Odkrivanje in raziskovanje celice postalo mogoče zaradi izuma mikroskopa in izboljšave mikroskopskih raziskovalnih metod.

Anglež Robert Hooke je leta 1665 prvi opazoval delitev tkiva lubja hrasta plutovca na celice (celice) s pomočjo povečevalnih leč. Čeprav se je izkazalo, da ni odkril celic (v pravem pomenu besede), temveč le zunanje lupine rastlinskih celic. Kasneje je svet enoceličnih organizmov odkril A. Leeuwenhoek. Bil je prvi, ki je videl živalske celice (eritrocite). Kasneje je živalske celice opisal F. Fontana, vendar te študije takrat niso vodile do koncepta univerzalnosti celične strukture, ker ni bilo jasne predstave o tem, kaj je celica.

R. Hooke je verjel, da so celice praznine ali pore med rastlinskimi vlakni. Kasneje so M. Malpighi, N. Grew in F. Fontana, ki so opazovali rastlinske predmete pod mikroskopom, potrdili podatke R. Hookea in celice poimenovali "mehurčki". A. Leeuwenhoek je pomembno prispeval k razvoju mikroskopskih študij rastlinskih in živalskih organizmov. Podatke svojih opazovanj je objavil v knjigi "Skrivnosti narave".

Ilustracije v tej knjigi jasno prikazujejo celično zgradbo rastlinskih in živalskih organizmov. Vendar pa A. Levenguk opisanih morfoloških struktur ni predstavil kot celične tvorbe. Njegovo raziskovanje je bilo naključno in ne sistematično. G. Link, G. Travenarius in K. Rudolf so v začetku 19. stoletja s svojimi raziskavami pokazali, da celice niso praznine, temveč samostojne tvorbe, omejene s stenami. Ugotovljeno je bilo, da imajo celice vsebino, ki jo je I Purkinje imenoval protoplazma. R. Brown je jedro opisal kot stalni del celic.

T. Schwann je analiziral literaturne podatke o celični zgradbi rastlin in živali ter jih primerjal z lastnimi raziskavami in rezultate objavil v svojem delu. V njej je T. Schwann pokazal, da so celice osnovne žive strukturne enote rastlinskih in živalskih organizmov. Imajo skupen strukturni načrt in so oblikovani na en način. Te teze so postale osnova celične teorije.

Raziskovalci so dolgo zbirali opazovanja zgradbe enoceličnih in večceličnih organizmov, preden so oblikovali načela CT. V tem obdobju so se bolj razvile in izboljšale različne optične raziskovalne metode.

Celice so razdeljene na jedrski (evkariontski) in nejedrski (prokariontski).Živalski organizmi so zgrajeni iz evkariontskih celic. Le rdeče krvničke (eritrociti) sesalcev nimajo jedra. V procesu razvoja jih izgubijo.

Definicija celice se je spreminjala glede na poznavanje njihove zgradbe in delovanja.

Definicija 1

Po sodobnih podatkih je celica je strukturno urejen sistem biopolimerov, omejenih z aktivno lupino, ki tvorijo jedro in citoplazmo, sodelujejo v enem nizu presnovnih procesov in zagotavljajo vzdrževanje in razmnoževanje sistema kot celote.

Celična teorija je posplošena predstava o zgradbi celice kot žive enote, razmnoževanju celic in njihovi vlogi pri nastanku večceličnih organizmov.

Napredek pri proučevanju celic je povezan z razvojem mikroskopije v 19. stoletju. Takrat se je ideja o strukturi celice spremenila: za osnovo celice ni bila celična membrana, temveč njena vsebina - protoplazma. Hkrati je bilo odkrito jedro kot stalni element celice.

Podatki o fini strukturi in razvoju tkiv in celic so omogočili posplošitev. Tako posplošitev je leta 1839 podal nemški biolog T. Schwann v obliki celične teorije, ki jo je oblikoval. Trdil je, da so celice živali in rastlin v osnovi podobne. Te ideje je razvil in posplošil nemški patolog R. Virchow. Predstavil je pomembno točko, in sicer, da celice nastanejo samo iz celic z razmnoževanjem.

Osnovna načela celične teorije

T. Schwann leta 1839 je v svojem delu "Mikroskopske študije o korespondenci v strukturi in rasti živali in rastlin" oblikoval osnovna načela celične teorije (kasneje so bila večkrat izboljšana in dopolnjena.

Celična teorija vsebuje naslednje določbe:

• celica je osnovna elementarna enota zgradbe, razvoja in delovanja vseh živih organizmov, najmanjša enota živih bitij;
• celice vseh organizmov so homologne (podobne) (homologne) v svoji kemijski strukturi, glavnih manifestacijah življenjskih procesov in metabolizma;
• celice se razmnožujejo z delitvijo - nova celica nastane kot posledica delitve prvotne (materine) celice;
• v kompleksnih večceličnih organizmih se celice specializirajo za funkcije, ki jih opravljajo, in tvorijo tkiva; Organi so zgrajeni iz tkiv, tesno povezanih z medceličnimi, humoralnimi in živčnimi oblikami regulacije.

Intenziven razvoj citologije v 19. in 20. stoletju je potrdil osnovne principe CT in ga obogatil z novimi podatki o strukturi in funkcijah celice. V tem obdobju so bile ovržene nekatere napačne teze celične teorije T. Schwanna, in sicer, da lahko posamezna celica večceličnega organizma deluje neodvisno, da je večcelični organizem preprost skupek celic, razvoj celice pa poteka iz necelični "blastema".

