Кто открыл клетку живого. Открытие ядра клетки. История изучения клетки. Клеточная теория

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ПОДБЕЛЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КЛЕТКИ

Выполнила: Алешкина Надежда Владимировна,

ученица 5 класса

Руководитель: Краснощекова Ирина Николаевна,

учитель химии и биологии

2016

Оглавление ( содержание) стр.

Введение……………………………………………………………………….3

Глава 1. История изобретения микроскопа……...………………………3

Глава 2. История открытия клетки……..………………………………..5

Практическая часть….. …………………………………………………….9

Выводы……...………………………………………………………………..10

Используемая литература…….……………………………………………11

ВВЕДЕНИЕ

Я учусь в 5 классе. В этом году мы начали изучать новый предмет - биологию. Биология – это наука о живой природе. Биологи изучают разнообразие живых существ, строение их тел и работу различных органов, размножение и развитие организмов, их связь друг с другом и с неживой природой.

Все живые существа имеют клеточное строение. Среди них есть одноклеточные и многоклеточные организмы. У большинства живых клеток три основные части: оболочка, цитоплазма и ядро.

На одном из уроков биологии мы под микроскопом рассматривали готовые микропрепараты различных клеток. На внеурочной деятельности (Тайны микромира) мы рассматривали инфузорию-туфельку, наблюдали, как она передвигается, сами готовили микропрепараты из кожицы лука и мякоти томата. И в них мы смогли увидеть ядро, цитоплазму и оболочку.

Мне стало интересно, как человечеству удалось узнать, из чего состоят организмы, и как стало возможным увидеть клетку.

Цель работы: выяснить, как повлияло изобретение микроскопа на открытие клетки.

Задачи:

- изучить историю изобретения микроскопа;

- изучить историю открытия клетки;

- провести анкетирование;

- провести эксперимент;

- сделать выводы .

Объект исследования : клетка

Предмет исследования : открытие клетки

Используемые методы : анализ, эксперимент, наблюдение, выводы.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ МИКРОСКОПА

Изобретение микроскопа, столь важного для всей науки прибора обусловлено, прежде всего, влиянием развития оптики. Некоторые оптические свойства изогнутых поверхностей были известны еще Евклиду (300 лет до н.э.) и Птоломею (127-151 гг.), однако их увеличительная способность не нашла практического применения. В связи с этим первые очки были изобретены Сальвинио дели Арлеати в Италии только в 1285 г. В 16 веке Леонардо да Винчи и Мауролико показали, что малые объекты лучше изучать с помощью лупы.

Рис. 1. Первый микроскоп

Первый микроскоп был создан лишь в 1595 году Захариусом Йансеном (Янсеном). Изобретение заключалось в том, что Захариус Йансен смонтировал две выпуклые линзы внутри одной трубки, тем самым, заложив основы для создания сложных микроскопов. Фокусировка на исследуемом объекте достигалось за счет выдвижного тубуса. Увеличение микроскопа составляло от 3 до 10 крат. И это был настоящий прорыв в области микроскопии! Каждый свой следующий микроскоп он значительно совершенствовал.

В этот период (XVI в.) датские, английские и итальянские исследовательские приборы постепенно начали свое развитие, закладывая фундамент современной микроскопии.

Быстрое распространение и совершенствование микроскопов началось после того, как Галилей, совершенствуя сконструированную им зрительную трубу, стал использовать ее как своеобразный микроскоп (1609-1610), изменяя расстояние между объективом и окуляром.

Позднее, в 1624 г., добившись изготовления короткофокусных линз, Галилей значительно уменьшил габариты своего микроскопа.

В 1625 г. членом Римской «Академии зорких» И. Фабером был предложен термин «микроскоп» . Первые успехи, связанные с применением микроскопа в научных биологических исследованиях, были достигнуты Гуком, который первым описал растительную клетку (около 1665 г.). В своей книге «Micrographia» Гук описал устройство микроскопа. С этого момента открывался новый мир живых существ, более разнообразный и бесконечно более оригинальный, чем видимый нами мир. (http://www.vita-club.ru/ micros1.htm)

Глава 2. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КЛЕТКИ

Клетка - элементарная структурная и функциональная едини­ца организма, обладающая всеми ос­новными признаками живого. Клетки способны размножаться, расти, обмениваться веществом и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде. В каждой клетке содержится наследственный материал, в котором заключена информация обо всех признаках и свойствах данного организма. ( )

Рис. 2. Роберт Гук.

