تي شوان. ووفقا لهذه النظرية، جميع الكائنات الحية لديها بنية خلوية.أكدت نظرية الخلية على وحدة عالم الحيوان والنبات، ووجود عنصر واحد في جسم كائن حي - الخلية. مثل أي تعميم علمي كبير، لم تنشأ نظرية الخلية فجأة: فقد سبقتها اكتشافات فردية لمختلف الباحثين.
يعود اكتشاف الخلية إلى عالم الطبيعة الإنجليزي ر. هوك، الذي فحص لأول مرة في عام 1665 جزءًا رقيقًا من الفلين تحت المجهر. أظهر القطع أن الفلين له بنية خلوية، مثل قرص العسل. وقد أطلق ر. هوك على هذه الخلايا اسم الخلايا. بعد هوك، تم تأكيد التركيب الخلوي للنباتات من قبل عالم الأحياء والطبيب الإيطالي م. مالبيغي (1675) وعالم النبات الإنجليزي ن.غرو (1682). وقد انجذب انتباههم إلى شكل الخلايا وبنية أغشيتها. ونتيجة لذلك، تم طرح فكرة الخلايا على أنها "أكياس" أو "فقاعات" مملوءة بـ "عصير غذائي".
أدى المزيد من التحسين في المجهر والدراسات المجهرية المكثفة إلى إثبات العالم الفرنسي سي. بريسو ميربي (1802، 1808) لحقيقة أن جميع الكائنات الحية النباتية تتكون من أنسجة تتكون من خلايا. ذهب جيه بي لامارك (1809) إلى أبعد من ذلك في التعميمات، حيث قام بتوسيع فكرة بريسو-ميربيت حول البنية الخلوية لتشمل الكائنات الحيوانية.
في بداية القرن التاسع عشر. وتجري محاولات لدراسة المحتويات الداخلية للخلية. في عام 1825 عالم تشيكي أنا.اكتشف بوركين النواة في خلية بيضة الطيور. في عام 1831، وصف عالم النبات الإنجليزي ر. براون لأول مرة النواة في الخلايا النباتية، وفي عام 1833 توصل إلى استنتاج مفاده أن النواة جزء أساسي من الخلية النباتية. وهكذا، في هذا الوقت، تغيرت فكرة بنية الخلية: الشيء الرئيسي في تنظيمها بدأ لا يعتبر جدار الخلية، ولكن محتوياتها.
وكان أقرب من وضع نظرية الخلية هو عالم النبات الألماني م. شلايدن، الذي أثبت أن جسم النبات يتكون من خلايا.
سمحت الملاحظات العديدة المتعلقة ببنية الخلية وتعميم البيانات المتراكمة لـ T. Schwann في عام 1839 باستخلاص عدد من الاستنتاجات، والتي سميت فيما بعد بنظرية الخلية. أظهر العالم أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا، وأن خلايا النباتات والحيوانات متشابهة بشكل أساسي مع بعضها البعض.
تم تطوير نظرية الخلية بشكل أكبر في أعمال العالم الألماني ر. فيرشو (1858)، الذي اقترح أن الخلايا تتكون من خلايا أم سابقة. في عام 1874، اكتشف عالم النبات الروسي آي دي تشيستياكوف، وفي عام 1875 عالم النبات البولندي إي ستراسبورغ، انقسام الخلايا - الانقسام، وبالتالي تم تأكيد افتراض ر.
أصبح إنشاء نظرية الخلية أهم حدث في علم الأحياء، وأحد الأدلة الحاسمة على وحدة الطبيعة الحية. كان لنظرية الخلية تأثير كبير على تطور علم الأحياء كعلم وكانت بمثابة الأساس لتطوير تخصصات مثل علم الأجنة وعلم الأنسجة وعلم وظائف الأعضاء. لقد جعل من الممكن إنشاء الأساس لفهم الحياة والتطور الفردي للكائنات الحية وشرح العلاقة التطورية بينهما. ومع ذلك، فقد احتفظت المبادئ الأساسية لنظرية الخلية بأهميتها اليوم أكثرمما تم الحصول عليه خلال مائة وخمسين عامًا من المعلومات الجديدة حول بنية الخلية ونشاطها الحيوي وتطورها.
9. الأحكام الأساسية لنظرية الخلية لشلايدن وشوان. ما هي الإضافات التي قام بها فيرشو لهذه النظرية؟ الوضع الحالي لنظرية الخلية.
يمكن صياغة الأحكام الرئيسية لنظرية الخلية T. Schwann على النحو التالي.
الخلية هي الوحدة الهيكلية الأولية لبنية جميع الكائنات الحية.
خلايا النباتات والحيوانات مستقلة ومتجانسة مع بعضها البعض في الأصل والبنية.
يعتقد M. Schdeiden و T. Schwann خطأً أن الدور الرئيسي في الخلية ينتمي إلى الغشاء وأن الخلايا الجديدة تتشكل من مادة غير هيكلية بين الخلايا. وبعد ذلك، تم تقديم توضيحات وإضافات إلى نظرية الخلية من قبل علماء آخرين.
في عام 1855، توصل الطبيب الألماني ر. فيرشو إلى استنتاج مفاده أن الخلية لا يمكن أن تنشأ من خلية سابقة إلا عن طريق تقسيمها.
على المستوى الحالي لتطور علم الأحياء، يمكن تقديم الأحكام الرئيسية لنظرية الخلية على النحو التالي.
الخلية هي نظام حي أولي، وحدة بناء ونشاط الحياة والتكاثر والتطور الفردي للكائنات الحية.
خلايا جميع الكائنات الحية متشابهة في البنية والتركيب الكيميائي.
تنشأ الخلايا الجديدة فقط عن طريق تقسيم الخلايا الموجودة مسبقًا.
