Краткое содержание: Параграф § 3. / Биология 9 класс

Основы цитологии: предмет, задачи и методы исследования

Цитология — это наука, которая изучает клетку. Клетка является элементарной единицей живого, которая обладает всеми признаками жизни: она может размножаться, обмениваться веществами и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения и осуществлять все жизненно важные процессы. Эти проявления жизнедеятельности клетки составляют предмет цитологических исследований. Основные задачи цитологии включают познание сущности клетки, раскрытие механизмов протекания и регуляции процессов, происходящих внутри клеток. Решение этих задач требует всестороннего изучения особенностей строения клеток различных организмов.

Методы изучения клетки

Для изучения строения и жизнедеятельности клеток применяют разнообразные методы.

• Световая микроскопия: Широко используется для изучения клеток. Однако с её помощью невозможно изучать объекты, размер которых меньше длины световой волны (около 400–800 нм), так как свет огибает очень маленькие предметы и не может от них отразиться.
• Электронная микроскопия: Возникла в начале 30-х годов XX века. Использует пучки электронов, которые способны отражаться от мельчайших объектов, что позволяет увидеть составные части клетки размером до 1 нм.
• Радиография (метод меченых атомов): Применяется для изучения биохимических соединений в клетке. В этом методе один атом в молекуле заменяют на радиоактивный изотоп (активную метку), например, водорода, углерода или фосфора. Обнаружить эту метку можно с помощью счётчика радиоактивных частиц или благодаря её способности засвечивать фотоплёнку.
• Ультрацентрифугирование: Применяется для выделения и изучения отдельных органоидов клетки. Разрушенные клетки помещают в пробирку и вращают с большой скоростью в центрифугах. В результате органоиды разделяются по плотности.

История открытия клетки и развития цитологии

• Роберт Гук (Англия, 1665 г.): Впервые применил микроскоп для научных исследований. Изучая тонкий срез пробки, он увидел ячеистое строение, напоминающее пчелиные соты, и назвал эти ячейки клетками.
• Н. Грю (Италия, 1682 г.): Подтвердил клеточное строение растений, обратил внимание на форму клеток и их оболочек, описывая клетки как «мешочки» или «пузырьки» с «питательным соком».
• Антони ван Левенгук (Голландия, 1674 г.): С помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» (движущиеся живые организмы), названные позднее «анималькулями». Это открытие невидимого мира микроорганизмов принесло ему мировую известность.
• Р. Броун (Британия, 1831 г.): Впервые описал ядро в клетках растений и пришёл к выводу, что оно является обязательной частью растительной клетки. До этого момента считалось, что в организации клетки главное — её стенка, а её содержимое — неклеточная структура.
• Т. Шванн (Германия, 1839 г.): Систематизировал накопленные данные по строению клетки и сделал ряд обобщений, которые легли в основу создания клеточной теории.
• Ф. Энгельс: Утверждал, что создание клеточной теории, наряду с законом превращения энергии и эволюционной теорией, является одним из величайших открытий XIX века.
• Середина XX века: Развитие электронной микроскопии позволило значительно лучше изучить клетку и её органоиды, что подтвердило правильность прежних суждений и дало мощный толчок развитию биологии.

Значение цитологических исследований

Все живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные) состоят из клеток. Повреждение или гибель клеток в любом органе или ткани является основной причиной возникновения болезней. Например, при инфекционных заболеваниях гибель клеток может произойти в печени (гепатит), почках (холера) или при травмах (разрушение костной ткани). Рак также начинается с ошибок при делении отдельных клеток, в результате чего образуется злокачественная опухоль (метастаз — её вторичный очаг).

Для победы над болезнями необходимо понимание происходящих в клетке процессов и их нарушений. Цитологические исследования используются для:

• Целенаправленного лечения поражённых клеток. Например, при диабете можно пересаживать больному стволовые клетки поджелудочной железы, способные вырабатывать инсулин.
• Создания новых пород животных и сортов растений.
• Получения нужных человеку веществ методами генной и клеточной инженерии.

Основные понятия и определения:

• Цитология — наука, изучающая клетку.
• Клетка — элементарная единица живого, обладающая всеми признаками жизни.
• Электронный микроскоп — прибор, позволяющий увидеть составные части клетки размером до 1 нм, используя пучки электронов.
• Радиография (метод меченых атомов) — метод изучения биохимических процессов в клетке с использованием радиоактивных изотопов (активных меток).
• Ультрацентрифугирование — метод разделения органоидов клетки в центрифуге.
• Клеточная теория — одно из важнейших обобщений в биологии, утверждающее, что все организмы состоят из клеток.
• Метастаз — вторичный очаг злокачественной опухоли, образованный клетками, склонными к неконтролируемому делению.

Ключевые фигуры и события:

• 1590 г. — братья Янсены (Ханс и Захарий) изобрели первый микроскоп.
• 1665 г. — Роберт Гук впервые использовал микроскоп для исследований и ввёл термин «клетка» (cellula).
• 1674 г. — Антони ван Левенгук впервые увидел микроорганизмы («анималькули») в капле воды.
• 1831 г. — Роберт Броун описал ядро в клетках растений и назвал его обязательной частью.
• 1839 г. — Т. Шванн сформулировал основы клеточной теории.
• Начало 30-х годов XX в. — создан электронный микроскоп.