Годы жизни м шлейден. Шлейден и Шванн: клеточная теория. Маттиас Шлейден. Теодор Шванн. А10. Какие бактерии улучшают азотное питание растений
В 1838 - 1839 гг. два немецких ученых - ботаник М. Шлейден и зоолог Т. Шванн, собрали все доступные им сведения и наблюдения в единую теорию, утверждавшую, что клетки, содержащие ядра, представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ.
Спустя примерно 20 лет после провозглашения Шлейденом и Шванном клеточной теории другой немецкий ученый - врач Р. Вирхов сделал очень важное обобщение: клетка может возникнуть только из предшествующей клетки. Академик Российской Академии наук Карл Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и установил, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки и этой клеткой является зигота.
Современная клеточная теория включает следующие основные положения:
Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого.
Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
Размножение клеток происходит путем их деления, т.е. каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. Положения о генетической непрерывности относятся не только к клетке в целом, но и к некоторым из ее более мелких компонентов - к генам и хромосомам, а также к генетическому механизму, обеспечивающему передачу вещества наследственности следующему поколению,
В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой им функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
3 Типы существующих клеток и их общая структура.
Все клетки делят на две общие группы: -- одну группу составляют бактерии и цианобактерии, которых называют доядерными (прокариотическими), так как у них нет оформленного ядра и некоторых других органоидов; -- другую группу (их большинство) составляютэукариоты , клетки которых содержат ядра и различные органоиды, выполняющие специфические функции. (см. Классификацию живых организмов по Маргелису и Шварцу (Рисунок 2)
Прокариотическая клетка - самая простая и, судя по данным палеонтологической летописи, это, вероятно, первая клетка, возникшая 3-3,5 млрд лет тому назад. Она имеет малые размеры (например, клетки микоплазмы достигают 0,10-0,25 мкм).
Эукариотическая клетка организована гораздо сложнее прокариотической. Из эукариотических клеток в данном курсе изучаются животная и растительная клетки,клетка плесени и клетка дрожжей. Представителями прокариотов является бактериальная клетка.
Таблица 1. Сопоставление некоторых черт прокариотной и эукариотной клеточной организации
| Признак | Прокариотная клетка | Эукариотная клетка |
| Организация генетического материала | нуклеоид (ДНК не отделена от цитоплазмы мембраной), состоящий из одной хромосомы; митоз отсутствует | ядро (ДНК отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой), содержащее больше одной хромосомы; деление ядра путем митоза |
| Локализация ДНК | в нуклеоиде и плазмидах, не ограниченных элементарной мембраной | в ядре и некоторых органеллах |
| Цитоплазматически органеллы | отсутствуют | имеются |
| Рибосомы в цитоплазме | 70S-типа | 80S-типа |
| Цитоплазматические органеллы | отсутствуют | имеются |
| Движение цитоплазмы | отсутствует | часто обнаруживается |
| Клеточная стенка (там, где она имеется) | в большинстве случаев содержит пептидогликан | пептидогликан отсутствует |
| Жгутики | нить жгутика построена из белковых субъединиц, образующих спираль | каждый жгутик содержит набор микротрубочек, собранны в группы: 2·9-2 |
Клетка эукариотов состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: плазматической мембраны (плазмалеммы), цитоплазмы и ядра. У растительной клетки поверх мембраны имеется наружная стенка из целлюлозы и других материалов, выполняющих важную роль, которая представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток, пропускает воду, соли, молекулы многих органических веществ. У большинства клеток (особенно животных) наружная сторона мембраны покрыта слоем полисахаридов и гликопротеидов (гликокаликс). Гликокаликс - очень тонкий, эластичный слой (в световой микроскоп не виден). Он, как и целлюлозная стенка растений, осуществляет прежде всего функцию непосредственной связи клеток с внешней средой, однако, он не обладает опорной функцией, как у стенки растительной клетки. Отдельные участки мембраны и гликокаликса могут дифференцироваться и превращаться в микроворсинки (обычно на поверхности клетки, которая контактирует с окружающей средой), межклеточные соединения и связи, находящиеся между клетками ткани и имеющими различную структуру. Одни из них играют механическую роль (межкле-точные соединения), а другие участвуют в межклеточных обменных процессах, изменяя электрический потенциал мембраны. Итак, каждая клетка состоит из цитоплазмы и ядра, снаружи она покрыта мембраной (плазмолеммой), разграничивающей одну клетку от соседних. Пространство между мембранами соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом.