التركيب الخلوي للكائنات الحية هو دليل على وحدة أصل جميع الكائنات الحية.
10. التركيب الكيميائي للخلية
11. أنواع التنظيم الخلوي. هيكل الخلايا المؤيدة وحقيقية النواة. تنظيم المواد الوراثية في الكائنات المؤيدة وحقيقيات النوى.
هناك نوعان من التنظيم الخلوي:
1) بدائية النواة، 2) حقيقية النواة.
ما هو مشترك بين كلا النوعين من الخلايا هو أن الخلايا محدودة بالغشاء، ويتم تمثيل المحتويات الداخلية بواسطة السيتوبلازم. يحتوي السيتوبلازم على عضيات وشوائب. العضيات- مكونات الخلية الدائمة والموجودة بالضرورة والتي تؤدي وظائف محددة. قد تكون العضيات محاطة بغشاء واحد أو اثنين (عضيات غشائية) أو غير محاطة بأغشية (عضيات غير غشائية). الادراج- المكونات غير الدائمة للخلية، وهي عبارة عن رواسب لمواد تمت إزالتها مؤقتًا من عملية التمثيل الغذائي أو منتجاتها النهائية.
يسرد الجدول الاختلافات الرئيسية بين الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.
|
لافتة |
الخلايا بدائية النواة |
الخلايا حقيقية النواة |
|
الأساسية شكلت هيكليا |
غائب | |
|
المادة الوراثية |
الحمض النووي الدائري غير المرتبط بالبروتين |
الحمض النووي الخطي المرتبط بالبروتين والحمض النووي الدائري غير المرتبط بالبروتين للميتوكوندريا والبلاستيدات |
|
العضيات الغشائية |
لا أحد | |
|
الريبوسومات |
نوع 80-S (في الميتوكوندريا والبلاستيدات - نوع 70-S) |
|
|
لا يقتصر على الغشاء |
يحدها الغشاء، داخل الأنابيب الدقيقة: زوج واحد في المركز و 9 أزواج على طول المحيط |
|
|
المكون الرئيسي لجدار الخلية |
تحتوي النباتات على السليلوز والفطريات تحتوي على الكيتين. |
12. أوجه التشابه والاختلاف بين الخلايا النباتية والحيوانية. المواد العضوية للأغراض الخاصة والعامة.
هيكل الخلية النباتية.
هناك البلاستيدات.
نوع التغذية الذاتية.
يحدث تخليق ATP في البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا.
يوجد جدار خلوي من السليلوز.
فجوات كبيرة
المركز الخلوي موجود فقط في الحيوانات السفلية.
هيكل الخلية الحيوانية.
لا توجد بلاستيدات.
نوع التغذية غير المتجانسة.
يحدث تخليق ATP في الميتوكوندريا.
لا يوجد جدار خلوي سليلوزي؛
الفجوات صغيرة.
جميع الخلايا لديها مركز الخلية.
التشابه
الوحدة الأساسية للبنية (جهاز الخلية السطحية، السيتوبلازم، النواة.)
التشابه في حدوث العديد من العمليات الكيميائية في السيتوبلازم والنواة.
وحدة مبدأ نقل المعلومات الوراثية أثناء انقسام الخلايا.
هيكل غشاء مماثل.
وحدة التركيب الكيميائي.
عنعضية للأغراض العامة : الشبكة الإندوبلازمية: ناعمة، خشنة؛ مجمع جولجي، الميتوكوندريا، الريبوسومات، الليزوزومات (الابتدائية والثانوية)، مركز الخلية، البلاستيدات (البلاستيدات الخضراء، البلاستيدات الملونة، البلاستيدات البيضاء)؛
عضيات لأغراض خاصة: السوط، الأهداب، اللييفات العضلية، اللييفات العصبية؛ تضمين (مكونات الخلية غير الدائمة): احتياطية، إفرازية، محددة.
|
العضيات الرئيسية |
بناء |
المهام |
|
السيتوبلازم |
وسط داخلي شبه سائل ذو بنية دقيقة الحبيبات. تحتوي على نواة وعضيات |
يوفر التفاعل بين النواة والعضيات ينظم سرعة العمليات البيوكيميائية يؤدي وظيفة النقل |
|
ER - الشبكة الإندوبلازمية |
نظام غشائي في السيتوبلازم يشكل قنوات وتجاويف أكبر؛ EPS من نوعين: حبيبي (خشن)، يوجد عليه العديد من الريبوسومات، وناعم |
ينفذ التفاعلات المرتبطة بتخليق البروتينات والكربوهيدرات والدهون يعزز نقل وتداول المواد الغذائية داخل الخلية يتم تصنيع البروتين على EPS الحبيبي، ويتم تصنيع الكربوهيدرات والدهون على EPS السلس. |
|
الريبوسومات |
أجسام صغيرة يبلغ قطرها 15-20 ملم |
يقوم بتركيب جزيئات البروتين وتجميعها من الأحماض الأمينية |
|
الميتوكوندريا |
لديهم أشكال كروية، خيطية، بيضاوية وغيرها. توجد طيات داخل الميتوكوندريا (يتراوح طولها من 0.2 إلى 0.7 ميكرومتر). يتكون الغلاف الخارجي للميتوكوندريا من غشاءين: الغشاء الخارجي أملس، والداخلي يشكل نتوءات متقاطعة توجد عليها إنزيمات الجهاز التنفسي. |
يزود الخلية بالطاقة. يتم إطلاق الطاقة عن طريق تحلل حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) يتم تصنيع ATP بواسطة إنزيمات موجودة على أغشية الميتوكوندريا |
|