V sodobni obliki celična teorija vključuje naslednje osnovne določbe:

1. Celica je najmanjša enota živih bitij, ki ima vse lastnosti, ki ustrezajo definiciji »živega«. To so metabolizem in energija, gibanje, rast, razdražljivost, prilagajanje, variabilnost, razmnoževanje, staranje in smrt.
2. Celice različnih organizmov imajo skupen strukturni načrt, ki je posledica podobnosti splošnih funkcij, namenjenih ohranjanju življenja samih celic in njihovemu razmnoževanju. Raznolikost oblik celic je posledica specifičnosti funkcij, ki jih opravljajo.
3. Celice se razmnožujejo kot posledica delitve prvotne celice s predhodnim razmnoževanjem njenega genskega materiala.
4. Celice so del celotnega organizma, njihov razvoj, strukturne značilnosti in funkcije so odvisne od celotnega organizma, kar je posledica interakcije v funkcionalnih sistemih tkiv, organov, aparatov in organskih sistemov.

Opomba 1

Celična teorija, ki ustreza sodobni ravni znanja v biologiji, se v marsičem bistveno razlikuje od idej o celici ne le na začetku 19. stoletja, ko jo je T. Schwann prvič oblikoval, ampak celo sredi 20. stoletja. V našem času je to sistem znanstvenih pogledov, ki je dobil obliko teorij, zakonov in načel.

Osnovna načela CT so ohranila svoj pomen do danes, čeprav so bile v več kot 150 letih pridobljene nove informacije o strukturi, življenjski aktivnosti in razvoju celic.

Pomen celične teorije

Pomen celične teorije v razvoju znanosti je v tem, da je zahvaljujoč njej postalo jasno, da je celica najpomembnejša sestavina vseh organizmov, njihova glavna "gradbena" komponenta. Ker se razvoj vsakega organizma začne z eno celico (zigoto), je celica tudi embrionalna osnova večceličnih organizmov.

Ustvarjanje celične teorije je postalo eden od odločilnih dokazov o enotnosti vse žive narave, najpomembnejši dogodek v biološki znanosti.

Celična teorija je prispevala k razvoju embriologije, histologije in fiziologije. Zagotovila je osnovo za materialistični koncept življenja, za razlago evolucijskega odnosa organizmov, za koncept bistva ontogeneze.

Osnovna načela CT so še danes aktualna, čeprav so naravoslovci v obdobju več kot 100 let dobili nove informacije o strukturi, razvoju in življenjski aktivnosti celice.

Celica je osnova vseh procesov v telesu: tako biokemičnih kot fizioloških, saj se vsi ti procesi odvijajo na celični ravni. Zahvaljujoč celični teoriji je postalo mogoče priti do zaključka o podobnosti kemične sestave vseh celic in se znova prepričati o enotnosti celotnega organskega sveta.

Celična teorija je ena najpomembnejših bioloških posplošitev, po kateri imajo vsi organizmi celično zgradbo.

Opomba 2

Celična teorija je skupaj z zakonom o transformaciji energije in evolucijsko teorijo Charlesa Darwina eno izmed treh največjih odkritij naravoslovja 19. stoletja.

Celična teorija je korenito vplivala na razvoj biologije. Dokazala je enotnost žive narave in prikazala strukturno enoto te enotnosti, to je celica.

Ustvarjanje celične teorije je postalo najpomembnejši dogodek v biologiji, eden od odločilnih dokazov o enotnosti vse žive narave. Celična teorija je imela pomemben in odločilen vpliv na razvoj biologije in je služila kot glavni temelj za razvoj disciplin, kot so embriologija, histologija in fiziologija. Zagotovila je osnovo za razlago družinskih odnosov organizmov in za koncept mehanizma individualnega razvoja.

Celična teorija je morda najpomembnejša posplošitev sodobne biologije in je sistem načel in določb. Je znanstveno ozadje številnih bioloških disciplin, ki preučujejo zgradbo in delovanje živih bitij. Celična teorija razkriva mehanizme rasti, razvoja in razmnoževanja organizmov.

Celice je leta 1665 odkril R. Hooke. Celično teorijo, eno največjih odkritij 19. stoletja, sta leta 1838 oblikovala nemška znanstvenika M. Schleiden in T. Schwann, kasneje pa jo je razvil in dopolnil R. Virchow. Celična teorija vključuje naslednje določbe:

1. Celica je najmanjša enota živih bitij.

2. Celice različnih organizmov imajo podobno zgradbo, kar kaže na enotnost žive narave.

3. Do razmnoževanja celic pride z delitvijo prvotne, matične celice (postulat: vsaka celica je iz celice).

4. Večcelični organizmi so sestavljeni iz kompleksnih sklopov celic in njihovih derivatov, združenih v sisteme tkiv in organov, slednji pa v celoten organizem s pomočjo živčnih, humoralnih in imunskih regulacijskih mehanizmov.

Celična teorija je združila koncept celice kot najmanjše strukturne, genetske in funkcionalne enote živalskih in rastlinskih organizmov. Biologijo in medicino je oborožila z razumevanjem splošnih zakonitosti zgradbe živih bitij.