Между клетками растений и животных нет принципиальных различий по структуре и функциям. Некоторые отличия касаются лишь строения их мембран, клеточных стенок и отдельных органелл. На рисунке можно легко обнаружить отличия животной и растительной клеток
Как бы ни были сходны животная и растительная клетки –между ними имеются значительные отличия. Основным отличием является отсутствие в растительной клетке клеточного центра с центриолями, который имеется в животной клетке и вакуолей с водой, которые занимают Существенным отличием названных клеток является присутствие в растительной клетке хлоропластов, которые обеспечивают фотосинтез растений и другие функции.
достаточно большое пространство в клетке и обеспечивают этим тургор растений.
Рисунок 25 – Отличия животной и растительной клетки
В таблице 2 представлены отличительные признаки растительных и животных клеток.
4 Строение биологических мембран.
Основной компонент мембран – фосфолипиды - образуются при присоединении к глицерину вместо третьей жирной кислоты – фосфорной кислоты
 |
Рисунок 3 – Липид (схематичное изображение)
Жирные кислоты представляют из себя длинную или короткую цепочку из атомов углерода и водорода, иногда содержащие двойные связи. Они обладают выраженными гидрофобными свойствами.
Рисунок 4 - Схема жирных кислот
Фосфолипиды, являясь по своей химической структуре сложным эфиром многоатомных спиртов с жирными кислотами содержат в качестве добавочных структурных элементов остаток фосфорной кислоты и гидрофильное основание. Головка фосфолипида, включая кроме остатка спирта -глицерида, остаток фосфорной кислоты и основание, обладает выраженными гидрофильными свойствами.
В силу выраженной полярности, фосфолипиды в воде образуют структуру, представленную на рисунке 5.
Рисунок 5 - Капля жира в воде (А) и фосфолипидный бислой мембран (В)
Липиды и белки. В основе мембраны лежит двойной слой липидов и фосфолипидов. Хвосты молекул обращены в двойном слое друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности.
Молекулы белков не образуют сплошного слоя, (рисунок 6) они располагаются в слое липидов, погружаясь на разную глубину (есть периферические белки, часть белков пронизывает мембрану насквозь, часть погружена в слой липидов) и выполняя различные функции. Молекулы белков и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность плазматической мембраны.
Гликолипиды и холестерол. В мембранах содержатся также гликолипиды и холестерол. Гликолипиды - это липиды с присоединенными к ним углеводами. Как и у фосфолипидов, у гликолипидов имеются полярные головы и неполярные хвосты. Холестерол близок к липидам; в его молекуле также имеется полярная часть.
Гидрофильная головка фосфолипида
Гидрофобный хвост фосфолипида
Рисунок 6 - Схема фосфолипидного слоя мембраны с встроенными белками.
В 1972 г. Сингер и Николсон предложилижидкостно-мозаичную модель мембраны (рисунок 7), согласно которой белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном бислое. Они образуют в нем как бы своеобразную мозаику, но поскольку бислой этот жидкий, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение. Покрывающая клетку тонкая мембрана напоминает пленку мыльного пузыря - она тоже все время «переливается». Ниже суммированы известные данные, касающиеся строения и свойств клеточных мембран.
Рисунок 7 - А. Трехмерное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны. Б. Плосткостное изображение. Гликопротеины и гликолипиды связаны только с наружной поверхностью мембраны.
1. Толщина мембран составляет около 7 нм.
2. Основная структура мембраны - фосфолипидный бислой.
3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекул обращены наружу - в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.
4. Гидрофобные хвосты обращены внутрь - они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.
5. Фосфолипиды находятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутри бислоя.
