БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

5. КЛЕТКИ

5.1. Концепция клеточного строения

Одно из основополагающих понятий в биологии — это представление о том, что структурной и функциональной единицей живых организмов является клетка. Представление это, известное как клеточная теория, было сформулировано двумя учеными — бельгийским ботаником Шлейденом (Schleiden) в 1838 г. и немецким зоологом Шванном (Schwann) в 1839 г. Открытие клетки явилось следствием быстрого развития в XIX в. микроскопической техники, что пробудило среди ученых большой интерес к изучению строения живых организмов. Позже в том же XIX в., а затем уже в XX в. в этой области произошло много новых важных событий (они перечислены в табл. 5.1.). Существенную часть клеточной теории составляет впервые высказанное в 1855 г. утверждение, что все новые клетки образуются только из других клеток.

Таблица 5.1. Некоторые важные вехи в истории биологии клетки

1590	Янсен (Jansen) изобрел микроскоп, в котором большее увеличение обеспечивалось соединением двух линз
1665	Роберт Гук (Robert Hooke), пользуясь усовершенствованным микроскопом, изучал строение пробки и впервые употребил термин клетка для описания структурных единиц, из которых состоит эта ткань. Он считал, что клетки пустые, а живое вещество — это клеточные стенки
1650-1700	Антони ван Левенгук (Antony van Leeuwenhoeck) при помощи простых хорошо отшлифованных линз (х200) наблюдал «зародыши» и различные одноклеточные организмы, в том числе бактерии. Впервые бактерии были описаны в 1683 г.
1700-1800	Опубликовано много новых описаний и рисунков различных тканей, по преимуществу растительных (впрочем, микроскоп в это время рассматривался главным образом как игрушка)
1827	Долланд (Dolland) резко улучшил качество линз. После этого быстро возрос и распространился интерес в микроскопии.
1831-1833¹	Роберт Браун (Robert Brown) описал ядро как характерное сферическое тельце, обнаруживаемое в растительных клетках
1838-1839¹	Ботаник Шлейден (Schleiden) и зоолог Шванн (Schwann) объединили идеи разных ученых и сформулировали «клеточную теорию», которая постулировала, что основной единицей структуры и функции в живых организмах является клетка
1840¹	Пуркинье (Purkyni) предложил название протоплазма для клеточного содержимого, убедившись в том, что именно оно (а не клеточные стенки) представляет собой живое вещество. Позднее был введен термин цитоплазма (цитоплазма + ядро = протоплазма)
1855¹	Вирхов (Virchow) показал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления
1866	Геккель (Haeckel) установил, что хранение и передачу наследственных признаков осуществляет ядро
1866-1883	Подробно изучено клеточное деление и описаны хромосомы
1880-1883	Открыты хлоро пласты
1890	Открыты митохондрии
1898	Открыт аппарат Гольджи
1887-1900	Усовершенствован микроскоп, а также методы фиксации, окрашивания препаратов и приготовления срезов. Цитология² начала приобретать экспериментальный характер. Одной из отраслей цитологии становится цитогенетика³, занимающаяся изучением роли ядра в передаче наследственных признаков

1900	Вновь открыты законы Менделя (Mendel), забытые с 1865 г., и это дало толчок развитию цитогенетики. Световой микроскоп почти достиг теоретического предела разрешения; развитие цитологии естественно замедлилось
1930-е гг.	Появился электронный микроскоп, обеспечивающий более высокое разрешение
С 1946 г. и по настоящее время	Электронный микроскоп получил широкое распространение в биологии, дав возможность исследовать строение клетки гораздо более подробно. Это «тонкое» строение стали называть ультраструктурой
¹ Событие, очень важное для возникновения и развития представлений о клеточном строении живых организмов. ² Цитология — наука, изучающая строение клеток (главным образом с помощью микроскопа). ³ Цитогенетика — наука, объединяющая цитологию и генетику в основном путем сопоставления результатов экспериментов по скрещиванию с поведением хромосом во время клеточного деления.

5.1.1. Почему именно клетки?

Клетку можно представить себе как мешок, наполненный различными химическими веществами, живой и способный к самовоспроизведению. Находящиеся внутри него вещества во многом отличаются от тех, которые его окружают. Без барьера, отделяющего его от окружающей среды, вещества свободно перемешивались бы за счет диффузии, и различия между внутренним содержимым и наружным окружением не удавалось бы поддерживать. А это значит, что не могла бы существовать и жизнь. Барьером, окружающим клетку, служит чрезвычайно тонкая мембрана. Роль ее напоминает роль границы между двумя странами: здесь регулируются потоки молекул, движущихся в обоих направлениях — в клетку и из клетки. Все живые клетки окружены мембраной. Ее называют плазматической мембраной, чтобы отличить от других мембран — тех, которые находятся внутри клетки. Способы регуляции обмена между клеткой и ее окружением мы обсудим в разд. 5. 9. 8.