T. Schwann. Prema ovoj teoriji, Svi organizmi imaju ćelijsku strukturu.Ćelijska teorija je tvrdila jedinstvo životinjskog i biljnog svijeta, prisutnost jednog elementa tijela živog organizma - ćelije. Kao i svaka veća naučna generalizacija, ćelijska teorija nije nastala iznenada: prethodila su joj pojedinačna otkrića različitih istraživača.
Otkriće ćelije pripada engleskom prirodoslovcu R. Hookeu, koji je 1665. godine prvi pod mikroskopom ispitao tanak dio čepa. Rez je pokazao da pluta ima ćelijsku strukturu, poput saća. R. Hooke je ove ćelije nazvao ćelijama. Nakon Hookea, ćelijsku strukturu biljaka potvrdili su talijanski biolog i liječnik M. Malpighi (1675) i engleski botaničar N. Grew (1682). Njihovu pažnju privukao je oblik ćelija i struktura njihovih membrana. Kao rezultat toga, ideja o ćelijama je data kao "vrećice" ili "mjehurići" ispunjeni "hranljivim sokom".
Dalje usavršavanje mikroskopa i intenzivne mikroskopske studije dovele su do toga da je francuski naučnik C. Brissot-Mirbe (1802, 1808) ustanovio da su svi biljni organizmi formirani od tkiva koje se sastoji od ćelija. J. B. Lamarck (1809) otišao je još dalje u generalizacijama, koji je Brissot-Mirbetovu ideju o ćelijskoj strukturi proširio na životinjske organizme.
Početkom 19. vijeka. Pokušava se proučavati unutrašnji sadržaj ćelije. Godine 1825, češki naučnik I. Purkin je otkrio jezgro u jajnoj ćeliji ptica. Godine 1831. engleski botaničar R. Brown prvi je opisao jezgro u biljnim ćelijama, a 1833. došao je do zaključka da je jezgro bitan dio biljne ćelije. Tako se u to vrijeme promijenila ideja o strukturi ćelije: glavna stvar u njenoj organizaciji počela se smatrati ne zidom ćelije, već sadržajem.
Najbliža osoba formulaciji ćelijske teorije bio je njemački botaničar M. Schleiden, koji je ustanovio da se tijelo biljaka sastoji od ćelija.
Brojna zapažanja u vezi sa strukturom ćelije i generalizacija akumuliranih podataka omogućili su T. Schwannu 1839. godine da izvuče niz zaključaka, koji su kasnije nazvani ćelijska teorija. Naučnik je pokazao da se svi živi organizmi sastoje od ćelija, da su ćelije biljaka i životinja u osnovi slične jedna drugoj.
Ćelijska teorija je dalje razvijena u radovima njemačkog naučnika R. Virchowa (1858), koji je sugerirao da se ćelije formiraju od prethodnih matičnih ćelija. Godine 1874. ruski botaničar I.D. Čistjakov, a 1875. godine poljski botaničar E. Strassburger, otkrili su diobu ćelija - mitozu, i time je potvrđena pretpostavka R. Virchowa.
Stvaranje ćelijske teorije postalo je najvažniji događaj u biologiji, jedan od odlučujućih dokaza jedinstva žive prirode. Ćelijska teorija imala je značajan uticaj na razvoj biologije kao nauke i poslužila je kao temelj za razvoj disciplina kao što su embriologija, histologija i fiziologija. To je omogućilo stvaranje osnove za razumijevanje života, individualnog razvoja organizama i objašnjenje evolucijske veze između njih. Ipak, osnovni principi ćelijske teorije zadržali su svoj značaj i danas više nego za sto pedeset godina dobijene su nove informacije o građi, vitalnoj aktivnosti i razvoju ćelije.
9. Osnovne odredbe Schleidenove i Schwannove ćelijske teorije. Koje je dodatke Virchow dao ovoj teoriji? Trenutno stanje ćelijske teorije.
Glavne odredbe T. Schwannove ćelijske teorije mogu se formulisati na sljedeći način.
Ćelija je elementarna strukturna jedinica strukture svih živih bića.
Ćelije biljaka i životinja su nezavisne, homologne jedna drugoj po porijeklu i strukturi.
M. Schdeiden i T. Schwann pogrešno su vjerovali da glavna uloga u ćeliji pripada membrani i da se nove ćelije formiraju od međućelijske bezstrukturne supstance. Nakon toga, drugi naučnici su uneli pojašnjenja i dodatke u ćelijsku teoriju.
Njemački liječnik R. Virchow je 1855. godine došao do zaključka da ćelija može nastati samo iz prethodne ćelije dijeljenjem.
Na sadašnjem nivou razvoja biologije, glavne odredbe ćelijske teorije mogu se predstaviti na sljedeći način.
Ćelija je elementarni živi sistem, jedinica građe, životne aktivnosti, reprodukcije i individualnog razvoja organizama.
Ćelije svih živih organizama slične su po strukturi i hemijskom sastavu.
Nove ćelije nastaju samo dijeljenjem već postojećih ćelija.
Ćelijska struktura organizama je dokaz jedinstva porijekla svih živih bića.
10. Hemijski sastav ćelije
11. Vrste ćelijske organizacije. Struktura pro- i eukariotskih ćelija. Organizacija nasljednog materijala kod pro- i eukariota.
Postoje dvije vrste ćelijske organizacije:
1) prokariotski, 2) eukariotski.