6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.
7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.
8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфолипидов: то есть – они склеиваются, а вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.
9. Некоторые мембранные белки лишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь.
10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами и гликолипидами.
11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.
12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.
Фосфолипидный бислой, как уже было сказано, составляет основу структуры мембраны. Он также ограничивает проникновение полярных молекул и ионов в клетку и выход их из нее. Ряд функций выполняют и другие компоненты мембран.
5 Функции биологических мембран. Транспорт через мембрану
Мембранные структуры являются «ареной» важнейших жизненных процессов, причем двухслойное строение мембранной системы значительно увеличивает площадь «арены». Кроме того, мембранные структуры обеспечивают отделение клеток от окружающей среды. Помимо мембран общего назначения в клетках существуют внутренние мембраны, которые ограничивают клеточные органеллы.
Регулируя обмен между клеткой и средой, мембраны обладают рецепторами, которые воспринимают внешние стимулы. В частности, примерами восприятия внешних стимулов являются восприятие света, движение бактерий к источнику пищи, ответ клеток-мишеней на гормоны, например, на инсулин. Некоторые из мембран одновременно сами генерируют сигналы (химические и электрические). Замечательной особенностью мембран является то, что на них происходит превращение энергии. В частности, на внутренних мембранах хлоропластов происходит фотосинтез, а на внутренних мембранах митохондрий осуществляется окислительное фосфорилирование .
Компоненты мембран находятся в движении. Построенным, главным образом из белков и липидов, мембранам присущи различные перестройки, что определяет раздражимость клеток – важнейшее свойство живого.
С конца прошлого века известно, что клеточные мембраны ведут себя не так, как полупроницаемые мембраны, способные пропускать лишь воду и другие малые молекулы, например молекулы газов. Клеточные мембраны обладаютизбирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны активно регулируют этот процесс - одни вещества пропускают, а другие нет.
Клеточная теория, одно из наиболее важных обобщений в биологии, была сформулирована в 1839 г. немецкими учеными — зоологом Теодором Шванном и ботаником Маттиасом Шлейденом.
Появлению клеточной теории предшествовал довольно долгий период накопления данных о строении живых существ. История изучения клеток напрямую связана с изобретением микроскопа и совершенствованием оптической техники. Одним из тех, кто придумал этот инструмент, был великий Галилео Галилей (1610 г.). Первые же микроскопы появились на рубеже XVI-XVII вв.
Английский ученый Роберт Гук в своей книге «Микрография» (1667 г.) впервые описал клеточную структуру растительных тканей. Рассматривая под микроскопом тонкие срезы пробки, сердцевины бузины и т. п., Р. Гук отметил ячеистое строение тканей растений и назвал эти ячейки клетками (рис. 1).
Важнейшие открытия были сделаны в XVII в. и голландским ученым-самоучкой Антоном ван Левенгуком. Он описал одноклеточные организмы (инфузории) и клетки животных (эритроциты, сперматозоиды).
Работы Р. Гука и А. Левенгука послужили толчком для систематических микроскопических исследований различных живых организмов. Уже в XIX в. были выявлены различные внутриклеточные компоненты: ядро (Р. Броун,1831 г.), протоплазма (Я. Пуркинье,1837 г.), хромосомы (В. Флемминг,1880 г.), митохондрии (К. Бенуа, 1894 г.) аппарат Гольджи (К. Гольджи,1898 г.).
Новый этап в изучении тонкого строения клеток начался с момента изобретения электронного микроскопа (1938 г.). Данный инструмент позволяет исследовать строение мельчайших внутриклеточных компонентов и в сочетании с биохимическими и молекулярно-биологическими методами определять их функции.
Основное значение теории Т. Шванна и М. Шлейдена заключается в том, что они показали принципиальное сходство клеток растений и животных. Это положение явилось важнейшим доказательством единства живой природы. Столь же значимо и представление о самостоятельной жизнедеятельности каждой отдельной клетки.