Dolžinske mere, ki se uporabljajo v citologiji

1 µm (mikrometer) – 10 –3 mm (10 –6 m)

1 nm (nanometer) – 10 –3 η (10 –9 m)

1 A (amstrom) – 0,1 nm (10 –10 m)

Splošna organizacija živalskih celic

Vse celice človeškega in živalskega telesa imajo skupen strukturni načrt. Sestavljeni so iz citoplazma in jedrca in so ločeni od okolja s celično membrano.

Človeško telo je sestavljeno iz približno 10 13 celic, razdeljenih na več kot 200 vrst. Glede na funkcionalno specializacijo se lahko različne telesne celice bistveno razlikujejo po obliki, velikosti in notranji strukturi. V človeškem telesu so okrogle (krvne celice), ravne, kubične, prizmatične (epitelne), vretenaste (mišične), procesne (živčne) celice. Njihova velikost se giblje od 4-5 mikronov (cerebelarne zrnate celice in majhni limfociti) do 250 mikronov (jajčne celice). Procesi nekaterih živčnih celic so dolgi več kot 1 meter (v nevronih hrbtenjače, katerih procesi segajo do konic prstov okončin). Poleg tega oblika, velikost in notranja struktura celic vedno najbolj ustrezajo funkcijam, ki jih opravljajo.

Strukturne sestavine celice

citoplazma- del celice ločen od okolja celična membrana in vključno hialoplazme, organele in vključevanje.

Vse membrane v celicah imajo splošen strukturni načrt, ki je povzet v pojmu univerzalna biološka membrana(Slika 2-1A).

Univerzalna biološka membrana tvori dvojna plast fosfolipidnih molekul s skupno debelino 6 mikronov. V tem primeru so hidrofobni repi fosfolipidnih molekul obrnjeni navznoter, drug proti drugemu, polarne hidrofilne glave pa navzven od membrane, proti vodi. Lipidi zagotavljajo osnovne fizikalno-kemijske lastnosti membran, zlasti njihove pretočnost pri telesni temperaturi. V ta lipidni dvosloj so vgrajeni proteini. Razdeljeni so na integral(prežeti celoten lipidni dvosloj), semi-integral(prodrejo do polovice lipidnega dvosloja), ali površinske (nahajajo se na notranji ali zunanji površini lipidnega dvosloja).

riž. 2-1. Zgradba biološke membrane (A) in celične membrane (B).

1. Molekula lipidov.

2. Lipidni dvosloj.

3. Integralne beljakovine.

4. Polintegralne beljakovine.

5. Periferne beljakovine.

6. Glikokaliks.

7. Podmembranska plast.

8. Mikrofilamenti.

9. Mikrotubuli.

10. Mikrofibrile.

11. Molekule glikoproteinov in glikolipidov.

(Po O.V. Volkova, Yu.K. Eletsky).

V tem primeru se beljakovinske molekule nahajajo v mozaičnem vzorcu v lipidnem dvosloju in lahko zaradi fluidnosti membran »lebdijo« v »lipidnem morju« kot ledene gore. Glede na svojo funkcijo so ti proteini lahko strukturno(vzdržujejo določeno strukturo membrane), receptor(tvorijo receptorje za biološko aktivne snovi), transport(prenašajo snovi skozi membrano) in encimski(katalizirajo določene kemične reakcije). To je trenutno najbolj priznano tekoči mozaični model biološko membrano sta leta 1972 predlagala Singer in Nikolson.

Membrane opravljajo razmejitveno funkcijo v celici. Celico razdelijo na predelke, v katerih lahko potekajo procesi in kemične reakcije neodvisno drug od drugega. Na primer, agresivni hidrolitični encimi lizosomov, ki lahko razgradijo večino organskih molekul, so ločeni od preostale citoplazme z membrano. Če je uničen, pride do samoprebave in odmiranja celic.

Glede na splošni strukturni načrt se različne biološke celične membrane razlikujejo po svoji kemični sestavi, organizaciji in lastnostih, odvisno od funkcij struktur, ki jih tvorijo.

Celična teorija - ena najpomembnejših bioloških posplošitev, po kateri imajo vsi organizmi celično strukturo. Celično zgradbo je prvi opazil R. Hooke (1665) pri rastlinah.

N. Grew (1682) je verjel, da so celične stene nastale s prepletanjem vlaken, kot tekstil (tkanina).

Jedro v rastlinski celici je opisal R. Brown (1831), vendar je šele M. Schleiden leta 1838 naredil prve korake k razkritju in razumevanju njegove vloge.

Glavna zasluga za oblikovanje celične teorije pripada T. Schwannu (1839), ki je uporabil svoje podatke in rezultate Schleidena, J. Purkyna in drugih znanstvenikov. S primerjavo zgradbe tkiv živali in rastlin je izpostavil skupno načelo celične zgradbe in rasti zanje. Vendar je Schwann, tako kot Schleiden, verjel, da glavna vloga v celici pripadapoje lupino in sredico. Ustvarili so tako imenovano celično teorijo. Njegovo bistvo je bilo v dokončnem spoznanju dejstva, da so vsi organizmi, tako rastlinski kot živalski, od najnižjih do najvišje organiziranih, sestavljeni iz celic.

