуру клетки.

Упражнения по пройденному материалу

  1. Кем и когда впервые было открыто клеточное строение организмов?
  2. Назовите авторов первой клеточной теории и сформулируйте ее основные положения.
  3. Почему от момента открытия клеток до становления клеточной теории прошло около 200 лет?
  4. Что изучает ци тология?
  5. Какими методами пользуются современные ученые-цитологи?
  6. В чем преимущества электронного микроскопа по сравнению со световым?

Рейтинг@Mail.ru