Английский ученый Роберт Гук (1635-1703) впервые увидел клетки растения.

Это произошло в 1665 г. Дело было так: Гук рассмотрел при увеличении в 30 раз тонкий срез пробки липы. Он обнаружил, что пробка состоит из множества маленьких полостей, камер, которые он и назвал «клетки». Именно он ввел в науку понятие «клетка». (Плешаков А.А., Введенский Э.Л. Биология. Введение в биологию: учебник для 5 класса общеобразоват. учреждений/ М.:ООО «Русское слово – учебник», 2014.) Правда, это были не живые, а уже отмершие клетки. Гук считал, что сами ячейки – это пустота, а содержимое живого организма заключено в каркасе (клеточной стенке).

Рис.3 Микроскоп Р. Гука Рис.4 . Клетки пробки, которые изучал Роберт Гук

Вскоре клеточное строение ра­стений подтвердили итальянский врач и микроскопист М. Мальпиги и ан­глийский ботаник Н. Грю. Их вни­мание привлекли форма клеток и строе­ние их оболочек. В результате было дано представление о клетках как о «мешоч­ках», или «пузырьках», наполненных «питательным соком». ( )

Голландец Антонии Ван Левенгук описывал изумительные чудеса, которые открывал своим микроскопом в капле воды, в настое перца, в иле реки, в дупле собственного зуба. Левенгук с помощью микроскопа обнаружил и зарисовал сперматозоиды, различных простейших, детали строения костной ткани (1673-1677).

«С величайшим изумлением я увидел в капле великое множество зверюшек, оживленно двигающихся во всех направлениях, как щука в воде. Самое мелкое из этих крошечных животных в тысячу раз меньше глаза взрослой вши.»

Лучшие лупы Левенгука увеличивали в 270 раз. С ними он увидел впервые кровеносные тельца, движение крови в капиллярных сосудах хвоста головастика, полосатость мускулов. Он открыл инфузории. Он впервые погрузился в мир микроскопических одноклеточных водорослей, где лежит граница между животным и растением; где движущееся животное, как зеленое растение, обладает хлорофиллом и питается, поглощая свет; где растение, еще прикрепленное к субстрату, потеряло хлорофилл и заглатывает бактерии. Наконец, он видел даже бактерии и в великом разнообразии. Но, разумеется, тогда не было еще и отдаленной возможности понять ни значение бактерий для человека, ни смысла зеленого вещества – хлорофилла, ни границы между растением и животным. ( )

Описание этих «анималькусов» («зверушек»), как он их называл, снискали голландцу мировую известность. Но главное, открытия Левенгука пробудили интерес к изучению живого микромира. (Энциклопедия для детей. Т.2.Биология. -5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова. – М.: Аванта+, 2001)

Р
ис.5 Антонии Ван Левенгук

В 1693 г. во время пребывания Петра I в Дельфе А. Левенгук продемонстрировал ему, как движется кровь в плавнике рыбы. Эти демонстрации произвели на Петра I такое большое впечатление, что, вернувшись в Россию, он создал мастерскую оптических приборов. В 1725 году организована Петербургская академия наук. Талантливые мастера И.Е. Беляев, И.П. Кулибин изготавливали микроскопы, в конструировании которых принимали участие академики Л.Эйлер, Ф. Эпинус .

Рис.6 Микроскоп, изготовленный русскими мастерами.

Однако долгое время микроскоп остался скорее дорогой игрушкой, чем научным прибором. Только в 30-х гг. XIX в. линзы усовершенствовались настолько, что смогли обеспечить сильное увеличение и четкость изображения. Биологам удалось рассмотреть, что каждая клетка покрыта оболочкой, а под ней находится жидкость с ядром. Впервые ядро в растительных клетках было описано в 1831 г. шотландским ботаником Робертом Броуном.

Известный немецкий биолог Теодор Шванн (1810-1882) был первым ученым, который понял, что клетка является мельчайшим элементом, из которого состоят все ткани органы животных. Позже на основе собственных исследований и трудов немецкого ботаника Матиаса Якоба Шлейдена (1804-1881) Шванн пришел к выводу, что закон клеточного строения справедлив и для растений. В 1839 г. он опубликовал ставшее впоследствии знаменитым сочинение «Микроскопические исследования о соответствие в структуре и росте животных и растений».