Leta 1839 je T. Schwann oblikoval glavna načela celične teorije:

1. Vsi organizmi so sestavljeni iz enakih delov – celic; nastajajo in rastejo po enakih zakonitostih.

2. Splošno načelo razvoja elementarnih delov telesa je tvorba celic.

3. Vsaka celica znotraj določenih meja je individuum, nekakšna samostojna celota. Toda te celice tvorijo tkiva.

4. Procese, ki se pojavljajo v rastlinskih celicah, je mogoče zmanjšati na naslednje:

a) nastanek novih celic;

b) povečanje velikosti celice;

V) zadebelitev celične stene.

M. Schleiden in T. Schwann sta zmotno verjela, da celice v telesu nastanejo z novotvorbo iz primarne necelične snovi. To idejo je ovrgel izjemni nemški znanstvenik R. Virchow.

Formuliral je (1859) eno najpomembnejših določb celične teorije: »Vsaka celica izvira iz druge celice ... Kjer celica nastane, mora biti pred njo celica, tako kot žival izvira samo iz živali, a rastlina samo iz rastline." Zahvaljujoč ustvarjanju celične teorije je postalo jasno, da je celica najpomembnejša sestavina vseh živih organizmov. Vendar ne smemo pozabiti, da je življenje najpreprostejšega enoceličnega organizma bogatejše in bolj raznoliko kot najkompleksnejša in razmeroma neodvisna celica večceličnega organizma.

Prvo sta oblikovala M. Malpighi in N. Grew teorija penastih celic: Tako kot je pena sestavljena iz mehurčkov, je tkivo sestavljeno iz celic mehurčkov. Celica je bila obravnavana kot element, kot sestavni del tkiva. Celice so med seboj ločene s skupnimi pregradami in si jih zato ne moremo predstavljati zunaj tkiva, zunaj telesa.

Akademik Ruske akademije znanosti Caspar Friedrich Wolf (1759) je med proučevanjem rasti rastlin ugotovil, da celica je enota rasti, to pomeni, da se rast organizmov zmanjša na nastanek novih celic. K. F. Wolf je bil prepričan o nemožnosti obstoja celic zunaj tkiva, vendar je v zrelih plodovih opazil posamezne celice, ki niso imele skupnega septuma. Sistem pogledov K. F. Wolfa lahko štejemo za prvo harmonično celično teorijo, vendar ta teorija ni bila univerzalna. K. F. Wolf celične teorije ni obravnaval v povezavi z živalskimi celicami: »To vprašanje je zamolčano, ker ne predstavlja nobenih težav.« Obenem je K. F. Wolf menil, da je problem nastajanja celičnega tkiva pri živalih »tako pomemben kot nejasen«.

Nemški naravoslovec Lorenz Oken (1809) je na podlagi naravoslovnega razmišljanja prišel do zaključka, da Celice enoceličnih in večceličnih organizmov so homologne:"Primarni mehurček sluzi v filozofskem smislu lahko imenujemo ciliat ... Rastline in živali so lahko samo metamorfoze ciliatov ... Organizem je sinteza ciliatov."

V začetku 19. stoletja so nemški botaniki G. Link, C. Rudolphi, L. Treviranus, I. Moldenhauer dokazali, da vsaka rastlinska celica je samostojna struktura (»škatla«), prekrita z neprekinjeno membrano. Nemški botanik Franz Meyen (1830) je napovedal obstoj celičnih membran: »celica je prostor, omejen s popolnoma zaprto membrano.«

Celice večceličnih živali pred začetkom 19. stoletja. praktično ni raziskano. Znana so le posamezna opazovanja epidermalnih celic in eritrocitov kože jegulj (Felix Fontana, 1781-1787). Šele v začetku 19. stoletja so se v povezavi z razvojem mikroskopske tehnologije in kemije odprle možnosti za različne metode priprave mikroskopskih preparatov: fiksacija, maceracija, diferencialno barvanje. Začne se intenzivno preučevanje živalskih celic.

Do začetka 19. stol. verjeli so, da sestava tkiv ne vključuje le celic, temveč tudi necelične strukture - vlakna in žile - katerih izvor ni bil povezan z aktivnostjo celic. Na podlagi podobnih pogledov je nastala teorija o vaskularno-vlaknasti zgradbi organizmov, ki jo je v letih 1757-1766 razvil švicarski fiziolog Albrecht von Haller. in dopolnil nemški botanik Franz Meyen leta 1830.

Leta 1830. To so pokazali češki histolog Jan Purkinje, nemški fiziolog Johannes Müller in drugi raziskovalci celična organizacija je univerzalna za živalska tkiva, nemški fiziolog Theodor Schwann pa je dokazal homologija rastlinskih in živalskih celic. T. Schwann je v svojih delih široko uporabljal izraz cytos (iz grške "votline") in njegove izpeljanke.

T. Schwann je s preučevanjem strukture hrustanca in hrustanca pokazal, da kolagenska vlakna izhajajo iz celic.

Neodvisno drug od drugega sta bistvo celične teorije v svojih delih orisala M. Schleiden "Podatki o razvoju rastlin" (1838) in T. Schwann "Mikroskopske študije o korespondenci v strukturi in rasti živali in rastlin". « (1839):

1. Celica je glavna strukturna enota vseh rastlinskih in živalskih organizmov.

2. Proces nastajanja celic določa rast (razvoj in diferenciacijo) rastlinskih in živalskih tkiv.

3. Celica v določenih mejah je individuum, nekakšna samostojna celota, organizem pa je svojevrsten seštevek le-teh.

4. Iz citoblastoma nastanejo nove celice.

Prva dva sklepa ostajata aktualna še danes.