البلاستيدات هي خاصية مميزة للخلايا النباتية فقط وتأتي في ثلاثة أنواع: |
عضيات الخلايا ذات الغشاء المزدوج | |
|
البلاستيدات الخضراء |
وهي خضراء اللون، وبيضاوية الشكل، ويحدها من السيتوبلازم أغشية ثلاثية الطبقات. يوجد داخل البلاستيدات الخضراء حواف يتركز فيها كل الكلوروفيل |
استخدم الطاقة الضوئية من الشمس واصنع مواد عضوية من مواد غير عضوية |
|
البلاستيدات الملونة |
أصفر، برتقالي، أحمر أو بني، يتشكل نتيجة تراكم الكاروتين |
يعطي أجزاء مختلفة من النباتات اللون الأحمر والأصفر |
|
ليوكوبلاست |
البلاستيدات عديمة اللون (توجد في الجذور والدرنات والمصابيح) |
يقومون بتخزين العناصر الغذائية الاحتياطية |
|
مجمع جولجي |
يمكن أن يكون لها أشكال مختلفة وتتكون من تجاويف محددة بأغشية وأنابيب تمتد منها فقاعات في نهايتها |
يتراكم ويزيل المواد العضوية المصنعة في الشبكة الإندوبلازمية أشكال الليزوزومات |
|
الجسيمات المحللة |
أجسام مستديرة يبلغ قطرها حوالي 1 ميكرون. لديهم غشاء (جلد) على السطح يوجد بداخله مجموعة من الإنزيمات |
أداء وظيفة الجهاز الهضمي - هضم جزيئات الطعام وإزالة العضيات الميتة |
|
عضيات حركة الخلية |
الأسواط والأهداب، وهي نتاجات خلوية ولها نفس البنية في الحيوانات والنباتات اللييفات العضلية - خيوط رفيعة يزيد طولها عن 1 سم وقطرها 1 ميكرون، وتقع في حزم على طول الألياف العضلية. أرجل كاذبة |
أداء وظيفة الحركة أنها تسبب تقلص العضلات الحركة بسبب تقلص بروتين خاص مقلص |
|
الادراج الخلوية |
هذه هي المكونات غير المستقرة للخلية - الكربوهيدرات والدهون والبروتينات |
العناصر الغذائية الاحتياطية المستخدمة خلال حياة الخلية |
|
مركز الخلية |
يتكون من جسمين صغيرين - المريكزات والغلاف المركزي - وهو جزء مضغوط من السيتوبلازم |
يلعب دورا هاما في انقسام الخلايا |
– وحدة هيكلية ووظيفية أولية لجميع الكائنات الحية، ويمكن أن توجد ككائن منفصل (البكتيريا والأوالي والطحالب والفطريات) أو كجزء من أنسجة الحيوانات والنباتات والفطريات متعددة الخلايا.
تاريخ دراسة الخلايا. نظرية الخلية.
تتم دراسة النشاط الحياتي للكائنات الحية على المستوى الخلوي من خلال علم الخلايا أو بيولوجيا الخلية. يرتبط ظهور علم الخلايا كعلم ارتباطًا وثيقًا بخلق نظرية الخلية، وهي أوسع التعميمات البيولوجية وأكثرها أهمية.
يرتبط تاريخ دراسة الخلايا ارتباطًا وثيقًا بتطور أساليب البحث، وفي المقام الأول مع تطور التكنولوجيا المجهرية. تم استخدام المجهر لأول مرة لدراسة الأنسجة النباتية والحيوانية من قبل الفيزيائي وعالم النبات الإنجليزي روبرت هوك (1665). أثناء دراسة جزء من المكونات الأساسية للبلسان، اكتشف تجاويف منفصلة - خلايا أو خلايا.
وفي عام 1674، قام الباحث الهولندي الشهير أنتوني دي ليفينهوك بتحسين المجهر (المكبر 270 مرة) واكتشف كائنات حية وحيدة الخلية في قطرة ماء. اكتشف البكتيريا الموجودة في لوحة الأسنان، واكتشف ووصف خلايا الدم الحمراء والحيوانات المنوية، ووصف تركيب عضلة القلب من الأنسجة الحيوانية.
- 1827 - اكتشف مواطننا ك. باير البيضة.
- 1831 - وصف عالم النبات الإنجليزي روبرت براون النواة في الخلايا النباتية.
- 1838 - عالم النبات الألماني ماتياس شلايدن طرح فكرة هوية الخلايا النباتية من وجهة نظر تطورها.
- 1839 - قام عالم الحيوان الألماني تيودور شوان بالتعميم النهائي بأن الخلايا النباتية والحيوانية لها بنية مشتركة. في عمله "الدراسات المجهرية حول المراسلات في بنية ونمو الحيوانات والنباتات"، صاغ نظرية الخلية، والتي بموجبها تكون الخلايا هي الأساس الهيكلي والوظيفي للكائنات الحية.
- 1858 - قام عالم الأمراض الألماني رودولف فيرشو بتطبيق نظرية الخلية في علم الأمراض وأكملها بأحكام مهمة:
1) لا يمكن أن تنشأ خلية جديدة إلا من خلية سابقة؛
2) تعتمد الأمراض التي تصيب الإنسان على انتهاك بنية الخلايا.
تتضمن نظرية الخلية في شكلها الحديث ثلاثة أحكام رئيسية:
1) الخلية - الوحدة الهيكلية والوظيفية والوراثية الأولية لجميع الكائنات الحية - المصدر الأساسي للحياة.
2) تتشكل خلايا جديدة نتيجة انقسام الخلايا السابقة. الخلية هي الوحدة الأساسية لتطور الحياة.
3) الوحدات الهيكلية والوظيفية للكائنات متعددة الخلايا هي الخلايا.
كان لنظرية الخلية تأثير مثمر على جميع مجالات البحث البيولوجي.