(Энциклопедия для детей. Т.2.Биология.-5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова.– М.: Аванта+, 2001)

Рис.7 Теодор Шванн Рис.8 Матиас Якоб Шлейден

Т. Шванн и М. Шлейден сделали ряд обобщений, которые впоследствии назвали клеточной теорией :

Все живые существа состоят из клеток;

Клетки растений и животных имеют сходное строение;

Каждая клетка способна к самостоятельному существованию;

Деятельность организ­ма является суммой процессов жизнедеятельности состав­ляющих его клеток.

Они ошибочно полагали, что клетки в организ­ме возникают из неклеточного вещества. Важным до­полнением к клеточной теории стал принцип Рудольфа Вирхова: «Каждая клетка - от клетки» (1859).( )

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Первой частью моего исследования было анкетирование. Я опросила 60 человек, это учащиеся нашей школы и жители села Подбелевец. Первым вопросом моей анкеты был: Знаете ли вы, что все организмы состоят из клеток? 59 человек (98,3%) знают ответ на этот вопрос. Почти все участники опроса (58 человек – 96,6%) знают, что клетку можно увидеть под микроскопом. Главной частью клетки большинство (53 человека – 88,3%) назвали ядро и ответили правильно, 2 человека (3,3%) – цитоплазму, 2 человека (3,3%) – мембрану, и 3 человека (5%) не знают ответ на этот вопрос. Первооткрывателем клетки назвали Роберта Гука 23 человека (38,3%), и это правильный ответ. 19 человек (31,6%) назвали Левенгука, 3 человека (5%) – Шванна и Шлейдена, и 15 человек (25%) затруднились ответить.

По результатам анкетирования можно сказать, что большинство опрошенных имеют понятие о клетке и методах её изучения. Не все знают историю открытия клетки. Учащиеся младших классов не знают ответы на многие вопросы, но у них всё еще впереди.

Вторым этапом моей работы был эксперимент. Я приготовила микропрепарат растительной клетки кожицы лука и рассмотрела его под микроскопом. Я увидела множество клеток, в которых выявила три основные части клетки: ядро, цитоплазму и оболочку.

Методика п риготовления микропрепарата кожицы лука.

Отделила от кусочка луковицы мясистую чешуйку. На внутренней стороне ее находится тонкая пленка. Сняла ее пинцетом.

Положила на предметное стекло, капнула капельку раствора йода и накрыла покровным стеклом.

Рассмотрела микропрепарат под микроскопом под малым и большим увеличением .

Современный школьный микроскоп устроен просто, и позволяет школьникам самостоятельно работать с ним, проводить небольшие исследования. Мне несложно самой приготовить микропрепараты растительной и животной клеток и рассматривать их под микроскопом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив литературу по данному вопросу, я выяснила, что микроскоп был изобретен в конце 16 века (1595 г) голландским очковым мастером Захариусом Йансеном (Янсеном). Используя микроскоп, английский ученый Роберт Гук (1665 г) обнаружил ячейки при рассмотрении пробки липы и назвал их клетками. Голландец Антонии Ван Левенгук усовершенствовал микроскоп и описал клетки крови, сперматозоиды, некоторых одноклеточных животных и т.д. Шотландский ботаник Роберт Броун (1831 г) обнаружил внутри клетки плотное образование, которое назвал ядром. В 1838 г немецкие ученые Теодор Шванн и Матиас Шлейден создали клеточную теорию. Они отметили, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению. В 1858 году немецкий ученый Рудольф Вирхов внес дополнение в клеточную теорию, указав, что клетка происходит от клетки.

Таким образом, исходя из моего исследования, можно сделать следующие выводы.

Изобретение и усовершенствование микроскопа позволило человечеству заглянуть в микроскопический мир живого.

С помощью микроскопа стало возможным не только увидеть клетку и её основные части, но и изучить её жизнедеятельность.

По результатам анкетирования я выяснила, что большинство опрашиваемого населения не зависимо от возраста интересуются биологией, знают её основы.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Беляев Д.К., Бородин П.М., Воронцов Н.Н.и др. Общая биология: учеб. для 10-11 кл.общеобразоват.учреждений/– М.: Просвещение 2005.

Каменский А.А. Общая биология. 10-11 класс: учеб.для общеобразоват.учреждений/ - М.: Дрофа 2012

Плешаков А.А., Введенский Э.Л. Биология. Введение в биологию: учебник для 5 класса общеобразоват. учреждений: линия «Ракурс»/ А.А.Плешаков, Э.Л.Введенский, - М.: ООО «Русское слово – учебник», 2013.