Современная наука подтверждает основные положения теории Т. Шванна и М. Шлейдена. Действительно, все известные живые организмы состоят из клеток (о вирусах мы уже говорили в главе 2), т. е. клетка выступает структурной единицей живого. На клеточном уровне мы обнаруживаем проявление таких фундаментальных свойств живого, как способность к самовоспроизведению, обмен веществ, наследственность и изменчивость, раздражимость и движение, индивидуальное развитие. Следовательно, клетка это и функциональная единица живого.
В работах Р. Вирхова (1855-1858 гг.) был сформулирован тезис «всякая клетка от клетки», т. е. речь идет об образовании новых клеток путем деления исходной (материнской). Сегодня это признано как биологический закон (нет иных путей образования клеток и увеличения их числа).
Обобщая все изложенное выше, сформулируем основные положения клеточной теории:
Клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, является наименьшей структурной единицей живого.
Клетки всех организмов (как одно-, так и многоклеточных) сходны по химическому составу, строению, основным проявлениям обмена веществ и жизнедеятельности.
Размножение клеток происходит путем их деления (каждая новая клетка образуется при делении материнской клетки);
Значение клеточной теории
Cтало ясно, что клетка — важнейшая составляющая часть живых организмов, их главный морфофизиологический компонент. Клетка — это основа многоклеточного организма, место протекания биохимических и физиологических процессов в организме. На клеточном уровне в конечном итоге происходят все биологические процессы. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.
9. Основные положения клеточной теории Шлейдена и Шванна. Какие дополнения внес в эту теорию Вирхов? Современное состояние клеточной теории.
Основные положения клеточной теории Т. Шванна можно сформулировать следующим образом.
Клетка - элементарная структурная единица строения всех живых существ.
Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре.
М. Шдейден и Т. Шванн ошибочно считали, что главная роль в клетке принадлежит оболочке и новые клетки образуются из межклеточного бесструктурного вещества. В дальнейшем в клеточную теорию были внесены уточнения и дополнения, сделанные другими учеными.
В 1855 г. немецкий врач Р. Вирхов приходит к выводу, что клетка может возникнуть только из предшествующей клетки путем ее деления.
На современном уровне развития биологии основные положения клеточной теории можно представить следующим образом.
Клетка - элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов.
Клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу.
Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.
Клеточное строение организмов - доказательство единства происхождения всего живого.
10. Химический состав клетки
11. Типы клеточной организации. Строение про- и эукариотических клеток. Организация наследственного материала у про- и эукариот.
Выделяют два типа клеточной организации:
1) прокариотический, 2) эукариотический.
Общим для клеток обоих типов является то, что клетки ограничены оболочкой, внутреннее содержимое представлено цитоплазмой. В цитоплазме находятся органоиды и включения. Органоиды - постоянные, обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющие специфические функции. Органоиды могут быть ограничены одной или двумя мембранами (мембранные органоиды) или не ограничены мембранами (немембранные органоиды). Включения - непостоянные компоненты клетки, представляющие собой отложения веществ, временно выведенных из обмена или конечных его продуктов.
В таблице перечислены основные различия между прокариотическими и эукариотическими клетками.
|
Признак |
Прокариотические клетки |
Эукариотические клетки |
|
Структурно оформленное ядро |
Отсутствует | |
|
Генетический материал |
Кольцевые не связанные с белками ДНК |
Линейные связанные с белками ядерные ДНК и кольцевые не связанные с белками ДНК митохондрий и пластид |
|
Мембранные органоиды |
Отсутствуют | |
|
Рибосомы |
80-S типа (в митохондриях и пластидах - 70-S типа) |
|
|
Не ограничены мембраной |
Ограничены мембраной, внутри микротрубочки: 1 пара в центре и 9 пар по периферии |
|
|
Основной компонент клеточной стенки |
У растений - целлюлоза, у грибов - хитин |
12. Сходство и различие растительной и животной клетки. Органоиды специального и общего назначения.
Строение растительной клетки.
Есть пластиды;
Автотрофный тип питания;
Синтез АТФ происходит в хлоропластах и митохондриях;
Имеется целлюлозная клеточная стенка;
Крупные вакуоли;
Клеточный центр только у низших.