والنباتات والبكتيريا لها بنية مماثلة. وفي وقت لاحق، أصبحت هذه الاستنتاجات الأساس لإثبات وحدة الكائنات الحية. قدم T. Schwann وM. Schleiden إلى العلم المفهوم الأساسي للخلية: لا توجد حياة خارج الخلايا.
تم استكمال نظرية الخلية وتحريرها عدة مرات.
يوتيوب الموسوعي
1 / 5
✪ طرق علم الخلايا. نظرية الخلية. فيديو درس الأحياء للصف العاشر
✪ نظرية الخلية | علم الأحياء الصف العاشر #4 | درس المعلومات
✪ الموضوع 3، الجزء 1. علم الخلية. نظرية الخلية. هيكل الغشاء.
✪ نظرية الخلية | بنية الخلية | علم الأحياء (الجزء 2)
✪ 7. نظرية الخلية (التاريخ + الطرق) (الصف التاسع أو العاشر إلى الحادي عشر) - علم الأحياء والتحضير لامتحان الدولة الموحدة واختبار الدولة الموحدة 2018
ترجمات
أحكام نظرية خلية شلايدن شوان
وقد صاغ مبدعو النظرية أحكامها الرئيسية على النحو التالي:
- الخلية هي الوحدة الهيكلية الأولية لبنية جميع الكائنات الحية.
- خلايا النباتات والحيوانات مستقلة ومتجانسة مع بعضها البعض في الأصل والبنية.
الأحكام الأساسية لنظرية الخلية الحديثة
أثبت لينك ومولدنهاور وجود جدران مستقلة في الخلايا النباتية. اتضح أن الخلية عبارة عن بنية معينة منفصلة شكليا. في عام 1831، أثبت ج.مول أنه حتى الهياكل النباتية التي تبدو غير خلوية، مثل الأنابيب الحاملة للماء، تتطور من الخلايا.
يصف F. Meyen في كتابه Phytotomy (1830) الخلايا النباتية بأنها إما أن تكون مفردة، بحيث تكون كل خلية فردية خاصة، كما هو موجود في الطحالب والفطريات، أو أنها تشكل نباتات أكثر تنظيمًا، وتتحد في عدد أكبر وأقل جماهير كبيرة". يؤكد Meyen على استقلالية عملية التمثيل الغذائي لكل خلية.
في عام 1831، وصف روبرت براون النواة واقترح أنها جزء دائم من الخلية النباتية.
مدرسة بوركينجي
في عام 1801، قدم فيجيا مفهوم الأنسجة الحيوانية، لكنه عزل الأنسجة بناءً على التشريح التشريحي ولم يستخدم المجهر. يرتبط تطور الأفكار حول التركيب المجهري للأنسجة الحيوانية في المقام الأول بأبحاث بوركينجي، الذي أسس مدرسته في بريسلاو.
كشف بوركينجي وطلابه (وخاصة ج. فالنتين) في الشكل الأول والأكثر عمومية عن التركيب المجهري لأنسجة وأعضاء الثدييات (بما في ذلك البشر). قارن بوركينجي وفالنتين الخلايا النباتية الفردية مع هياكل الأنسجة المجهرية الفردية للحيوانات، والتي غالبًا ما يطلق عليها بوركيني اسم "الحبوب" (بالنسبة لبعض الهياكل الحيوانية، استخدمت مدرسته مصطلح "خلية").
في عام 1837، ألقى بوركينجي سلسلة من المحادثات في براغ. وقد أبلغ فيها عن ملاحظاته حول بنية الغدد المعدية والجهاز العصبي وما إلى ذلك. وأعطى الجدول المرفق بتقريره صورًا واضحة لبعض خلايا الأنسجة الحيوانية. ومع ذلك، لم يتمكن بوركنجي من إثبات تماثل الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية:
- أولاً، كان يفهم من الحبوب إما الخلايا أو نواة الخلية؛
- ثانيًا، كان مصطلح "الخلية" يُفهم حرفيًا على أنه "مساحة تحدها الجدران".
أجرى بوركينجي مقارنة بين الخلايا النباتية و"الحبوب" الحيوانية من حيث التشبيه، وليس التماثل بين هذه الهياكل (فهم مصطلحي "التشبيه" و"التماثل" بالمعنى الحديث).
مدرسة مولر وعمل شوان
المدرسة الثانية التي تمت فيها دراسة التركيب المجهري للأنسجة الحيوانية كانت مختبر يوهانس مولر في برلين. درس مولر البنية المجهرية للوتر الظهري (الحبل الظهري)؛ نشر طالبه هينلي دراسة عن ظهارة الأمعاء، حيث وصف أنواعها المختلفة وبنيتها الخلوية.
تم إجراء البحث الكلاسيكي الذي أجراه ثيودور شوان هنا، مما وضع الأساس لنظرية الخلية. تأثر عمل شوان بشدة بمدرسة بوركينجي وهينلي. وجد شوان المبدأ الصحيح لمقارنة الخلايا النباتية والتركيبات المجهرية الأولية للحيوانات. كان شوان قادرًا على إثبات التماثل وإثبات التطابق في بنية ونمو الهياكل المجهرية الأولية للنباتات والحيوانات.
جاءت أهمية النواة في خلية شوان من خلال البحث الذي أجراه ماتياس شلايدن، الذي نشر عمله "مواد عن تكوين النباتات" في عام 1838. لذلك، غالبًا ما يُطلق على شلايدن اسم المؤلف المشارك لنظرية الخلية. كانت الفكرة الأساسية للنظرية الخلوية - وهي مراسلات الخلايا النباتية والهياكل الأولية للحيوانات - غريبة على شلايدن. وقد صاغ نظرية تكوين خلية جديدة من مادة غير هيكلية، والتي بموجبها أولاً تتكثف نواة من أصغر حبيبات، وتتكون حولها نواة هي صانعة الخلية (الأرومة الخلوية). ومع ذلك، فإن هذه النظرية بنيت على حقائق غير صحيحة.