Теремов А.В. Биология. Общие закономерности жизни: 9кл.: учеб.для уч-ся общеобразоват.учреждений / А.В.Теремов, Р.А.Петросова, А.И.Никишов.– М.: Гуманитар. изд.центр ВЛАДОС, 2015 .

Энциклопедия для детей. Т.2.Биология.-5 изд./Глав.ред. М.Д. Аксенова.– М.: Аванта+,2001.

Сайты Интернета

Великий русский физиолог И. П. Павлов писал:

Науку принято сравнивать с постройкой. Как здесь, так и там трудится много народа, и здесь и там происходит разделение труда. Кто составляет план, одни кладут фундамент, другие возводят стены и так далее...

«Постройка» клеточной теории началась почти 350 лет назад.

Итак, 1665 год, Лондон, кабинет физика Роберта Гука. Хозяин настраивает микроскоп собственной конструкции. Профессору Гуку тридцать лет, он окончил Оксфордский университет, работал ассистентом у знаменитого Роберта Бойля.

Гук был неординарным исследователем. Свои попытки заглянуть за горизонт человеческих познаний он не ограничивал какой-либо одной областью. Проектировал здания, установил на термометре «точки отсчёта» — кипения и замерзания воды, изобрёл воздушный насос и прибор для определения силы ветра... Потом увлёкся возможностями микроскопа. Он рассматривал под стократным увеличением всё, что попадается под руку, — муравья и блоху, песчинку и водоросли. Однажды под объективом оказался кусочек пробки. Что же увидел молодой учёный? Удивительную картину — правильно расположенные пустоты, похожие на пчелиные соты. Позднее такие же ячейки он нашёл не только в отмершей растительной ткани, но и в живой. Гук назвал их клетками (англ. cells) и вместе с полусотней других наблюдений описал в книге «Микрография». Однако именно это наблюдение под № 18 принесло ему славу первооткрывателя клеточного строения живых организмов. Славу, которая самому Гуку была не нужна. Вскоре его захватили другие идеи, и он больше никогда не возвращался к микроскопу, а о клетках и думать забыл.

Зато у других учёных открытие Гука пробудило крайнее любопытство. Итальянец Марчелло Мальпиги называл это чувство «человеческим зудом познания». Он также стал рассматривать в микроскоп разные части растений. И обнаружил, что те состоят из мельчайших трубочек, мешочков, пузырьков. Разглядывал Мальпиги под микроскопом и кусочки тканей человека и животных. Увы, техника того времени была слишком слаба. Поэтому клеточное строение животного организма учёный так и не распознал.

Дальнейшая история открытия продолжилась в Голландии. Антони ван Левенгук (1632—1723) никогда не думал, что его имя будет стоять в ряду великих учёных. Сын промышленника и торговца из Делфта, он тоже торговал сукном. Так и прожил бы Левенгук незаметным коммерсантом, если бы не его страстное увлечение да любопытство. На досуге он любил шлифовать стёкла, изготовляя линзы. Голландия славилась своими оптиками, но Левенгук достиг небывалого мастерства. Его микроскопы, состоявшие лишь из одной линзы, были гораздо сильнее тех, которые имели несколько увеличительных стёкол. Сам он утверждал, что сконструировал 200 таких приборов, дававших увеличение до 270 раз. А ведь ими было очень трудно пользоваться. Вот что писал об этом физик Д. С. Рождественский: «Вы можете себе представить ужасное неудобство этих мельчайших линзочек. Объект вплотную к линзе, линза вплотную к глазу, носа девать некуда». Кстати, Левенгук до последних дней, а дожил он до 90 лет, сумел сохранить остроту зрения.

