строение клетки и ее структур какая наука

Что изучает цитология: цитология как наука, предмет изучения

Содержание:

Что изучает цитология — понятно из названия этого подраздела общей биологии. Слово «цитос» в переводе с греческого означает «клетка», «логос» — «учение», «смысл». Цитология — это наука о клетке. Основные вехи развития, положения клеточной теории изучают в курсе биологии в 9–11 классах, средних и высших учебных заведениях.

Цитология — это в биологии наука о клетке

Предметом изучения является элементарная единица строения живых организмов. Таким образом, цитология — это наука, изучающая строение и процессы жизнедеятельности клеток. Они способны расти, обмениваться веществами с окружающей средой, размножаться. Выяснение особенностей, условий протекания этих процессов, их роли в жизнедеятельности — таковы основные задачи цитологии.

Большое значение для первых цитологических открытий имело создание оптических приборов. Итальянский врач Дж. Фракасторо в 1538 году впервые предложил скомбинировать линзы для лучшего рассмотрения предметов. В 1590–1610 годах появились сведения о световых микроскопах.

Основные вехи зарождения и развития цитологии:

Какая наука изучает строение и функции клеток

Что такое цитология в биологии? Это раздел, изучающий строение отдельных органелл и всей клетки, процессы ее функционирования, деления, старения и смерти. Другое название науки о клетке — это «клеточная биология».

Знания о клетке как универсальном строительном блоке живой природы сформировались между 1830 и 1855 годами. С начала XX века новые разработки различных технологий помогли изучить тонкие структуры, химические и физические процессы жизнеобеспечения внутри клетки. Совершенствовался терминологический аппарат (система терминов) молодой науки.

К способам изучения клетки, известным ранее, добавились новые методы исследования:

Различные открытия, изобретения, теории в области строения клетки, взаимосвязь с биохимией и генетикой позволили цитологии стать одной из динамично развивающихся биологических наук.

Источник

Цитология и ее методология

Цитология начала свой путь развития относительно недавно, в этой статье мы обсудим клеточную теорию и методы, которые используются в цитологии для изучения клеток (методологию).

Клеточная теория

В 1665 году Роберт Гук, используя микроскоп собственного изобретения, смог различить ячеистые структуры пробки ветки бузины. Эти ячеистые структуры напомнили Роберту Гуку монашеские кельи, он ввел термин клетка (от лат. сеllа — комната, келья).

На самом деле Роберт Гук увидел не живые клетки, как он предполагал, а оставшиеся от них плотные клеточные стенки, которые и представляли собой ячеистую структуру.

В 70-х годах XVII века нидерландский натуралист Антони ван Левенгук открыл целый мир, невидимый невооруженным глазом. Он увидел в микроскопе простейшие организмы: инфузорий, сперматозоидов, а также дрожжи, бактерии, эпидермис кожи.

В течение 50 лет он отсылал результаты своих наблюдений в Лондонское королевское общество. Поначалу они были встречены со скептицизмом, но когда комиссия ученых лично во всем убедилась и подтвердила подлинность его исследований, Антони ван Левенгук был избран действительным членом Лондонского королевского общества.

В последующее время было много описаний самых разных клеток, однако обобщить накопленный материал оказалось не легкой задачей. С ней в 1839-1840 годах справились немецкий ботаник Маттиас Шлейден и немецкий зоолог Теодор Шванн.

Допустили ли Шлейден и Шванн ошибки? Да, они были. Ошибочно предположение о том, что клетка может образоваться из неклеточного вещества.

Важное дополнение в 1855 в клеточную теорию внес Рудольф Вирхов, который утверждал, что любая клетка может образоваться только путем деления материнской клетки.

XX век несомненно стал веком биологических наук: цитологии, генетики. Это произошло во многом благодаря клеточной теории.

Микроскопия

Некоторое внимание уделим направлениям в биологии, которые необходимо знать на современном этапе технического прогресса.

Биоинженерия

То есть биоинженерия занимается преимущественно технической частью. Медицинское направление в биоинженерии ищет замену органам и тканям человека, которые утратили свою функциональную активность и требуют «замены».