Problem nastajanja novih celic je bil rešen dve desetletji pozneje zahvaljujoč zbranemu teoretičnemu in dejanskemu materialu.

V 18. stoletju L. Spallanzani je prvi opazil delitev enoceličnih organizmov (ciliatov).

Vendar pa je problem nastajanja novih celic prvi oblikoval Caspar Friedrich Wolf (njegova disertacija se je imenovala "Teorija generacije" - Theoria generationis, 1759). Po K. F. Wolfu rastlinske celice med organogenezo nastanejo iz želatinaste homogene mase.

Delitev celic (fragmentacijo žabjih jajčec) sta prva opazila francoska znanstvenika Prevost in Dumas (1824). Ta proces je podrobneje opisal italijanski embriolog M. Rusconi (1826). Proces delitve jedra med drobljenjem jajčec v morskih ježkih je opisal K. Baer (1845). Prvi opis celične delitve v algah je naredil B. Dumortier (1832).

Vendar pa sta T. Schwann in M. Schleiden verjela, da se celice tvorijo med citogenezo iz granul - citoblastov, ki se lahko pojavijo v samih celicah (M. Schleiden) in zunaj celic (T. Schwann).

Ruski botanik Pavel Fedorovič Gorjaninov (»Sistem narave«, 1837) je eksperimentalno ugotovil, da je bila citogeneza mogoča le v evolucijski preteklosti, danes pa celice nastajajo z delitvijo, brstenjem ali zlivanjem.

Končni odgovor na vprašanje o nastanku novih celic je dal Rudolf Virchow (učenec I. Mullerja). V svojem delu "Celična patologija ..." (1858) je orisal glavne določbe lastne celične teorije:

1. Celica je zadnji morfološki element, ki je sposoben življenja.

2. Vsaka celica izvira samo iz celice: Omnis cellula ex cellule - vsaka celica iz celice.

3. Organizem je zveza celičnih stanj.

R. Virchow je pokazal povezavo patoloških procesov z morfološkimi strukturami, z določenimi spremembami v strukturi celic - bolezen celotnega organizma je določena z boleznijo celice; in predlagal, da zunaj celic ni življenja.

Tudi Virchow R. je telo obravnaval kot vsoto njegovih sestavnih celic, kar so kritizirali I. M. Sechenov, S. P. Botkin in I. P. Pavlov. Pokazali so, da je večcelični organizem ena sama celota in da delovanje organizma, kot tudi integracijo njegovih delov, izvaja predvsem centralni živčni sistem.

Schwann–Schleiden–Virchowova celična teorija se je nenehno razvijala.

Max Schultze (1861) je podal morfološko definicijo celice: Celica je kos protoplazme, ki vsebuje jedro. S to definicijo je skušal rešiti problem neceličnih struktur, na primer progastih mišičnih vlaken, ki nastanejo s spajanjem mononuklearnih mioblastov (embrionalnih mišičnih celic): v tem primeru se posamezne membrane (membrane) izgubijo, vendar vsako jedro zadrži okoliško sarkoplazmo (endoplazmo z organeli). Tako je M. Schultze poudarjal ohranitev individualnosti celic tudi, ko se združijo.

Ustvaril nemški evolucijski zoolog Ernst Haeckel teorija o nastanku večceličnih organizmov z diferenciacijo celic kolonij enoceličnih organizmov (teorija gastreje). V tem primeru je možno zlitje posameznih celic s tvorbo sincicija ("socletium"). Tako je E. Haeckel postavil temelje evolucijske citologije.

Razvoj znanosti je potrdil stališče teorije R. Virchowa "vsaka celica je celica": nove evkariontske celice lahko nastanejo le z mitozo ali mejozo. Posamezne faze mitoze so opazovali nemški botanik W. Hofmeister (1849; celice prašnikovega filamenta Tradescantia), ruski botaniki E. Russov (1872; matične celice trosov praproti, preslice, lilije) in I.D. Čistjakov (1874; spore preslice in mahu), nemški zoolog A. Schneider (1873; zdrobljena jajčeca ploščatih črvov), poljski botanik E. Strasburger (1875; spirogira, mah, čebula). Za označevanje procesov gibanja sestavnih delov jedra je nemški histolog W. Schleichner predlagal izraz kariokineza (1879), nemški histolog W. Flemming pa je uvedel izraz mitoza (1878). V 1880-ih. Splošna morfologija kromosomov je bila opisana v delih Hoffmeistra, vendar je šele leta 1888 nemški histolog W. Waldeyer uvedel izraz kromosom. Vodilna vloga kromosomov pri shranjevanju, razmnoževanju in prenosu dednih informacij je bila dokazana šele v dvajsetem stoletju.

Posamezne faze mejoze pri živalih je opisal V. Flemming (1882), pri rastlinah pa E. Strasburger (1888), nato pa ruski znanstvenik V.I. Beljajev. Hkrati (1887) je A. Weissman teoretično utemeljil potrebo po mejozi kot mehanizmu za vzdrževanje konstantnega števila kromosomov. Prvi podroben opis mejoze v kunčjih jajčnih celicah je podal Winyworth (1900).

Ob koncu 19. stol. ideje o celični ravni organizacije življenja so končno oblikovane. Pojem celica je ločen od pojma tkivo, organ, organizem. Nastane posebna veja biologije - celična biologija (Jean Baptiste Carnoy, 1884).

