§ 11. КЛІТИНА ТА ЇЇ ДОСЛІДЖЕННЯ

Основні поняття й ключові терміни: КЛІТИНА. Клітинна теорія.

Пригадайте! Що таке біологічна система?

Знайомтеся!

У своїй книжці Micrographia («Мікрографія»), що була опублікована у вересні 1665 р., англійський 28-річний учений Роберт Гук (1635-1703) описав зріз кори дуба, побудованої з комірок, що нагадували йому келії монахів. Науковець назвав ці комірки клітинами (від англ. cell - келія, комірка). Він ілюстрував клітинки бузини, кропу, моркви, зображення ока блохи, мухи й комара. Ці дослідження Роберта Гука стали основою науки про клітину, яку назвали цитологією.

ЗМІСТ

За допомогою яких методів досліджують клітину?

Із часу відкриття клітини мікроскопія залишається одним із найважливіших методів дослідження в цитології. Використовується світлова (оптична) мікроскопія, що дає змогу спостерігати за живими й мертвими клітинами. Завдяки серії лінз, крізь які проходить світло, світловий мікроскоп забезпечує оптичне збільшення об’єктів максимум у 1000 разів. Проте в світловий мікроскоп видно й менші об’єкти, якщо вони самі випромінюють світло. Цей факт використовують у флуоресцентній мікроскопії, для якої до клітинних структур приєднують флуоресцентні білки або антитіла із флуоресцентними мітками. А в 2006 р. німецькі вчені Ш. Хель і М. Боссі сконструювали оптичний мікроскоп під назвою «наноскоп», у який можна спостерігати об’єкти розміром близько 10 нм і отримувати високоякісні тривимірні зображення.

У ХХ ст. було винайдено електронну мікроскопію (Е. Руска, М. Кноль, 1931), що уможливило вивчення ультраструктури клітин. Розрізняють два основні типи електронної мікроскопії: сканувальну та трансмісійну. Сканувальна електронна мікроскопія (СЕМ) використовується для вивчення поверхні об’єкта. Зразки найчастіше покривають тонкою плівкою золота. Трансмісійна електронна мікроскопія (ТЕМ) використовується для вивчення внутрішньої будови клітини. Пучок електронів пропускається крізь об’єкт, що обробляють сполуками важких металів для збільшення його густини (іл. 25).

Іл. 25. Клітини під електронним мікроскопом: 1 - контакт між нервовими клітинами головного мозку; 2 - чоловіча статева клітина - сперматозоон; 3 - ядро в клітині підшлункової залози; 4 - остеобласт - клітина кістки; 5 - лейкопласт рослинної клітини з гранулами крохмалю; 6 - апарат Гольджі в рослинній клітині

Для вивчення функцій клітин використовують метод центрифугування і метод мічених атомів. Центрифугування - метод вивчення окремих клітинних структур з використанням приладу, що розділяє клітину на окремі компоненти за рахунок швидких колових обертів. Метод мічених атомів (авторадіографія) - метод вивчення біохімічних процесів клітини за допомогою введення в клітину радіоактивних ізотопів хімічних елементів. Для експериментальних та практичних цілей використовують методи клітинної інженерії (методи конструювання клітин). Всі згадані методичні підходи можуть використовуватись у поєднанні з методами культури клітин (вивчення клітин та життєвих процесів під час їх розмноження на поживному середовищі).

Отже, розвиток знань про клітину в XX ст. пов'язаний з удосконаленням методів дослідження клітин й використанням досягнень фізики, хімії, генетики, біохімії та ін.

Що таке клітина в світлі сучасної науки?

Клітина (від лат. cellula - комірка) - це елементарна біологічна система, оскільки є межею подільності клітинних організмів. Це найменша одиниця їхньої будови, що наділена життєвими функціями й властивостями.

Клітина є основною структурною одиницею живого тому, що лежить в основі будови організмів. Вона ж є основною функціональною одиницею живого, що забезпечує виконання життєвих функцій. Наприклад, подразливість тварин реалізується здатністю нейронів передавати нервові імпульси, самовідтворення - здатністю клітин до поділу.