Биотехнология

Это разительно отличается от задач биоинженерии, хотя безусловно, эти дисциплины смежные. Все-таки в биотехнологии происходит большее вторжение в живой мир, по сути человек выступает эксплуататором, достигая с помощью животных, растений и грибов своих целей. Человек проводит искусственный отбор, отделяя особей, которые продолжат род, от других, «менее перспективных».

Представляет собой совокупность методов и технологий, которые приводят к получению рекомбинантных РНК и ДНК, выделению генов из клеток и внедрения их в другие организмы.

Изменив молекулу ДНК или РНК, человек добивается своей цели: клетка начинает синтезировать с нее белок. Он то и нужен человеку, такие продукты жизнедеятельности активно используются в медицине, к примеру, при изготовлении антибиотиков.

Представляет собой совокупность методов и технологий, используемых для конструирования новых клеток. В основе лежит идея культивирования клеток тканей вне организма.

С помощью клеточной инженерии возможно бесполое размножение ценных форм растений. Часто получаются, так называемые, гибридные клетки, которые сочетают свойства, к примеру, раковых клеток и лимфоцитов, в результате становится возможно быстрое получение антител.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Определение и предмет изучения цитологии: общая и частная, основные направления цитологии

Определение и предмет изучения цитологии

Неотъемлемым компонентом любых живых организмов — как одноклеточных, так и многоклеточных — является клетка (одна или несколько соответственно).

Что изучает цитология?

Цитология — это наука о строении, химическом составе, размножении и процессах жизнедеятельности клеток.

Поэтому логично, что предмет цитологии — клетка многоклеточных грибов, растений, животных и одноклеточных организмов вроде одноклеточных грибов, бактерий, простейших и водорослей. То есть, цитология — наука, изучающая клетку.

В задачи цитологии входит изучить:

Исходя из этого можно сказать, что цитология, изучающая строение и функции клетки, является комплексной наукой, поскольку решение этих задач невозможно без связи с другими биологическими науками: ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции и др.

Общая и частная цитология

Общая цитология — это наука, которая изучает общие почти для всех клеток элементы, такие как строение и функции клеток, структура, процессы метаболизма, реакции на повреждения и патологические изменения, адаптация к условиям окружающей среды.

Частная цитология — это наука, изучающая особенности каждого типа клеток с учетом их специализации (характерно для многоклеточных организмов), эволюционной адаптации к внешней среде (характерно для бактерий).

Сегодня практически нет границ между цитологией как наукой о клетки и другими биологическими науками: биохимией, биологией развития, молекулярной биофизикой и биологией. Это стало возможным благодаря:

Цитология как наука экспериментальная

Что изучает наука цитология сегодня?

Из суто морфологической дисциплины цитология сегодня превратилась в дисциплину экспериментальную. Поскольку это наука, изучающая строение и функции клеток, то есть, основные принципы деятельности клетки, то, таким образом, изучает основы жизни организмов в целом.

Огромное значение цитологические исследования имеют в случаях диагностики заболеваний человека и животных.

Изучение закономерностей реактивации генов, определение местонахождения многих генов в хромосомах человека стало возможным, когда различные ученые представили свои разработки: Б. Гердон — метод пересадки ядер в клетки, Х. Харрис, Дж. Барски и Б. Эфрусси — метод соматической гибридизации клеток.

Появилась возможность стать ближе в решении различных практических задач в области медицины и народного хозяйства, в частности, вопрос создания новых сельскохозяйственных культур.

С помощью метода гибридизации клеток была создана технология получения стационарных антител гибридных клеток, которые вырабатывают специфические антитела (их еще называют моноклональными). Такие антитела используют для определения ряда теоретических вопросов в области микробиологии, иммунологии и вирусологии.

Такие клоны антител используются с целью усовершенствовать диагностику и лечение заболеваний человека.