Через свои линзы естествоиспытатель увидел новый мир, о существовании которого не догадывались даже отчаянные фантазёры. Больше всего поразили Левенгука его обитатели — микроорганизмы . Эти мельчайшие существа обнаруживались везде: в капле воды и комке земли, в слюне и даже на самом Левенгуке. С 1673 г. подробные описания и зарисовки своих удивительных наблюдений исследователь отправлял в Лондонское королевское общество. Но учёные мужи не спешили ему верить. Ведь было задето их самолюбие: «неуч», «профан», «мануфактурщик», а туда же, в науку. Левенгук тем временем неустанно посылал новые письма о своих замечательных открытиях. В итоге академикам пришлось признать заслуги голландца. В 1680 г. Королевское общество избрало его полноправным членом. Левенгук стал мировой знаменитостью. Отовсюду в Делфт ехали смотреть на диковины, открываемые его микроскопами. Одним из самых знатных гостей был русский царь Пётр I — большой охотник до всего нового... Левенгуку, не прекращавшему исследований, многочисленные гости только мешали. Любопытство и азарт подгоняли первооткрывателя. За 50 лет наблюдений Левенгук открыл более 200 видов микроорганизмов и первым сумел описать структуры, которые, как мы теперь знаем, являются клетками человека. В частности, он увидел эритроциты и сперматозоиды (по его тогдашней терминологии, «шарики» и «зверьки»). Конечно, Левенгук и не предполагал, что это были клетки. Зато он рассмотрел и очень подробно зарисовал строение волокна сердечной мышцы. Поразительная наблюдательность для человека с такой примитивной техникой!

Антони ван Левенгук был, пожалуй, единственным за всю историю построения клеточной теории учёным без специального образования. Зато все остальные, не менее знаменитые исследователи клеток учились в университетах и были людьми высокообразованными. Немецкий учёный Каспар Фридрих Вольф (1733—1794), например, изучал медицину в Берлине, а затем в Галле. Уже в 26 лет он написал труд «Теория зарождения», за который был подвергнут на родине резкой критике коллег. (После этого по приглашению Петербургской академии наук Вольф приехал в Россию и остался там до конца жизни.) Что же нового для развития клеточной теории дали исследования Вольфа? Описывая «пузырьки», «зёрнышки», «клетки», он увидел их общие черты у животных и растений. Кроме того, Вольф впервые предположил, что клетки могут иметь определённое значение в развитии организма. Его труды помогли другим учёным правильно понять роль клеток.

Теперь хорошо известно, что главная часть клетки — ядро. Впервые, кстати, описал ядро (в эритроцитах рыб) Левенгук ещё в 1700 г. Но ни он, ни многие другие видевшие ядро учёные не придавали ему особого значения. Лишь в 1825 г. чешский биолог Ян Эвангелиста Пуркинье (1787—1869), исследуя яйцеклетку птиц, обратил внимание на ядро. «Сжатый сферический пузырёк, одетый тончайшей оболочкой. Он... преисполнен производящей силой, отчего я и назвал его "зародышевый пузырёк", — писал учёный.

В 1837 г. Пуркинье сообщил научному миру результаты многолетней работы: в каждой клетке организма животного и человека есть ядро. Это была очень важная новость. В то время было известно лишь о наличии ядра в растительных клетках. К такому выводу пришёл английский ботаник Роберт Броун (1773—1858) за несколько лет до открытия Пуркинье. Броун, кстати, и ввёл в употребление сам термин «ядро» (лат. nucleus). А Пуркинье, к сожалению, не сумел обобщить накопленные знания о клетках. Прекрасный экспериментатор, он оказался слишком осторожен в выводах.

К середине XIX в. наука наконец вплотную подошла к тому, чтобы достроить здание под названием «клеточная теория». Немецкие биологи Маттиас Якоб Шлейден (1804—1881) и Теодор Шванн (1810—1882) были друзьями. В их судьбах немало общего, но главное, что их объединяло, — «человеческий зуд познания» и страсть к науке. Сын врача, юрист по образованию, Маттиас Шлейден в 26 лет решил круто изменить свою судьбу. Он вновь поступил в университет — на медицинский факультет и по окончании его занялся физиологией растений. Целью его работы было понять, как происходит образование клеток. Шлейден совершенно справедливо полагал, что ведущая роль в этом процессе принадлежит ядру. Но, описывая возникновение клеток, учёный, увы, ошибался. Он считал, что каждая новая клетка развивается внутри старой. А это, конечно же, не так. Кроме того, Шлейден думал, что клетки животных и растений не имеют ничего общего. Вот почему не он сформулировал основные постулаты клеточной теории. Это сделал Теодор Шванн.