Клітина є єдиним цілим тому, що всі органели клітини пов’язані між собою і не можуть існувати поза клітиною. Якщо клітина зазнає впливів середовища, то в саморегуляції й самооновленні беруть участь всі органели клітини. Найважливішими чинниками, що надають клітинам цілісності є: 1) обмін речовин, енергії та інформації; 2) розвиток за внутрішньоклітинною спадковою програмою; 3) взаємодія із довкіллям та пристосування до його змін.

Клітини можуть відрізнятися одна від одної: а) розміром (наприклад, клітини бактерій мікоплазм - 0,1-0,25 мкм, а яйцеклітини птахів - до кількох см); формою (наприклад, дископодібні еритроцити, кулясті яйцеклітини, зірчасті нейрони); функціями (еритроцити - транспортування газів, гамети - статеве розмноження). Відмінності між клітинами зумовлені спеціалізацією на виконанні функцій.

Незважаючи на відмінності, організація клітин усіх живих організмів подібна, що зумовлено єдністю їх походження. Спільними ознаками клітин є: а) наявність основних структурних частин (поверхневий апарат, цитоплазма та ядро або нуклеоїд); б) подібність процесів обміну речовин і перетворення енергії; в) універсальна мембранна будова; г) єдність хімічного складу; д) подібність процесів поділу клітин тощо.

Отже, КЛІТИНА - елементарна біологічна система, головна структурна та функціональна одиниця живого, основними властивостями якої є саморегуляція, самовідтворення і самооновлення.

Яке значення сучасної клітинної теорії?

Дослідження клітини були об’єднані наприкінці 30-х років ХІХ ст. у клітинну теорію, яка стала основою цитології. Клітинна теорія - це фундаментальне узагальнення біології, що визначає взаємозв’язок усіх проявів життя на Землі з клітиною, характеризує клітину водночас як цілісну самостійну живу систему та як складову багатоклітинних організмів рослин і тварин. Клітинна теорія сформульована німецьким ученим Т. Шванном у 1839 р. у науковій праці «Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі й рості тварин і рослин». Основні положення цієї теорії були такими: а) всі організми складаються з клітин або в різні способи утворені з них; б) клітини рослин і тварин подібні за головними рисами. У доповненні й розвитку цих уявлень брали участь К. М. Бер, Р. Вірхов та інші.

Іл. 26. Т. Шванн (1810-1882)

На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення:

• клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

• клітини всіх одно- і багатоклітинних організмів подібні за походженням, будовою, хімічним складом, основними процесами життєдіяльності;

• кожна нова клітина утворюється тільки в результаті розмноження материнської клітини;

• у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини, різні типи клітин формуються завдяки спеціалізації протягом онтогенезу і утворюють тканини;

• із тканин формуються органи, які тісно пов’язані між собою.

Отже, клітинна теорія як узагальнення знань про клітину стала одним з вирішальних доказів єдності живої природи, дала основу для розуміння суті життєвих процесів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з ілюстрацією

Зіставте подані ілюстрації клітин з їхніми назвами. У випадку правильних відповідей ви отримаєте прізвище науковця, який доповнив клітинну теорію положенням про те, що «кожна клітина з клітини» (Omnis cellula e cellula). Застосуйте свої знання клітини для доведення єдності органічного світу.

Назви клітин, зображених на ілюстраціях: В1 - клітини паличкоподібних бактерій; О - клітини стебла рослини; Р - клітини лусок цибулини; Х - клітини крові людини; І - клітини листка рослини; В2 - клітина гриба аспергіла.

Біологія + Фізика

Волоскові клітини внутрішнього вуха

Флуоресценція дала новий поштовх для розвитку клітинної біології. Завдяки флуоресцентній мікроскопії та розробці нових флуоресцентних міток на основі зеленого флуоресцентного білка (GFP) з’явилась можливість отримувати контрастні забарвлення та робити фотознімки багатьох внутрішньоклітинних білкових структур. Що ж таке флуоресцентна мікроскопія?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Зоогеографія

У 2011 р. на дні Маріанського жолобу було відкрито твариноподібні організми, клітини яких є найбільшими у світі. Це представники ксенофіофор - форамініфер. Розміри валонії пузатої (Valonia ventricosa) досягають 10 см, вона здатна накопичувати Плюмбум, Уран і Меркурій, стійка до низьких температур, високого тиску, пристосована до темряви. Яке значення цього відкриття для науки? Які методи застосовують науковці для прижиттєвого дослідження клітин?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Біологія 9 клас Соболь (нова програма)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)