В диагностировании отдельных наследственных заболеваний (пигментная ксеродерма, гликогеноз) и изучении их происхождения важен цитологический анализ клеток больных, особенно в результате их культивирования вне организма.

Цитологические достижения в будущем могут применяться в лечении генетических заболеваний человека, профилактике наследственной патологии, создании новых штаммов бактерий с высокой продуктивностью, повышении урожайности различных растений.

Основные направления цитологии

Для большинства ответ на вопрос какая наука изучает строение и функции клеток ясен. Но в силу того, что проблемы исследования клетки многогранны, а также специфики и разнообразия методов изучения клетки, в цитологии выделилось целых шесть направлений.

Вот эти направления:

Кроме традиционных направлений цитологии, кратко обозначенных выше, сегодня можно выделить и новые, такие как цитопатология вирусов, цитофармокология, ультраструктурная патология клеток, онкологическая цитология и др.

Как самостоятельный раздел цитология присутствует в курсах гистологии и биологии медицинских и прочих высших учебных заведений.

Как развивалось учение о клетке

Цитология — молодая биологическая наука (примерно 100 лет). Самому же термину «клетка» уже более 300 лет.

История изучения клетки связана с именами как минимум 4 ученых:

Клеточной теорией активно занимались ученые 2-ой половины 19 века. В этот период произошло открытие деления клетки, сформулировано положение об образовании каждой новой клетки от такой же начальной клетки в результате ее деления (это сделал Р. Вирхов в 1858 году).

Академику Российской Академии наук Карлу Беру принадлежит открытие яйцеклетки млекопитающих. Он же сделал вывод о том, что различные организмы начинают развиваться из одной клетки, которой является зигота. Благодаря этому открытию стало понятно, что клетка является не только единицей строения, но и единицей развития всех живых организмов.

Благодаря Р. Гуку, микроскоп прочно вошел в исследовательскую среду и научные исследования в области биологии.

Развитие цитологии напрямую связано с разработкой микроскопа, его усовершенствованием, а также с развитием гистологических методов исследования.

Все, чем занимался Р. Гук, было подтверждено и развито в 17 веке такими учеными как М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгуком.

Середина 20 века с ее научно-технической революцией стала точкой бурного развития цитологии — в это время многие положения науки были пересмотрены.

Благодаря электронной микроскопии и ученым, теперь эта наука изучает строение и функции органоидов клетки, ранее известных. В связи с этим важно упомянуть некоторых ученых — К. Портера, Х. Риса, К. де Дюва, Дж. Пелейда, В. Бернхарда и др.

Изучение ультраструктуры клетки позволило поделить весь органический мир на две категории: прокариоты и эукариоты. Исследования в области молекулярной биологии показали, что у всех организмов (вирусов, в том числе) один и тот же механизм синтеза белка и генетического кода.

В ходе изучения химической организации клетки выяснилось, что ее жизнь основана на химических процессах, что у всех организмов клетки схожи своим химическим составом, что у всех клеток — однотипные основные процессы обмена веществ. Единство всего органического мира подкрепились данными о том, что химический состав клеток один и тот же.

Ответ на вопрос, какая наука изучает клетки, теперь очевиден.

Источник

Методы изучения клетки: какие методы используются в цитологии

Содержание:

Методы изучения клетки. Таблица

Микроскопия

Информацию в таблице «Методы цитологии» рекомендуется дополнить рассказом о световом и электронном микроскопах. Начало изучения микромира связано с изобретением первого светового микроскопа в 1590 году (братьями Янсен). Первые исследования клеточного строения живых организмов с помощью микроскопа выполнили Р. Гук (1665 г.) и А. Левенгук (1696 г.).

Исторически первый метод исследования в цитологии не растерял своего значения до наших дней. Современные методы изучения клетки — фазово-контрастная и интерференционная микроскопия. Разновидности световых микроскопов позволяют различать тонкие детали в живой клетке без ее фиксации и окрашивания.