في عام 1838، نشر شوان 3 تقارير أولية، وفي عام 1839 ظهر عمله الكلاسيكي "الدراسات المجهرية حول المراسلات في بنية ونمو الحيوانات والنباتات"، والذي يعبر عنوانه عن الفكرة الرئيسية للنظرية الخلوية:
- في الجزء الأول من الكتاب، يفحص بنية الحبل الظهري والغضاريف، موضحًا أن بنيتهما الأولية - الخلايا - تتطور بنفس الطريقة. ويثبت كذلك أن الهياكل المجهرية للأنسجة والأعضاء الأخرى في جسم الحيوان هي أيضًا خلايا، قابلة للمقارنة تمامًا بخلايا الغضروف والحبل الظهري.
- أما الجزء الثاني من الكتاب فيقارن بين الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية ويبين التطابق بينهما.
- وفي الجزء الثالث تم تطوير المواقف النظرية وصياغة مبادئ نظرية الخلية. كان بحث شوان هو الذي أضفى الطابع الرسمي على نظرية الخلية وأثبت (على مستوى المعرفة في ذلك الوقت) وحدة البنية الأولية للحيوانات والنباتات. كان خطأ شوان الرئيسي هو الرأي الذي عبر عنه، بعد شلايدن، حول إمكانية ظهور خلايا من مادة غير خلوية عديمة البنية.
تطور نظرية الخلية في النصف الثاني من القرن التاسع عشر
منذ أربعينيات القرن التاسع عشر، أصبحت دراسة الخلية محط اهتمام في جميع أنحاء علم الأحياء وتطورت بسرعة، وأصبحت فرعًا مستقلاً من العلوم - علم الخلايا.
لمزيد من التطوير لنظرية الخلية، كان امتدادها إلى الطلائعيات (الأوليات)، والتي تم التعرف عليها كخلايا حرة الحياة، ضروريًا (سيبولد، 1848).
وفي هذا الوقت تتغير فكرة تكوين الخلية. تم توضيح الأهمية الثانوية لغشاء الخلية، والذي كان يُعرف سابقًا بأنه الجزء الأكثر أهمية في الخلية، وتم إبراز أهمية البروتوبلازم (السيتوبلازم) ونواة الخلية (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig) ، هكسلي)، وهو ما ينعكس في تعريف الخلية الذي قدمه م. شولز في عام 1861:
الخلية عبارة عن كتلة من البروتوبلازم تحتوي على نواة بداخلها.
في عام 1861، طرح بروكو نظرية حول البنية المعقدة للخلية، والتي عرّفها بأنها "كائن حي أولي"، وأوضح نظرية تكوين الخلايا من مادة عديمة البنية (الخلايا الأرومة الخلوية)، التي طورها شلايدن وشوان. تم اكتشاف أن طريقة تكوين الخلايا الجديدة هي انقسام الخلايا، وهو الأمر الذي درسه موهل لأول مرة على الطحالب الخيطية. لعبت دراسات Negeli و N. I. Zhele دورًا رئيسيًا في دحض نظرية الأرومة الخلوية باستخدام المواد النباتية.
تم اكتشاف انقسام خلايا الأنسجة في الحيوانات في عام 1841 من قبل ريماك. اتضح أن تجزئة المتفجرات عبارة عن سلسلة من الانقسامات المتعاقبة (Bishtuf، N.A. Kölliker). إن فكرة الانتشار العالمي لانقسام الخلايا كوسيلة لتكوين خلايا جديدة تم تكريسها بواسطة R. Virchow في شكل قول مأثور:
"Omnis cellula ex cellula."
كل خلية من خلية.
في تطور نظرية الخلية في القرن التاسع عشر، ظهرت تناقضات حادة، مما يعكس الطبيعة المزدوجة للنظرية الخلوية، التي تطورت في إطار النظرة الميكانيكية للطبيعة. بالفعل في شوان هناك محاولة للنظر في الكائن الحي كمجموع من الخلايا. تلقى هذا الاتجاه تطورًا خاصًا في كتاب فيرشو “علم الأمراض الخلوية” (1858).
كان لأعمال فيرشو تأثير مثير للجدل على تطور علم الخلية:
- وقام بتوسيع نظرية الخلية لتشمل مجال علم الأمراض، مما ساهم في الاعتراف بعالمية النظرية الخلوية. عززت أعمال فيرشو رفض نظرية الأرومة الخلوية من قبل شلايدن وشوان ولفتت الانتباه إلى البروتوبلازم والنواة، المعترف بها على أنها الأجزاء الأكثر أهمية في الخلية.
- وجه فيرشو تطوير نظرية الخلية على طول طريق التفسير الآلي البحت للكائن الحي.
- رفع فيرشو الخلايا إلى مستوى الكائن المستقل، ونتيجة لذلك لم يتم اعتبار الكائن الحي ككل، ولكن ببساطة كمجموع من الخلايا.
القرن العشرين
منذ النصف الثاني من القرن التاسع عشر، اكتسبت نظرية الخلية طابعًا ميتافيزيقيًا بشكل متزايد، عززها كتاب فيروورن "علم وظائف الأعضاء الخلوي"، والذي اعتبر أي عملية فسيولوجية تحدث في الجسم بمثابة مجموع بسيط من المظاهر الفسيولوجية للخلايا الفردية. وفي نهاية هذا الخط من تطور نظرية الخلية، ظهرت النظرية الميكانيكية "للحالة الخلوية"، وكان هيكل مؤيدًا لها. وبحسب هذه النظرية فإن الجسد يقارن بالدولة، وخلاياه تقارن بالمواطنين. مثل هذه النظرية تتعارض مع مبدأ سلامة الكائن الحي.