Строение животной клетки.
Пластиды отсутствуют;
Гетеротрофный тип питания;
Синтез АТФ происходит в митохондриях;
Целлюлозная клеточная стенка отсутствует;
Вакуоли мелкие;
Клеточный центр есть у всех клеток.
Сходства
Принципиальное единство строения (поверхностный аппарат клетки, цитоплазма, ядро.)
Сходство в протекании многих химических процессов в цитоплазме и ядре.
Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки.
Сходное строение мембран.
Единство химического состава.
О рганеллы общего назначения : эндоплазматическая сеть: гладкая, шероховатая; комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы (первичные, вторичные), клеточный центр, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты);.
Органеллы специального назначения: жгутики, реснички, миофибриллы, нейрофибриллы; включения (непостоянные компоненты клетки): запасные, секреторные, специфические.
|
Главные органоиды |
Строение |
Функции |
|
Цитоплазма |
Внутренняя полужидкая среда мелкозернистой структуры. Содержит ядро и органоиды |
Обеспечивает взаимодействие ядра и органоидов Регулирует скорость биохимических процессов Выполняет транспортную функцию |
|
ЭПС - эндоплазматическая сеть |
Система мембран в цитоплазме» образующая каналы и более крупные полости, ЭПС бывает 2-х типов: гранулированная (шероховатая), на которой расположено множество рибосом, и гладкая |
Осуществляет реакции, связанные с синтезом белков, углеводов, жиров Способствует переносу и циркуляции питательных веществ в клетке Белок синтезируется на гранулированной ЭПС, углеводы и жиры - на гладкой ЭПС |
|
Рибосомы |
Мелкие тельца диаметром 15-20 мм |
Осуществляют синтез белковых молекул, их сборку из аминокислот |
|
Митохондрии |
Имеют сферическую, нитевидную, овальную и другие формы. Внутри митохондрий находятся складки (дл. от 0,2 до 0,7 мкм). Внешний покров митохондрий состоит из 2-х мембран: наружная - гладкая, и внутренняя - образует выросты-кресты, на которых расположены дыхательные ферменты |
Обеспечивают клетку энергией. Энергия освобождается при распаде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) Синтез АТФ осуществляется ферментами на мембранах митохондрий |
|
Пластиды - свойственны только клеткам раститений, бывают трех типов: |
Двумембранные органеллы клетки | |
|
хлоропласты |
Имеют зеленый цвет, овальную форму, ограничены от цитоплазмы двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропласта располагаются грани, где сосредоточен весь хлорофилл |
Используют световую энергию солнца и создают органические вещества из неорганических |
|
хромопласты |
Желтые, оранжевые, красные или бурые, образуются в результате накопления каротина |
Придают различным частям растений красную и желтую окраску |
|
лейкопласты |
Бесцветные пластиды (содержатся в корнях, клубнях, луковицах) |
В них откладываются запасные питательные вещества |
|
Комплекс Гольджи |
Может иметь разную форму и состоит из отграниченных мембранами полостей и отходящих от них трубочек с пузырьками на конце |
Накапливает и выводит органические вещества, синтезируемые в эндоплазматической сети Образует лизосомы |
|
Лизосомы |
Округлые тельца диаметром около 1 мкм. На поверхности имеют мембрану (кожицу), внутри которой находится комплекс ферментов |
Выполняют пищеварительную функцию - переваривают пищевые частицы и удаляют отмершие органоиды |
|
Органоиды движения клеток |
Жгутики и реснички, представляющие из себя выросты клетки и имеющие однотипное строение у животных и растений Миофибриллы - тонкие нити длиной более 1 см диаметром 1 мкм, расположенные пучками вдоль мышечного волокна |
В родном городе он окончил гимназию, а в 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, намереваясь посвятить себя адвокатской деятельности. Несмотря на то, что учебу закончил с отличием, юристом он не стал.
Затем в Геттингенском университете Шлейден изучал философию и медицину. В конце концов, он заинтересовался биологическими науками, посвятив себя физиологии и ботанике. Первый труд о растениях он опубликовал в возрасте 33 лет.