Воспитываясь в очень религиозной семье, Шванн мечтал стать священнослужителем. Для того чтобы лучше подготовиться к духовной карьере, он поступил на философский факультет Боннского университета. Но вскоре любовь к естественным наукам пересилила, и Шванн перешёл на медицинский факультет. После его окончания он работал в Берлинском университете, где изучал строение спинной струны — основного органа нервной системы животных из отряда круглоротых (класс водных позвоночных животных, к которым относятся миноги и миксины). Учёный открыл оболочку нервных волокон у человека (названную позже шванновской). Серьёзной научной работой Шванн занимался всего пять лет. В расцвете сил и славы он неожиданно бросил исследования, уехал в маленький тихий Льеж и стал преподавать. Религия и наука так и не сумели ужиться в этом замечательном человеке.

В октябре 1837 г. в Берлине произошло важнейшее для науки событие. Случилось всё в небольшом ресторанчике, куда зашли перекусить два молодых человека. Годы спустя один из них — Теодор Шванн вспоминал: «Однажды, когда я обедал с господином Шлейденом, этот знаменитый ботаник указал мне на важную роль, которую ядро играет в развитии растительных клеток. Я тотчас же припомнил, что видел подобный же орган в клетках спинной струны, и в тот же момент понял крайнюю важность, которую будет иметь моё открытие, если я сумею показать, что в клетках спинной струны это ядро играет ту же роль, что и ядро растений в развитии их клеток... С этого момента все мои усилия были направлены к нахождению доказательств предсуществования ядра клетки».

Усилия оказались не напрасны. Уже через два года вышла в свет его книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В ней были изложены основные идеи клеточной теории. Шванн не только первым увидел в клетке то, что обьединяет и животные, и растительные организмы, но и показал сходство в развитии всех клеток.

Конечно, авторство со Шванном разделяют и все учёные, возводившие «постройку». А особенно Маттиас Шлейден, подавший другу блестящую идею. Известен афоризм: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Его автор — Рудольф Вирхов, выдающийся немецкий биолог (1821—1902). Вирхову же принадлежит и другое крылатое выражение: «Omnis cellula е cellula», что с латыни переводится «Всякая клетка от клетки». Именно этот постулат стал триумфальным лавровым венком для теории Шванна.

Рудольф Вирхов изучал значение клетки для всего организма. Ему, окончившему медицинский факультет, особенно интересна была роль клеток при заболеваниях. Работы Вирхова о болезнях послужили базой для новой науки — патологической анатомии. Именно Вирхов ввёл в науку о болезнях понятие клеточной патологии. Но в своих исканиях он несколько перегнул палку. Представляя живой организм как «клеточное государство», Вирхов считал клетку полноценной личностью. «Клетка... да, это именно личность, притом деятельная, активная личность, и её деятельность есть... продукт явлений, связанных с продолжением жизни».

Шли годы, развивалась техника, появился электронный микроскоп, дающий увеличение в десятки тысяч раз. Учёные сумели разгадать немало тайн, заключённых в клетке. Было подробно описано деление, открыты клеточные органеллы, поняты биохимические процессы в клетке, наконец, была расшифрована структура ДНК. Казалось бы, ничего нового о клетке уже не узнать. И всё же есть ещё много непонятого, неразгаданного, и наверняка будущие поколения исследователей положат новые кирпичики в здание науки о клетке!

Вопрос 1. Расскажите об истории открытия клетки.
Открытие клеточного строения живых организмов стало возможно благодаря появлению микроскопа. Его прототип в 1590 г. изобрел голландский шлифовальщик стекол Захарий Янсен. О первом микроскопе известно, что он состоял из трубы, прикрепленной к подставке, и имел два увеличительных стекла.
Значение микроскопа для исследования строения срезов растительных и животных объектов впервые оценил английский физик и ботаник Роберт Гук. В 1665 г. на срезах пробки он обнаружил структуры, напоминающие пчелиные соты, и назвал их ячейками или клетками. Однако Гук ошибался, считая, что клетки пустые, а живое вещество - это клеточные стенки.
Голландский натуралист Антони ван Левенгук во второй половине XVII в. усовершенствовал микроскоп и первым увидел живые клетки. Он наблюдал и зарисовал ряд простейших, сперматозоиды, бактерии, эритроциты и даже их движение в капиллярах.