تعرض الاتجاه الآلي في تطوير نظرية الخلية لانتقادات شديدة. في عام 1860، انتقد آي إم سيشينوف فكرة فيرشو عن الخلية. في وقت لاحق، تم انتقاد نظرية الخلية من قبل مؤلفين آخرين. تم تقديم الاعتراضات الأكثر خطورة والأساسية من قبل Hertwig، A. G. Gurvich (1904)، M. Heidenhain (1907)، Dobell (1911). وجه عالم الأنسجة التشيكي ستودنيكا (1929، 1934) انتقادات واسعة النطاق للنظرية الخلوية.
في ثلاثينيات القرن العشرين، طرحت عالمة الأحياء السوفيتية أو. بي. ليبيشينسكايا، بناءً على بيانات بحثها، "نظرية خلية جديدة" بدلاً من "نظرية فيرشوفسكي". كان يعتمد على فكرة أنه في عملية التولد، يمكن للخلايا أن تتطور من بعض المواد الحية غير الخلوية. إن التحقق النقدي من الحقائق التي وضعتها O. B. Lepeshinskaya وأتباعها كأساس للنظرية التي طرحتها لم يؤكد البيانات المتعلقة بتطور نواة الخلية من "مادة حية" خالية من الأسلحة النووية.
نظرية الخلية الحديثة
تنطلق النظرية الخلوية الحديثة من حقيقة أن البنية الخلوية هي أهم شكل من أشكال وجود الحياة، وهي متأصلة في جميع الكائنات الحية، باستثناء الفيروسات. كان تحسين البنية الخلوية هو الاتجاه الرئيسي للتطور التطوري في كل من النباتات والحيوانات، ويتم الحفاظ على البنية الخلوية بقوة في معظم الكائنات الحية الحديثة.
وفي الوقت نفسه، يجب إعادة تقييم الأحكام العقائدية وغير الصحيحة منهجيًا لنظرية الخلية:
- البنية الخلوية هي الشكل الرئيسي للحياة، ولكنها ليست الوحيدة. يمكن اعتبار الفيروسات أشكال حياة غير خلوية. صحيح أنها تظهر علامات الحياة (التمثيل الغذائي، والقدرة على التكاثر، وما إلى ذلك) داخل الخلايا فقط، أما خارج الخلايا، فالفيروس عبارة عن مادة كيميائية معقدة. وفقا لمعظم العلماء، ترتبط الفيروسات في الأصل بالخلية، فهي جزء من مادتها الوراثية، الجينات "البرية".
- اتضح أن هناك نوعين من الخلايا - بدائية النواة (خلايا البكتيريا والبكتيريا العتيقة)، التي لا تحتوي على نواة محددة بأغشية، وحقيقية النواة (خلايا النباتات والحيوانات والفطريات والطلائعيات)، التي لها نواة محاطة بـ غشاء مزدوج مع المسام النووية. هناك العديد من الاختلافات الأخرى بين الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة. لا تحتوي معظم بدائيات النوى على عضيات غشائية داخلية، ومعظم حقيقيات النوى تحتوي على الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. وفقا لنظرية التوالد الحيوي، فإن هذه العضيات شبه المستقلة هي من نسل الخلايا البكتيرية. وبالتالي، فإن الخلية حقيقية النواة هي نظام ذو مستوى أعلى من التنظيم، ولا يمكن اعتبارها متماثلة تمامًا للخلية البكتيرية (الخلية البكتيرية متجانسة مع ميتوكوندريا واحدة في الخلية البشرية). وبالتالي، تم اختزال تماثل جميع الخلايا إلى وجود غشاء خارجي مغلق مصنوع من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفاتية (في البكتيريا العتيقة لها تركيب كيميائي مختلف عن المجموعات الأخرى من الكائنات الحية)، والريبوسومات والكروموسومات - وهي مادة وراثية في الكائنات الحية. شكل جزيئات الحمض النووي التي تشكل معقدًا مع البروتينات. وهذا بالطبع لا ينفي الأصل المشترك لجميع الخلايا، وهو ما يؤكده اشتراك تركيبها الكيميائي.
- ونظرت النظرية الخلوية إلى الكائن الحي على أنه مجموع الخلايا، وحلت مظاهر حياة الكائن في مجموع مظاهر حياة الخلايا المكونة له. لقد تجاهل هذا سلامة الكائن الحي، وتم استبدال قوانين الكل بمجموع الأجزاء.
- باعتبار الخلية عنصرًا هيكليًا عالميًا، اعتبرت نظرية الخلية خلايا الأنسجة والأمشاج والطلائعيات والمتفجرات هياكل متجانسة تمامًا. إن إمكانية تطبيق مفهوم الخلية على الطلائعيات هي مسألة مثيرة للجدل في النظرية الخلوية، بمعنى أن العديد من الخلايا الطلائعية المعقدة متعددة النوى يمكن اعتبارها هياكل فوق خلوية. في خلايا الأنسجة والخلايا الجرثومية والطلائعيات، يتجلى تنظيم خلوي عام، يتم التعبير عنه في الانفصال المورفولوجي للكريوبلازما في شكل نواة، ومع ذلك، لا يمكن اعتبار هذه الهياكل متكافئة نوعيًا، مع أخذ جميع سماتها المحددة إلى ما هو أبعد من مفهوم "خلية". على وجه الخصوص، ليست أمشاج الحيوانات أو النباتات مجرد خلايا لكائن متعدد الخلايا، ولكنها جيل فردي خاص من دورة حياتها، تمتلك خصائص وراثية ومورفولوجية وأحيانًا بيئية وتخضع للعمل المستقل للانتقاء الطبيعي. في الوقت نفسه، لا شك أن جميع الخلايا حقيقية النواة تقريبًا لها أصل مشترك ومجموعة من الهياكل المتماثلة - عناصر الهيكل الخلوي، والريبوسومات من النوع حقيقي النواة، وما إلى ذلك.