Особенности метода электронной микроскопии:

Какие методы используются в цитологии, во многих случаях зависит от особенностей объектов. Флуоресцентная микроскопия предназначена для изучения образцов с собственной флуоресценцией, таких как хлорофилл, который в синем свете флуоресцирует красным. Можно исследовать и другие объекты, предварительно окрасив их определенными флуоресцентными красителями.

Флуоресцентный и конфокальный микроскопы позволяют получать изображения некоторых объектов с максимальным разрешением. Трансмиссионный микроскоп дает изображение среза «на просвет». Сканирующий электронный микроскоп дает объемные изображения объектов.

В настоящее время жизнь клетки исследуют на уровне органелл, молекул и атомов. В цитологии используют методы молекулярной биологии, гистологии, микробиологии, биохимии, физиологии. Смежные науки развиваются в тесном контакте друг с другом. Подразделы биологии используют сходные методы исследования, а открытия в одной области оказывают влияние на развитие других дисциплин.

Источник

Строение клетки различных организмов

Клетка — это основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, кроме вирусов. Она имеет специфическое строение, включающее множество составляющих, которые выполняют определенные функции.

Какая наука изучает клетку?

Из чего состоит клетка?

Данная структура состоит из мембраны, цитоплазмы, органоидов, или органелл, и ядра (в прокариотических клетках отсутствует). Строение клеток организмов, относящихся к разным классам, немного различается. Существенные отличия наблюдаются между структурой клеток эукариотов и прокариотов.

Плазматическая мембрана

Мембрана играет очень важную роль — она отделяет и защищает содержимое клетки от внешней среды. Она состоит из трех слоев: двух белковых и среднего фосфолипидного.

Клеточная стенка

Еще одна структура, защищающая клетку от воздействия внешних факторов, расположена поверх плазматической мембраны. Присутствует в клетках растений, бактерий и грибов. У первых она состоит из целлюлозы, у вторых — из муреина, у третьих — из хитина. В животных клетках поверх мембраны расположен гликокаликс, который состоит из гликопротеидов и полисахаридов.

Цитоплазма

Она представляет собой все пространство клетки, ограниченное мембраной, за исключением ядра. Цитоплазма включает органоиды, которые выполняют основные функции, отвечающие за жизнедеятельность клетки.

Органеллы и их функции

Строение клетки живого организма подразумевает ряд структур, каждая из которых выполняет определенную функцию. Они называются органеллами, или органоидами.

Митохондрии

Их можно назвать одними из самых важных органелл. Митохондрии отвечают за синтез энергии, необходимой для жизнедеятельности. Кроме того, они участвуют в процессе синтеза некоторых гормонов и аминокислот.

Рибосомы

Эти органеллы состоят из рибосомальной РНК (рРНК) и белков. Благодаря им осуществляется трансляция — процесс синтеза белков на матрице иРНК (информационной РНК). В одной клетке может содержаться до десяти тысяч данных органоидов. Рибосомы состоят из двух частей: маленькой и большой, которые объединяются непосредственно в присутствии иРНК.

Комплекс Гольджи

Он присутствует только в клетках эукариотов. Данная органелла состоит из диктосом, количество которых обычно составляет приблизительно 20, но может доходить и до нескольких сотен. Аппарат Гольджи входит в строение клетки только эукариотических организмов. Он расположен около ядра и выполняет функцию синтеза и хранения определенных веществ, к примеру, полисахаридов. В нем образуются лизосомы, о которых пойдет речь ниже. Также эта органелла является частью выделительной системы клетки. Диктосомы представлены в виде стопок из сплющенных цистерн дискообразной формы. На краях этих структур образуются пузырьки, где находятся вещества, которые необходимо вывести из клетки.