Вопрос 2. Кем и когда впервые была сформулирована клеточная теория?
Изучение клеток растений и животных позволило обобщить все особенности их строения. В 1838 г. М. Шлейден создал теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга - постановка вопроса о возникновении клеток в организме. В 1839 г. Т. Шванн, основываясь на работах М. Шлейдена, создал клеточную теорию. Основные положения клеточной теории (М. Шлейден и Т Шванн):
1) все ткани состоят из клеток;
2) клетки растений и животных имеют обшие принципы строения, т.к. возникают одинаковыми путями;
3) каждая отдельная клетка самостоятельна, а деятельность организма представляет собой сумму жизнедеятельности отдельных клеток.
Большое внимание на дальнейшее развитие клеточной теории оказал в 1858 и Р. Вирхов. Он не только свел воедино все многочисленные разрозненные факты, но и убедительно показал, что клетки являются постоянной структурой и возникают только путем размножения себе подобных - «всякая клетка происходит из другой клетки в результате деления, точно так же как от растения образуется растение, а от животных животные», т.е. открыл деление клеток.

Вопрос 3. Перечислите современные положения клеточной теории .
В наше время цитология, используя достижения генетики, молекулярной и физико-химической биологии, очень быстро развивается. И хотя основные положения теории Т. Шванна и М. Шлейдена остаются актуальными, полученные данные позволили сформировать более глубокие представления о структуре и функциях клетки. На их основе сформулирована современная клеточная теория. Перечислим ее основные положения:
1) клетка единица строения, функционирования, размножения и развития живых организмов;
2) клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу;
3) размножение клеток происходит путем деления материнской клетки;
4) клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани.

Вопрос 4. Охарактеризуйте значение клеточной теории для развития биологии.
По определению философов, изучавших историю науки (например, Фридриха Энгельса), клеточная теория является одним из величайших открытий XIX в. Она сыграла огромную роль в развитии не только биологии, но и естествознания в целом. Простейшие, бактерии, многие грибы и водоросли представляют собой отдельно существующие друг от друга клетки. Тело всех многоклеточных организмов - растений, грибов и животных - построено из большего или меньшего числа клеток, которые являются элементарными структурами, составляющими сложный организм. Независимо от того, представляет собой клетка целостную живую систему или ее часть, она имеет набор признаков и свойств, общих для всех клеток.
Клеточная теория впервые однозначно указала на единство живого мира. С ее появлением исчезла пропасть между царством животных и царством растений. На основе клеточной теории в середине XIX в. возникла цитология - наука, изучающая структуру и функции клетки.
Подумайте, для каких представителей органического мира понятия «клетка» и «организм» совпадают.
Клетка - основная структурная, функциональная и генетическая единица организации живого, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм.
Понятия «клетка» и «организм» совпадают в том случае, если речь идет об одноклеточных организмах. К ним относятся прокариоты, или безъядерные (в частности, бактерии), а из эукариот, или ядерных, - простейшие (такие, как инфузория туфелька, хламидомонада, эвглена зеленая). Их тело состоит из одной клетки, которая реализует все функции организма - обмен веществ, раздражимость, размножение, движение. Выполнению этих функций способствуют разнообразные органоиды, в том числе специального назначения (например, жгутики и реснички обеспечивают движение). Одноклеточные организмы часто способны образовывать скопления - колонии. Однако к колонии еще неприменимо понятие «многоклеточный организм», поскольку входящие в ее состав клетки имеют однотипное строение (не подразделяются на ткани), слабо взаимодействуют друг с другом и, будучи изолированы от колонии, без особых проблем продолжают самостоятельно существовать и размножаться.

О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Самый первый примитивный микроскоп изобрел голландский шлифовальщик стекол З. Янсен (1590 г.), соединив вместе две линзы.

Английский физик и ботаник Р. Гук, рассмотрев срез пробки пробкового дуба обнаружил, что она состоит из ячеек, похожих на соты, которые он назвал клетками (1665 г.). Да, да... это тот самый Гук, именем которого назван известный физический закон.

Рис. "Срез пробкового дерева из книги Роберта Гука, 1635-1703"

В 1683 г. нидерландский исследователь А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и впервые описал бактерии.

Российский ученый Карл Бэр в 1827 г. обнаружил яйцеклетку млекопитающих. Этим открытием он подтвердил ранее высказанную идею английского врача У. Гарвея о том, что все живые организмы развиваются из яйца.

Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.).

Большое значение для понимания роли клетки в живой природе имели труды немецких ученых: ботаника М. Шлейдена и зоолога Т. Шванна. Они первыми сформулировали клеточную теорию , основной пункт которой утверждал, что все организмы, в том числе растительные и животные, состоят из простейших частиц - клеток, а каждая клетка - самостоятельное целое. Однако в организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство.