- تجاهلت نظرية الخلية العقائدية خصوصية الهياكل غير الخلوية في الجسم أو حتى اعترفت بها، كما فعل فيرتشو، على أنها غير حية. في الواقع، في الجسم، بالإضافة إلى الخلايا، هناك هياكل فوق الخلايا متعددة النوى (المخلوية، السيمبلاست) ومادة بين الخلايا خالية من الأسلحة النووية، والتي لديها القدرة على التمثيل الغذائي وبالتالي فهي حية. إن تحديد خصوصية مظاهر حياتهم وأهميتها للجسم هي مهمة علم الخلايا الحديث. في الوقت نفسه، تظهر كل من الهياكل متعددة النوى والمواد خارج الخلية فقط من الخلايا. إن Syncytia و Symplast للكائنات متعددة الخلايا هي نتاج اندماج الخلايا الأم، والمادة خارج الخلية هي نتاج إفرازها، أي أنها تتشكل نتيجة استقلاب الخلية.
- تم حل مشكلة الجزء والكل ميتافيزيقيا من خلال نظرية الخلية الأرثوذكسية: تم نقل كل الاهتمام إلى أجزاء الكائن الحي - الخلايا أو "الكائنات الحية الأولية".
إن سلامة الكائن الحي هي نتيجة العلاقات الطبيعية والمادية التي يمكن الوصول إليها بالكامل للبحث والاكتشاف. إن خلايا الكائن متعدد الخلايا ليست أفرادًا قادرة على الوجود بشكل مستقل (ما يسمى بثقافات الخلايا خارج الجسم هي أنظمة بيولوجية تم إنشاؤها بشكل مصطنع). كقاعدة عامة، فقط تلك الخلايا متعددة الخلايا التي تؤدي إلى ظهور أفراد جدد (الأمشاج أو اللاقحات أو الجراثيم) والتي يمكن اعتبارها كائنات منفصلة هي القادرة على الوجود المستقل. لا يمكن فصل الخلية عن بيئتها (مثل أي نظام حي). إن تركيز كل الاهتمام على الخلايا الفردية يؤدي حتمًا إلى التوحيد والفهم الآلي للكائن الحي كمجموع للأجزاء.
بعد تطهيرها من الآليات واستكمالها ببيانات جديدة، تظل نظرية الخلية واحدة من أهم التعميمات البيولوجية.
ولأول مرة تم اكتشاف الخلايا، أو بالأحرى جدران الخلايا (أصداف) الخلايا الميتة، في مقاطع من الفلين باستخدام المجهر على يد العالم الإنجليزي روبرت هوك عام 1665. وكان هو الذي اقترح مصطلح "الخلية".
وفي وقت لاحق، اكتشف الهولندي أ. فان ليفينهوك العديد من الكائنات الحية وحيدة الخلية في قطرات الماء، وخلايا الدم الحمراء (كريات الدم الحمراء) في دم الإنسان.
حقيقة أنه بالإضافة إلى غشاء الخلية، تحتوي جميع الخلايا الحية على محتوى داخلي، وهي مادة هلامية شبه سائلة، لم يتمكن العلماء من اكتشافها إلا في بداية القرن التاسع عشر. هذه المادة الجيلاتينية شبه السائلة كانت تسمى البروتوبلازم. في عام 1831، تم اكتشاف نواة الخلية، وبدأت جميع المحتويات الحية للخلية - البروتوبلازم - تنقسم إلى النواة والسيتوبلازم.
في وقت لاحق، مع تحسن تقنيات الفحص المجهري، تم اكتشاف العديد من العضيات في السيتوبلازم (كلمة "عضوي" لها جذور يونانية وتعني "يشبه العضو")، وبدأ السيتوبلازم في الانقسام إلى عضيات وجزء سائل - الهيالوبلازم.
توصل العلماء الألمان المشهورون، عالم النبات ماتياس شلايدن وعالم الحيوان تيودور شوان، الذين عملوا بنشاط مع الخلايا النباتية والحيوانية، إلى استنتاج مفاده أن جميع الخلايا لها بنية مماثلة وتتكون من نواة وعضيات وهيالوبلازم. في وقت لاحق في 1838-1839 قاموا بصياغة المبادئ الأساسية لنظرية الخلية. ووفقاً لهذه النظرية فإن الخلية هي الوحدة الهيكلية الأساسية لجميع الكائنات الحية، سواء النباتية أو الحيوانية، ويتم ضمان عملية نمو الكائنات الحية والأنسجة من خلال عملية تكوين خلايا جديدة.
وبعد 20 عامًا، أصدر عالم التشريح الألماني رودولف فيرشو تعميمًا مهمًا آخر: لا يمكن لخلية جديدة أن تنشأ إلا من خلية سابقة. وعندما تبين أن الحيوان المنوي والبويضة هما أيضا خلايا تتصل ببعضها البعض أثناء عملية الإخصاب، أصبح واضحا أن الحياة من جيل إلى جيل هي سلسلة مستمرة من الخلايا. مع تطور علم الأحياء واكتشاف عمليات انقسام الخلايا (الانقسام والانقسام الاختزالي)، تم استكمال نظرية الخلية بأحكام جديدة أكثر فأكثر. ويمكن صياغة الأحكام الرئيسية لنظرية الخلية في شكلها الحديث على النحو التالي:
1. الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية والوراثية الأساسية لجميع الكائنات الحية وأصغر وحدة في الكائن الحي.
لقد تم إثبات هذه الفرضية بشكل كامل من خلال علم الخلايا الحديث. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخلية عبارة عن نظام ذاتي التنظيم والتكاثر الذاتي مفتوح للتبادل مع البيئة الخارجية.