Лизосомы

Эти органоиды представляют собой маленькие пузырьки с набором ферментов. Их структура имеет одну мембрану, покрытую сверху слоем белка. Функция, которую выполняют лизосомы, заключается во внутриклеточном переваривании веществ. Благодаря ферменту гидролазе с помощью указанных органоидов расщепляются жиры, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Эндоплазматическая сеть (ретикулум)

Строение клетки всех эукариотических клеток подразумевает и наличие ЭПС (эндоплазматической сети). Эндоплазматический ретикулум состоит из трубочек и сплющенных полостей, имеющих мембрану. Этот органоид бывает двух видов: шероховатая и гладкая сеть. Первая отличается тем, что к ее мембране крепятся рибосомы, вторая такой особенности не имеет. Шероховатая эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза белков и липидов, которые требуются для формирования клеточной мембраны или для других целей. Гладкая принимает участие в выработке жиров, углеводов, гормонов и других веществ, кроме белков. Также эндоплазматический ретикулум выполняет функцию транспортировки веществ по клетке.

Цитоскелет

Он состоит из микротрубочек и микрофиламентов (актиновых и промежуточных). Составляющие цитоскелета представляют собой полимеры белков, в основном, актина, тубулина или кератина. Микротрубочки служат для поддержания формы клетки, они формируют органы движения у простейших организмов, таких как инфузории, хламидомонады, эвглены и т. д. Актиновые микрофиламенты также играют роль каркаса. Кроме того, они участвуют в процессе перемещения органелл. Промежуточные в разных клетках построены из различных белков. Они поддерживают форму клетки, а также закрепляют ядро и другие органеллы в постоянном положении.

Клеточный центр

Состоит из центриолей, которые имеют форму полого цилиндра. Его стенки образованы из микротрубочек. Эта структура участвует в процессе деления, обеспечивая распределение хромосом между дочерними клетками.

В клетках эукариотов это один из важнейших органоидов. В нем хранится ДНК, в которой зашифрована информация обо всем организме, о его свойствах, о белках, которые должны синтезироваться клеткой, и т. д. Оно состоит из оболочки, которая защищает генетический материал, ядерного сока (матрикса), хроматина и ядрышка. Оболочка сформирована из двух пористых мембран, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Матрикс представлен белками, он образует внутри ядра благоприятную среду для хранения наследственной информации. В ядерном соке содержатся нитчатые белки, служащие опорой, а также РНК. Также здесь присутствует хроматин — интерфазная форма существования хромосом. Во время деления клетки из глыбок он превращается в палочковидные структуры.

Ядрышко

Это обособленная часть ядра, отвечающая за формирование рибосомальной РНК.

Органеллы, присущие только растительным клеткам

Клетки растений имеют некоторые органоиды, которые не свойственны больше ни для каких организмов. К ним относятся вакуоли и пластиды.

Вакуоль

Это своеобразный резервуар, где хранятся запасные питательные вщеества, а также продукты жизнедеятельности, которые не могут быть выведены наружу из-за плотной клеточной стенки. Она отделяется от цитоплазмы специфической мембраной, которая называется тонопластом. По мере того как функционирует клетка, отдельные небольшие вакуоли сливаются в одну большую — центральную.

Пластиды

Эти органоиды делятся на три группы: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.

Хлоропласты

Это важнейшие органоиды растительной клетки. Благодаря им осуществляется фотосинтез, в процессе которого клетка получает нужные ей питательные вещества. Хлоропласты имеют две мембраны: внешнюю и внутреннюю; матрикс — вещество, которым заполнено внутреннее пространство; собственную ДНК и рибосомы; зерна крахмала; граны. Последние состоят из стопок тилакоидов с хлорофиллом, окруженных мембраной. Именно в них и происходит процесс фотосинтеза.

Лейкопласты

Эти структуры состоят из двух мембран, матрикса, ДНК, рибосом и тилакоидов, но последние не содержат хлорофилл. Лейкопласты выполняют запасную функцию, накапливая питательные вещества. В них содержатся специальные ферменты, позволяющие получать из глюкозы крахмал, который, собственно, и служит запасным веществом.

Хромопласты

Данные органоиды имеют такую же структуру, как и описанные выше, однако в них нет тилакоидов, но есть каротиноиды, которые имеют специфическую окраску и расположены непосредственно возле мембраны. Именно благодаря этим структурам лепестки цветов окрашены в определенный цвет, позволяющий привлекать насекомых-опылителей.

Источник