Позднее в клеточную теорию добавлялись новые открытия. В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления: "всякая клетка из клетки".

Клеточная теория послужила основой возникновения в XIX в. науки цитологии. К концу XIX в. благодаря усложнению микроскопической техники были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Электронный микроскоп позволил исследовать тончайшие структуры клеток. Было обнаружен удивительное сходство в тонком строении клеток представителей всех царств живой природы.

Основные положения современной клеточной теории:

• клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
• клеткам присуще мембранное строение;
• ядро - главная часть эукариотической клетки;
• клетки размножаются только делением;
• клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.

1. Дайте определения понятий.
Клетка – элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.
Органоид – постоянная специализированная структура в клетках живых организмов, осуществляющая определенные функции.
Цитология – раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

2. Распределите фамилии ученых из приведенного перечня (список избыточен) по соответствующим столбцам таблицы.
Р. Броун, К. Бэр, Р. Вирхов, К. Гален, К. Гольджи, Р. Гук, Ч. Дарвин, А. Левенгук, К. Линней, Г. Мендель, Т. Шванн, М. Шлейден.

Ученые, внесшие вклад в развитие знаний о клетке

3. Заполните левый столбец таблицы.

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

4. Укажите признаки, общие для всех клеток. Объясните, благодаря каким свойствам живой материи все клетки имеют общие признаки.
Все клетки окружены мембраной, их генетическая информация хранится в генах, белки являются их основным структурным материалом и биокатализаторами, они синтезируются на рибосомах, в качестве источника энергии клетки используют АТФ. Все клетки – открытые системы. Для них характерны рост и развитие, размножение и раздражимость.

5. Какое значение для биологической науки имеет клеточная теория?
Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира. Современная цитология, вобрав в себя достижения генетики, молекулярной биологии, биохимии, превратилась в клеточную биологию.

7. Впишите пропущенные термины.
Форму двояковогнутого диска имеют эритроциты человека.
В состав костной ткани входят крупные остеоциты с многочисленными отростками. Лейкоциты крови не имеют постоянной формы. Очень разнообразны клетки нервной ткани, обладающие способностью к возбудимости и проводимости.

8. Познавательная задача.
Первое описание клетки было опубликовано в 1665 г. В 1675 г. стали известны одноклеточные организмы. Клеточная теория была сформулирована в 1839 г. Почему дата зарождения цитологии совпадает со временем формулирования клеточной теории, а не со временем открытия клетки?
Цитология – раздел биологии, изучающий органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти в клетке. На момент открытия клетки была описана клеточная стенка. Далее были открыты первые клетки, но сама структура и функции их известны не были. Знаний было недостаточно, они были проанализированы Т. Т. Шванном, М. Шлейденом, и ими была создана клеточная теория.

9. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Клеточное строение имеет:
1) айсберг;
2) лепесток тюльпана;

3) белок гемоглобин;

4) кусок мыла.

Тест 2.
Авторами клеточной теории являются:
1) Р. Гук и А. Левенгук;
2) М. Шлейден и Т. Шванн;

3) Л. Пастер и И. И. Мечников;

4) Ч. Дарвин и А. Уоллес.

Тест 3.
Какое положение клеточной теории принадлежит Р. Вирхову?
1) Клетка - элементарная единица живого;
2) всякая клетка происходит из другой клетки;
3) все клетки сходны по своему химическому составу;
4) сходное клеточное строение организмов - свидетельство общности происхождения всего живого.

10. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

11. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Цитология – первоначально обозначала изучение структуры и функций клетки. Позднее цитология превратилась в обширный раздел биологии, стала более практичной и прикладной, но суть термина осталась прежней – изучение клетки и ее функций.
12. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.1.
О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Первый примитивный микроскоп изобрел З. Янсен.
Р. Гук обнаружил клетки пробки.
А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и описал бактерии.
К. Бэр обнаружил яйцеклетку млекопитающих.
Ядро было обнаружено в растительных клетках Р. Брауном.
М. Шлейден и Т. Шванн первыми сформулировали клеточную теорию. «Все организмы состоят из простейших частиц – клеток, а каждая клетка – самостоятельное целое. В организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство».
Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления.
К концу XIX в. были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Возникновение цитологии.
Основные положения современной клеточной теории:
клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
клеткам присуще мембранное строение;
ядро - главная часть эукариотической клетки;
клетки размножаются только делением;
клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.