В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра. Он полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой. Несмотря на свою ошибочность, эта теория имела положительное значение, т.к. привлекла внимание исследователей к изучению строения клетки и ядра.
Именно тогда совместно с зоологом Теодором Шванном Шлейден занялся микроскопическими исследованиями, которые привели ученых к разработке клеточной теории строения организмов.
В 1839 г. в Иенском университете Шлейден получил степень доктора философии.
Степень доктора медицины он получил в 1843 г. в Тюбингенском университете, а с 1863 г. состоял профессором фитохимии (науки о химических процессах в живых растениях) и антропологии в Дерпте, а также вел научную работу в Дрездене, Висбадене и Франкфурте.
С 1840 по 1862 г. был профессором ботаники в Йене, в 1863 г. был приглашен читать антропологию и растительную химию в Дерпте, но уже в 1864 г. отказался от этой должности и жил большей частью в Дрездене и Висбадене. Блестяще и многосторонне образованный, превосходно владевший пером, беспощадный в критике и полемике, кантианец Шлейден восстал против господствовавших тогда в ботанике направлений, узкого систематически-номенклатурного и спекулятивного, натурфилософского. Представителей 1-го направления он называл собирателями сена и не меньше критиковал ни на чем не основанные фантазии натурфилософов. Шлейден требует, чтобы ботаника стояла на той же высоте, как физика и химия, метод ее должен быть индуктивный, с натурфилософскими измышлениями она не должна иметь ничего общего; в основание морфологии растений должно быть положено изучение истории развития форм и органов, их генезиса и метаморфоз, а не простое перечисление органов явнобрачных растений; естественная система растений будет правильно понята лишь тогда, когда будут изучаться не только высшие растения, но и, главным образом, низшие (водоросли и грибы). Обе эти идеи Шлейдена быстро распространились среди ботаников и принесли благотворнейшие результаты. Шлейден - один из главнейших ботанических реформаторов и основателей новой (научной) ботаники. В своих трудах он блестяще опроверг старое направление и представил для ботаники столько задач, что их можно было решить не одному человеку, а целому поколению наблюдателей и мыслителей. Способности Шлейдена, как писателя, содействовали успеху его популярных сочинений, некоторые из которых выдержали несколько изданий и были переведены на русский язык: «Die Pflanze und Ihr Leben» (1 изд., Лейпциг, 1847; русский перевод «Растение и его жизнь»); «Studien» (русский перевод «Этюды», 1860); «Das meer» (русский перевод «Море», 1867); «Für Baum und Wald» (1870, русский перевод «Дерево и лес»); «Die Rose» (1873); «Das Salz» (1875) и т. д.
Будучи прогрессивным ученым, Шлейден принимал активное участие в общественной жизни. Он опубликовал много научно-популярных работ. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре. Среди наиболее известных трудов ученого - книга «Основы ботаники» («Grundzge der Botanik», 1842-1843), ознаменовавшая собой появление современной научной ботаники. Именно Шлейден, благодаря своим открытиям в области физиологии растений, положил начало дискуссии между биологами, продолжавшейся свыше 20 лет.
Ученые не хотели признавать справедливость взглядов Шлейдена. В качестве аргумента против представленных им фактов был выдвинут упрек, что его прежние работы по ботанике содержали ошибки и не давали убедительных доказательств теоретических обобщений. Шлейден опубликовал ряд трудов по физиологии и анатомии растений. В книге «Данные о фитогенезе» в разделе о происхождении растений Шлейден представил свою теорию возникновения потомства клеток из материнской клетки. Работа Шлейдена подтолкнула Теодора Шванна заняться длительными и тщательными микроскопическими исследованиями, которые доказали единство клеточного строения всего органического мира. Труд ученого под заглавием «Растение и его жизнь» был опубликован в 1850 г. в Лейпциге.