Hans Driesch (1891) je ugotovil, da organizem ni enak vsoti svojih celic. Celica ni elementarni organizem, ampak elementarni biološki sistem. Ta zamisel o celici je omogočila preučevanje določene generalizirane celice, pri čemer se je abstrahirala od lastnosti celic kot tkivnih elementov. Citologija se končno oblikuje kot samostojna veda.

Sodobna faza v razvoju citologije se je začela sredi 20. stoletja v povezavi z razvojem elektronske mikroskopije, pa tudi biokemijskih, biofizikalnih raziskovalnih metod in razvojem splošnih bioloških ved (sintetična teorija evolucije, molekularna genetika, populacija). biologije, biološke statistike itd.), kar je omogočilo potrditev razjasnitve in dopolnitve celične teorije:

Vsi živi organizmi so sestavljeni iz celic (z izjemo virusov);

Celice enoceličnih in večceličnih organizmov so podobne (homologne) po strukturi, kemični sestavi, načelih metabolizma in osnovnih manifestacijah življenjske aktivnosti;

Celica je tista, ki ima celoten niz lastnosti, ki označujejo živa bitja;

Vsi živi organizmi se razvijejo iz ene ali skupine celic;

Vsaka celica nastane kot posledica delitve prvotne (materinske) celice;

V kompleksnih večceličnih organizmih se celice diferencirajo, da se specializirajo za opravljanje določene funkcije;

Celice so združene v tkiva in organe, funkcionalno povezane sisteme in so pod nadzorom medcelične, humoralne in živčne oblike regulacije.

Osnovne določbe sodobne celične teorije:

1. celica je osnovna enota živih bitij, sposobna samoobnavljanja, samoregulacije in samoreprodukcije; je enota zgradbe, delovanja in razvoja vseh živih organizmov.

2. Celice vseh živih organizmov so podobne po zgradbi, kemični sestavi in ​​osnovnih manifestacijah življenjske aktivnosti.

3. Celice nastanejo z delitvijo izvorne (materinske) celice.

4. V večceličnem organizmu se celice specializirajo za funkcije in tvorijo tkiva, iz katerih so zgrajeni organi in organski sistemi, ki so med seboj povezani z medceličnimi, humoralnimi in živčnimi oblikami regulacije.

Tako je nastanek celične teorije postal najpomembnejši dogodek v naravoslovju, eden odločilnih dokazov o enotnosti žive narave. Celična teorija je pomembno vplivala na razvoj biologije in je služila kot temelj za nadaljnji razvoj številnih bioloških disciplin - embriologije, histologije, fiziologije itd. primerjalno anatomijo in fiziologijo ter embriologijo. Odstrla se je tančica skrivnosti, ki je zakrivala proces nastanka in rasti ter zgradbo organizmov. Pojavil se je nerazumljiv čudež v obliki procesa, ki se je odvijal po enakem zakonu za vse večcelične organizme« F. Engels.

Zgradba celice.

Če imajo celice bakterij in drugih prokariontov razmeroma preprosto strukturo in nosijo številne primitivne lastnosti, podedovane od prvih živih organizmov na Zemlji, potem se evkariontske celice - od praživali (protistov) do celic višjih rastlin in sesalcev - razlikujejo po kompleksnost in raznolikost njihove strukture.

Celice tkiv rastlin, gliv in živali imajo, odvisno od funkcij, ki jih opravljajo, ne samo različne velikosti, ampak tudi različne oblike. Premer večine evkariontskih celic je 10-100 mikronov, najmanjše celice so velike približno 4 mikrone, nekatere 1-10 mm (celice pulpe lubenice), največje (jajčne celice nojev, pingvinov, gosi) pa 10-20 mm. cm, včasih več ( procesi živčnih celic lahko dosežejo 1 meter). Celice lahko ločimo po obliki: okrogle, mnogokotne, paličaste, zvezdaste (živčne), diskaste (eritrociti), valjaste, kubične itd.

Kljub raznolikosti oblik imajo vse celice skupno strukturno načelo (sl....). Vsaka celica je sestavljena iz treh delov: površinskega aparata (plazmalema), citoplazme in jedrnega aparata (jedra).

Površinska naprava tvorijo citoplazemska membrana, nadmembranski in podmembranski kompleksi. Površinski aparat omejuje notranjo vsebino celice in jo varuje pred vplivi okolja ter izvaja izmenjavo snovi med celico in zunanjim okoljem. Nadmembranski kompleks gliv in mnogih protistov je predstavljen z gosto celično steno. Živalske celice omejuje le citoplazemska membrana. Podmembranski kompleks leži pod citoplazmatsko membrano in je sestavljen iz beljakovinskih filamentov in mikrotubulov.

citoplazma – je del celice, ki se nahaja med plazemsko membrano in jedrom. Citoplazma vsebuje glavno (poltekočo snov) ali hialoplazmo in vse znotrajcelične strukture, potopljene vanjo: citoskelet, organele in vključke. Hyaloplasma – notranje okolje celice; sestoji iz vode, organskih in anorganskih snovi. Citoskelet– sistem mikrotubulov in mikrofilamentov (mikroniti); opravlja podporno funkcijo in zagotavlja znotrajcelično gibanje.

Organoidi– stalne intracelularne strukture citoplazme, ki opravljajo določene funkcije in zagotavljajo vitalne procese celice (prehrana, sinteza snovi, transport snovi znotraj in zunaj celice itd.). Membrana Organele delimo na enomembranske (endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosomi, vakuole) in dvojne membrane (mitohondriji, plastidi) in nemembranski(ribosomi, celično središče, migetalke, bički).

