Клеточная организация жизни

Клетка – основное понятие при изучении медико-биологических дисциплин. Термин «Клетка или cellula» ввел Роберт Гук в 1665 году, английский физик и ботаник. Рассматривая при помощи увеличительных стекол срез пробки, обнаружил, что он состоит из ячеек, которые он назвал клетками. Более полутора столетий занял т.н. описательный период, где описывалась морфология животных и растительных клеток.

В 1939 году зоолог Т.Шванн и ботаник М.Шлейден доказали, что все растительные и животные организмы построены из клеток. Впервые это обобщение было сформулировано в 1939 году создателем клеточной теории Т.Шванном, согласно которой, все организмы животных и растений состоят из клеток, каждая клетка организма функционирует независимо от других и все клетки возникают из бесструктурного вещества неживой природы.

В 1855 году выходят работы немецкого врача Рудольфа Вирхова оказавшее большое влияние на развитие клеточной теории. В монографии «Целлюлярная патология» он убедительно доказал, что клетки являются постоянными структурами, и возникают только путём размножения себе подобных, – «всякая клетка происходит от другой клетки. Там где возникает клетка, ей должна предшествовать клетка, подобная тому, как животное происходит только от животного, растение только от растения». Т.е. Вирхов опроверг ошибочное представление Т.Шванна об образовании клеток из бесструктурного вещества и обосновал одно из ключевых положений клеточной теории «каждая клетки из клетки» (omnis cellula e cellula). В этой работе он также обосновал положение что патология формируется на клеточном уровне, что в последствии бы доказано развитием медицины, а именно патология возникает на клеточном уровне.

Карл Бэр обосновал положение – клетка является не только единицей строения, но и единицей развития живых организмов на основе работ по яйцеклеткам млекопитающим.

Создание клеточной теории – новой этап в развитии биологии. В современной трактовке клеточная теория включает следующие основные положения:

1. Клетка - элементарная единица живого, структурная и функциональная единица жизни.

2. Клетки всех организмов сходны (гомологичны) по строению, выполняемым функциям, химическому составу, обмену веществ, что объясняется единством их происхождения.

3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. Клетка - элементарная единица размножения.

4. В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям, объединены целостной системой тканей и органов, связанные между собой нейрогуморальными формами регуляции. Благодаря деятельности клеток в многоклеточных организмах осуществляется рост, развитие, обмен веществ и энергии.

5. Клетки многоклеточных организмов тотипотентны, т.е. обладают генетическими потенциями всех клеток живого организма, но отличаются друг от друга разной экспрессией (активностью) различных генов, дифференцировкой, что приводит к морфологическому и функциональному разнообразию клеток. (Задание на дом: пояснить основные положения клеточной теории).

Клетка - упорядоченная, структурированная, открытая система, т.к. именно ей присуща самое главное свойство живого - обмен веществ – пластический, энергический, информационный с другими клетками многоклеточного организма и внешней средой.

Клетка – характеризуется биологическими свойствами:

- саморегуляция;

- самовоспроизведение;

- самообновление.

В основе саморегуляции клетки (организма) лежит механизм гомеостаза. Понятие гомеостаза было введено Уолтером, Кэнноном и разработано Клодом Бернаром.

Гомеостаз- относительное постоянство внутренней среды клетки (организма). Различают гомеостаз физиологический и развития.

Гомеостаз физиологический – это генетически детерминированная способность организма сохранять реакции, например: рН крови, осмотическое давление в клетке.

Гомеостаз развития - это генетически детерминированная способность организма сохранять реакции под действием внешней среды, например: при удалении одной почки вторая почка выполняет двойную нагрузку и обеспечивает мочевыделительную функцию.

В основном реакции организма имеют смешанный характер, т.е. гомеостаз и физиологический и развития, например: повышение количества эритроцитов в крови при подъеме в горы. При уменьшении количества кислорода в составе горного воздуха возрастает количество эритроцитов в крови - газообмен остаётся в норме.

В основе самовоспроизведения лежит размножение клеток путём:

- митоза;

- мейоза;

- амитоза;

- эндомитоза.

Митотически делятся соматические клетки (тело – сома, soma) по формуле: 2n

2n

2n

Разновидностью митоза является эндомитоз, при котором после репликации хромосом не происходят разрушения ядерной оболочки и образование веретена деления. Клетка становится полиплоидной – с увеличенным числом хромосомных наборов. Полиплоидия, в отличие от митоза, осуществляется без снижения специфической функциональной активности клетки и характерна для высокоспециализированных тканей и органов (гепатоциты – печень, кардиомиоциты – сердце).

Путём мейоза в организме человека образуются половые клетки в специализированных железах – половых (яичниках и семенниках) по формуле:

n

n

2n

n

n

Амитоз - прямое деление соматических клеток путём перетяжки, при котором происходит деление (фрагментация, генетически разнокачественных ядер без формирования хромосом и веретена деления).

Самообновление клетки это биосинтез ДНК и белков.

Типы клеточной организации:

- прокариотический;

- эукариотический (задание на дом – сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток).

В организме человека более 200 различных клеточных фенотипов. Отличие клеточных фенотипов обусловлено экспрессией определенных генов или набора.