Главный труд Шлейдена «Основы научной ботаники в двух томах» был опубликован в 1842-1843 г. в Лейпциге и оказал огромное влияние на реформу морфологии растений на основе онтогенеза. Онтогенез различает в развитии отдельного организма три периода:
образование половых клеток, т.е. доэмбриональный период, ограничивающийся образованием яйцеклеток и сперматозоидов;
эмбриональный период – от начала деления яйцеклетки до рождения индивида;
послеродовой период – от рождения индивида до его смерти.
В конце своей жизни Шлейден оставил ботанику и занялся антропологией, т.е. наукой о различиях во внешнем виде, строении и деятельности организмов отдельных человеческих групп во времени и пространстве.
В середине XIX века была сформирована клеточная теория Шванна и Шлейдена. Немецкие биологи доказали, что клетка является основой живого организма, а вне клетки жизнь существовать не может.
История
Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-е годы натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали найденные в растениях «мешочки или пузырьки».
Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук проектировал и усовершенствовал микроскопы и, начиная с 1673 года, публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов, эритроцитов.
Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать только общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основу новой науки - цитологии.
Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, помогавших подробно изучать строение и поведение клетки. Настоящее признание цитологии произошло в начале XIX века.
Несколько значимых дат на пути формирования клеточной теории:
- 1825 год - физиолог Ян Пуркине обнаруживает ядро в курином яйце;
- 1828 год - биолог Карл Бэр открыл и описал яйцеклетку человека как источник развития новой жизни;
- 1830 год - ботаник Франц Мейен описывает клетку как обособленную структуру, в которой протекает обмен веществ;
- 1831 год - ботаник Роберт Броун подробно описал ядро и установил, что оно является обязательной частью любой клетки;
- 1838 год - ботаник Маттиас Шлейден выявил, что все растительные ткани состоят из клеток;
- 1839 год - биолог Теодор Шванн установил, что организмы состоят из клеток, которые схожи по строению;
- 1855 год - врач Рудольф Вирхов определил, что клетки делятся.
Автором клеточной теории считается Шванн. Под влиянием работ Шлейдена (поэтому он считается соавтором) сформулировал основные положения клеточной теории, которые справедливы до сих пор. К концу XIX века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория, получившая научное признание, была дополнена.
ТОП-2 статьи которые читают вместе с этой
Рис. 1. Теодор Шванн.
Несмотря на то, что Шлейден - вдохновитель Шванна, он выдвинул ошибочную теорию о том, что новая клетка появляется из ядра. Также Шлейден не признавал соответствия растительных и животных клеток.
Положения
Главное положение клеточной теории - все живые существа состоят из похожих клеток. С развитием науки положения Шванна дополнились, и сформировалась современная клеточная теория:
- клетки - морфологическая и функциональная единица строения организмов (исключение - вирусы);
- все клетки сходны (гомологичны) по строению и химическому составу;
- клетки способны к метаболизму и саморегуляции за счёт работы органоидов;
- клетки делятся исключительно делением;
- клетки многоклеточных организмов специализированы по выполняемым функциям и объединены в ткани и органы.
Рис. 2. Клетки растений, бактерий, животных.
Вирусы относятся к неклеточной форме жизни. Однако свойства живых организмов проявляются после проникновения в клетку.
Значение
Положения клеточной теории имеют большое значение для эволюционного учения. Клетка, как структурная единица всего живого, объединяет биосферу и подтверждает единое происхождение живых существ.
Значение создания клеточной теории важно для развития медицины, селекции, генетики и образования новых наук:
- биохимии;
- молекулярной биологии;
- биофизики;
- биоэтики;
- биоинформатики.
Современные методы цитологии позволяют рассматривать срез ресничек простейших, следить за процессами, происходящими в клетке, создавать модели органелл и молекул.
Рис. 3. Современные методы цитологии.
Что мы узнали?
Кратко о клеточной теории, её истории и положениях. Основная сущность теории: все организмы состоят из структурных единиц - клеток. Создателями теории признаются немецкие биологи Шванн и Шлейден. Выдвинутая теория отразилась на дальнейшем развитии цитологии и играла важную роль в развитии генетики, молекулярной биологии, селекции.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 313.