Vključki– nestalne formacije. Pojavijo se v procesu življenja, izginejo in se znova oblikujejo. So predvsem hranilne snovi celice ali končni produkti presnove v obliki kapljic (maščobe), zrnc (škrob, glikogen) ali kristalov (sol).

riž. Kombinirani diagram zgradbe evkariontske celice. (A - živalski izvor, B - rastlinski izvor):

1-jedro s kromatinom, 2-plazemska membrana, 3-celična membrana, 4-plazmodesmata, 5-granularni endoplazmatski retikulum, 6-agranularni endoplazmatski retikulum, 7-tvorba pinocitotičnih vakuol, 8-Golgijev kompleks, 9-lizosom, 10-maščoba vključki, 11-centriole in mikrotubuli, 12-mitohondriji, 13-poliribosomi, 14-vakuole, 15-kloroplasti.

Jedro – najpomembnejša strukturna komponenta celic, ki vsebuje DNK. Jedro zagotavlja shranjevanje, izvajanje in prenos dednih informacij hčerinskim celicam.

Skupaj tvorita citoplazmo in jedro živa vsebina celice protoplast.

Zgradba evkariontske celice

Struktura	Značilnosti organizacije	Funkcije
Površinski aparat: Citoplazemska membrana Supramembranski kompleks Podmembranski kompleks	Najtanjši film, ki ga tvorijo lipidni dvosloj in vanj potopljeni proteini	Selektivna regulacija metabolizma med celico in zunanjim okoljem. Zagotavljanje stika med sosednjimi celicami.
Večplastna tvorba polisaharidov	Zaščita kletke in zunanji okvir
Mikrotubule in mikrofilamente tvorijo beljakovinske podenote	Odnos med membrano, citoskeletom in hialoplazmo
Citoplazma: Hialoplazma Mitohondriji Plastidi Endoplazmatski retikulum (ER, ER) Golgijev kompleks (GC) Lizosomi Vakuole Ribosomi	Koloidna raztopina beljakovin, ogljikovih hidratov in drugih snovi	Notranje okolje celice, povezava med vsemi celičnimi strukturami, sinteza številnih snovi.
Dvojna membranska struktura; notranja membrana tvori kriste. Vsebuje krožno molekulo DNA, ribosome in številne encime.	sinteza ATP
Dvojna membranska struktura. Notranja membrana tvori tilakoide, ki v kloroplastih vsebujejo klorofil. Vsebujejo krožno DNK, ribosome in številne encime. Značilen le za rastlinske celice, avtotrofne in heterotrofne protiste.	Fotosinteza, shranjevanje hranil.
Sistem sploščenih membranskih vrečk - rezervoarjev, votlin, cevi	Ribosomi se nahajajo na grobem ER. V njegovih rezervoarjih se izolirajo in zorijo sintetizirane beljakovine. Transport sintetiziranih beljakovin. Gladka ER: sinteza ogljikovih hidratov, lipidov, steroidov. Razgradnja škodljivih snovi.
Sistem ravnih, enomembranskih rezervoarjev, razširjenih na koncih, in mehurčkov, ki jih je mogoče odstraniti ali pritrditi na rezervoarje.	Kopičenje, transformacija beljakovin in lipidov, sinteza polisaharidov. Tvorba sekretornih veziklov, sproščanje snovi zunaj celice. Tvorba lizosomov.
Enomembranski vezikli, ki vsebujejo hidrolitične encime	Znotrajcelična prebava, razgradnja poškodovanih organelov, odmrle celice, organi.
Enomembranski rezervoarji, napolnjeni z vodo z raztopljenimi snovmi.	Shranjevanje vode in drugih anorganskih in organskih snovi, osmoregulacija.
Dve podenoti (velika in majhna), sestavljeni iz rRNA in beljakovin	Sestavljanje beljakovinskih molekul
Celično središče (centriole) Mikrotubuli, mikrofilamenti Vključki	Sistem mikrotubulov, zgrajen iz beljakovinskih podenot	Centri za organizacijo mikrotubulov (sodelujejo pri tvorbi citoskeleta in celičnega delitvenega vretena, cilij in bičkov)
Cevke in filamenti, ki jih tvorijo beljakovinske podenote	Tvorba citoskeleta, centriolov, bičkov, cilij itd. Kontraktilna gibanja, znotrajcelični transport
Maščobne kapljice, granule (škrob, glikogen, beljakovine), kristali (kalcijev oksalat)	Snovi za shranjevanje celic, presnovni končni produkti
Jedrski aparat (jedro)	Ima dvojno membrano, kromatin, jedrni matriks, nukleolus, vsebuje DNA	Shranjevanje in prenos dednih informacij v hčerinske celice nespremenjen. Izvajanje dednih informacij

Ruski fiziolog Ivan Pavlov je znanost primerjal z gradbiščem, kjer znanje kot opeke tvori temelj sistema. Prav tako celično teorijo z njenima ustanoviteljema – Schleidenom in Schwannom – delijo številni naravoslovci in znanstveniki, njihovi sledilci. Eden od ustvarjalcev teorije o celični zgradbi organizmov, R. Virchow, je nekoč dejal: "Schwann je stal na ramenih Schleidena." O skupnem delu teh dveh znanstvenikov bomo razpravljali v članku. O celični teoriji Schleidena in Schwanna.