حاليًا، تعلم العلماء كيفية عزل المكونات المختلفة للخلية (وصولاً إلى الجزيئات الفردية). يمكن للعديد من هذه المكونات أن تعمل بشكل مستقل إذا توفرت لها الظروف المناسبة. على سبيل المثال، يمكن أن تحدث تقلصات مجمع الأكتين-الميوسين عن طريق إضافة ATP إلى أنبوب الاختبار. أصبح التوليف الاصطناعي للبروتينات والأحماض النووية حقيقة واقعة في عصرنا، ولكن كل هذه مجرد أجزاء من الحياة. من أجل التشغيل الكامل لجميع هذه المجمعات التي تتكون منها الخلية، هناك حاجة إلى مواد إضافية، والإنزيمات، والطاقة، وما إلى ذلك. والخلايا فقط هي أنظمة مستقلة ذاتية التنظيم، لأن لديك كل ما هو ضروري للحفاظ على الحياة الكاملة.
2. تتشابه بنية الخلايا وتركيبها الكيميائي والمظاهر الرئيسية للعمليات الحيوية في جميع الكائنات الحية (أحادية الخلية ومتعددة الخلايا).
هناك نوعان من الخلايا في الطبيعة: بدائية النواة وحقيقية النواة. على الرغم من بعض الاختلافات بينهما، فإن هذه القاعدة صحيحة بالنسبة لهم.
يتم تحديد المبدأ العام لتنظيم الخلية من خلال الحاجة إلى تنفيذ عدد من الوظائف الإلزامية التي تهدف إلى الحفاظ على النشاط الحيوي للخلايا نفسها. على سبيل المثال، جميع الخلايا لديها غشاء، من ناحية، يعزل محتوياتها عن البيئة، ومن ناحية أخرى، يتحكم في تدفق المواد داخل وخارج الخلية.
العضيات أو العضيات هي هياكل متخصصة دائمة في خلايا الكائنات الحية. تمتلك عضيات الكائنات الحية المختلفة خطة هيكلية مشتركة وتعمل وفقًا لآليات مشتركة. كل عضية مسؤولة عن وظائف معينة حيوية للخلية. بفضل العضيات، يتم استقلاب الطاقة، يحدث التخليق الحيوي للبروتين في الخلايا، وتظهر القدرة على التكاثر. بدأت مقارنة العضيات بأعضاء كائن متعدد الخلايا، ومن هنا جاء هذا المصطلح.
في الكائنات متعددة الخلايا، يكون هناك تنوع كبير في الخلايا، وهو ما يرتبط بتخصصها الوظيفي. إذا قارنت، على سبيل المثال، الخلايا العضلية والخلايا الظهارية، ستلاحظ أنها تختلف عن بعضها البعض في التطور التفضيلي لأنواع مختلفة من العضيات. تكتسب الخلايا ميزات التخصص الوظيفي، والتي تعتبر ضرورية لأداء وظائف محددة، نتيجة للتمايز الخلوي أثناء تكوين الجنين.
3. لا يمكن أن تتكون أي خلية جديدة إلا نتيجة انقسام الخلية الأم.
تكاثر الخلايا (أي زيادة عددها)، سواء كانت بدائيات النوى أو حقيقيات النوى، لا يمكن أن يحدث إلا عن طريق تقسيم الخلايا الموجودة. يسبق الانقسام بالضرورة عملية مضاعفة أولية للمادة الوراثية (تضاعف الحمض النووي). بداية حياة الكائن الحي هي بويضة مخصبة (الزيجوت)، أي البويضة. خلية تتكون من اندماج البويضة والحيوان المنوي. أما باقي تنوع الخلايا في الجسم فهو نتيجة لانقسامات لا حصر لها. وهكذا يمكننا القول أن جميع خلايا الجسم مترابطة، وتتطور بنفس الطريقة ومن نفس المصدر.
4. الكائنات متعددة الخلايا هي كائنات حية تتكون من العديد من الخلايا. معظم هذه الخلايا متمايزة، أي. تختلف في بنيتها ووظائفها وتشكل أنسجة مختلفة.
الكائنات متعددة الخلايا هي أنظمة متكاملة من الخلايا المتخصصة التي تنظمها آليات بين الخلايا والعصبية والخلطية. من الضروري التمييز بين تعدد الخلايا والاستعمار. لا تحتوي الكائنات المستعمرة على خلايا متمايزة، وبالتالي لا يوجد انقسام للجسم إلى أنسجة. بالإضافة إلى الخلايا، تحتوي الكائنات متعددة الخلايا أيضًا على عناصر غير خلوية، على سبيل المثال، المادة بين الخلايا للنسيج الضام، ومصفوفة العظام، وبلازما الدم.
ونتيجة لذلك، يمكننا القول أن كل النشاط الحياتي للكائنات الحية منذ ولادتها حتى وفاتها: الوراثة، والنمو، والتمثيل الغذائي، والمرض، والشيخوخة، وما إلى ذلك. - كل هذه جوانب متنوعة من نشاط خلايا الجسم المختلفة.
كان لنظرية الخلية تأثير كبير على تطور ليس فقط علم الأحياء، بل أيضًا العلوم الطبيعية بشكل عام، لأنها أنشأت الأساس المورفولوجي لوحدة جميع الكائنات الحية وقدمت تفسيرًا بيولوجيًا عامًا لظواهر الحياة. من حيث أهميتها، فإن النظرية الخلوية ليست أقل شأنا من هذه الإنجازات العلمية البارزة مثل قانون تحويل الطاقة أو النظرية التطورية لتشارلز داروين. لذا فإن الخلية - أساس تنظيم ممثلي ممالك النباتات والفطريات والحيوانات - نشأت وتطورت في عملية التطور البيولوجي.