Matthias Jacob Schleiden

Mladi pravnik Matthias Schleiden (1804-1881) se je pri šestindvajsetih letih odločil spremeniti svoje življenje, kar njegovi družini ni bilo prav nič všeč. Ko je opustil pravno prakso, se je prepisal na medicinsko fakulteto Univerze v Heidelbergu. In pri 35 letih je postal profesor na oddelku za botaniko in rastlinsko fiziologijo na Univerzi v Jeni. Schleiden je svojo nalogo videl v razkritju mehanizma razmnoževanja celic. V svojih delih je pravilno izpostavil primarnost jedra v procesih razmnoževanja, ni pa videl podobnosti v zgradbi rastlinskih in živalskih celic.

V članku "O vprašanju rastlin" (1844) dokazuje podobnost v strukturi vseh, ne glede na njihovo lokacijo. Recenzijo njegovega članka je napisal nemški fiziolog Johann Muller, čigar asistent je bil takrat Theodor Schwann.

Propadli duhovnik

Theodor Schwann (1810-1882) je študiral na filozofski fakulteti Univerze v Bonnu, saj se mu je ta smer zdela najbližja sanjam o duhovniškem poklicu. Vendar je bilo zanimanje za naravoslovje tako močno, da je Teodor diplomiral že na medicinski fakulteti. prej omenjeni I. Muller je v petih letih naredil toliko odkritij, da bi zadostovalo več znanstvenikom. To vključuje odkrivanje pepsina in ovojnic živčnih vlaken v želodčnem soku. Prav on je dokazal neposredno sodelovanje gliv kvasovk v procesu fermentacije.

Spremljevalci

Znanstvena skupnost Nemčije v tistem času ni bila zelo velika. Zato je bilo srečanje nemških znanstvenikov Schleidena in Schwanna vnaprej določeno. Zgodilo se je v kavarni med enim od odmorov za kosilo leta 1838. Bodoči sodelavci so razpravljali o svojem delu. Matthias Schleiden in Theodor Schwann sta delila njegovo odkritje o prepoznavanju celic po njihovih jedrih. Ponavljajoč Schleidenove poskuse, Schwann proučuje celice živalskega izvora. Veliko komunicirajo in postanejo prijatelji. In leto kasneje se je pojavilo skupno delo "Mikroskopske študije o podobnosti v strukturi in razvoju elementarnih enot živalskega in rastlinskega izvora", zaradi česar sta Schleiden in Schwann postala ustanovitelja nauka o celici, njeni strukturi in življenjski aktivnosti.

Teorija o celični zgradbi

Glavni postulat, ki se odraža v delu Schwanna in Schleidena, je, da se življenje nahaja v celicah vseh živih organizmov. Dokončno jo je razjasnilo delo drugega Nemca - patologa Rudolfa Virchowa - leta 1858. Prav on je delo Schleidena in Schwanna dopolnil z novim postulatom. »Vsaka celica je celica,« je končal vprašanja spontanega nastajanja življenja. mnogi ga imajo za soavtorja, nekateri viri pa uporabljajo izraz "celična teorija Schwanna, Schleidna in Virchowa."

Sodobni nauk o celici

Sto osemdeset let, ki je minilo od tega trenutka, je dodalo eksperimentalna in teoretična spoznanja o živih bitjih, a osnova ostaja celična teorija Schleidena in Schwanna, katere glavni postulati so naslednji:

Bifurkacijska točka

Teorija nemških znanstvenikov Matthiasa Schleidena in Theodorja Schwanna je postala prelomnica v razvoju znanosti. Vse veje znanja - histologija, citologija, molekularna biologija, patološka anatomija, fiziologija, biokemija, embriologija, evolucijske študije in mnoge druge - so dobile močan zagon v razvoju. Teorija, ki je omogočila novo razumevanje interakcij znotraj živega sistema, je znanstvenikom odprla nova obzorja, ki so jih takoj izkoristili. Rus I. Čistjakov (1874) in poljsko-nemški biolog E. Strassburger (1875) razkrivata mehanizem mitotične (nespolne) delitve celic. Sledi odkritje kromosomov v jedru in njihove vloge pri dednosti in variabilnosti organizmov, dešifriranje procesa replikacije in translacije DNA ter njegove vloge pri biosintezi beljakovin, energetski in plastični presnovi v ribosomih, gametogenezi in nastanku zigote.

Vsa ta odkritja tvorijo zidake v zgradbi znanosti o celici kot strukturni enoti in osnovi vsega življenja na planetu Zemlja. Veja znanja, katere temelje so postavila odkritja prijateljev in sodelavcev, kot sta nemška znanstvenika Schleiden in Schwann. Biologi so danes oboroženi z elektronskimi mikroskopi z več deset in stokratno ločljivostjo ter sofisticiranimi instrumenti, metodami radiacijskega označevanja in izotopskega obsevanja, tehnologijami za modeliranje genov in umetno embriologijo, a celica še vedno ostaja najbolj skrivnostna struktura življenja. Vse več novih odkritij o njeni zgradbi in življenjski aktivnosti približuje znanstveni svet strehi te stavbe, vendar nihče ne more napovedati, ali in kdaj se bo njena gradnja končala. Medtem stavba ni dokončana in vsi čakamo na nova odkritja.