Ono što je zajedničko za oba tipa ćelija je da su ćelije ograničene membranom, unutrašnji sadržaj je predstavljen citoplazmom. Citoplazma sadrži organele i inkluzije. Organoidi- trajne, nužno prisutne, komponente ćelije koje obavljaju određene funkcije. Organele mogu biti ograničene jednom ili dvije membrane (membranske organele) ili neograničene membranama (nemembranske organele). Inkluzije- nestalne komponente ćelije, koje su naslage supstanci koje su privremeno uklonjene iz metabolizma ili njegovih konačnih produkata.
U tabeli su navedene glavne razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija.
|
Potpiši |
Prokariotske ćelije |
Eukariotske ćelije |
|
Strukturno formirano jezgro |
Odsutan | |
|
Genetski materijal |
Kružna DNK koja nije vezana za proteine |
Linearna nuklearna DNK vezana za proteine i kružna nevezana za proteine DNK mitohondrija i plastida |
|
Membranske organele |
Nema | |
|
Ribosomi |
80-S tip (u mitohondrijima i plastidima - 70-S tip) |
|
|
Nije ograničeno membranom |
Ograničeno membranom, unutar mikrotubula: 1 par u centru i 9 parova duž periferije |
|
|
Glavna komponenta ćelijskog zida |
Biljke imaju celulozu, a gljive hitin. |
12. Sličnosti i razlike između biljnih i životinjskih ćelija. Organoidi za specijalne i opšte namene.
Struktura biljne ćelije.
Postoje plastidi;
Autotrofni tip ishrane;
Sinteza ATP-a odvija se u hloroplastima i mitohondrijima;
Postoji celulozni ćelijski zid;
Velike vakuole;
Ćelijski centar nalazi se samo kod nižih životinja.
Struktura životinjske ćelije.
Nema plastida;
Heterotrofni tip ishrane;
Sinteza ATP-a se dešava u mitohondrijima;
Ne postoji celulozni ćelijski zid;
Vakuole su male;
Sve ćelije imaju ćelijski centar.
Sličnosti
Osnovno jedinstvo strukture (površinski aparat ćelije, citoplazma, jezgro.)
Sličnosti u pojavi mnogih hemijskih procesa u citoplazmi i jezgru.
Jedinstvo principa prenosa nasljednih informacija tokom diobe ćelije.
Slična struktura membrane.
Jedinstvo hemijskog sastava.
OOrganela opće namjene : endoplazmatski retikulum: gladak, hrapav; Golgijev kompleks, mitohondrije, ribozomi, lizozomi (primarni, sekundarni), ćelijski centar, plastidi (hloroplasti, hromoplasti, leukoplasti);
Organele za posebne namjene: flagele, cilije, miofibrile, neurofibrile; inkluzija (nestalne komponente ćelije): rezervne, sekretorne, specifične.
|
Glavne organele |
Struktura |
Funkcije |
|
Citoplazma |
Unutrašnji polutečni medij sitnozrnaste strukture. Sadrži jezgro i organele |
Omogućava interakciju između jezgra i organela Reguliše brzinu biohemijskih procesa Obavlja transportnu funkciju |
|
ER - endoplazmatski retikulum |
Membranski sistem u citoplazmi" koji formira kanale i veće šupljine; EPS je 2 tipa: granularni (hrapavi), na kojima se nalazi mnogo ribozoma, i glatki |
Obavlja reakcije povezane sa sintezom proteina, ugljikohidrata, masti Podstiče transport i cirkulaciju hranljivih materija unutar ćelije Proteini se sintetiziraju na granuliranom EPS-u, ugljikohidrati i masti se sintetiziraju na glatkom EPS-u. |
|
Ribosomi |
Mala tijela prečnika 15-20 mm |
Sprovesti sintezu proteinskih molekula i njihovo sastavljanje od aminokiselina |
|
Mitohondrije |
Imaju sferne, nitiste, ovalne i druge oblike. Unutar mitohondrija nalaze se nabori (dužine od 0,2 do 0,7 µm). Vanjski omotač mitohondrija sastoji se od 2 membrane: vanjska je glatka, a unutrašnja formira izrasline u obliku križa na kojima se nalaze respiratorni enzimi. |
Osigurava ćeliju energijom. Energija se oslobađa razgradnjom adenozin trifosforne kiseline (ATP) Sintezu ATP-a provode enzimi na membranama mitohondrija |
|
Plastidi su karakteristični samo za biljne ćelije i dolaze u tri tipa: |
Dvomembranske stanične organele | |
|
hloroplasti |
Zelene su boje, ovalnog oblika, a od citoplazme su omeđene dvije troslojne membrane. Unutar hloroplasta postoje rubovi na kojima je koncentrisan sav hlorofil |
Koristite svjetlosnu energiju sunca i stvarajte organske tvari od neorganskih |
|
hromoplasti |
Žuta, narandžasta, crvena ili smeđa, nastala kao rezultat akumulacije karotena |
Daje različitim dijelovima biljaka crvene i žute boje |
|
leukoplasti |
Bezbojni plastidi (nalaze se u korijenu, gomoljima, lukovicama) |
Pohranjuju rezervne hranljive materije |
|
Golgijev kompleks |
Može imati različite oblike i sastoji se od šupljina omeđenih membranama i cijevima koje se pružaju od njih s mjehurićima na kraju |
Akumulira i uklanja organske tvari sintetizirane u endoplazmatskom retikulumu Formira lizozome |
|
Lizozomi |
Okrugla tijela prečnika oko 1 mikrona. Na površini imaju membranu (kožu) unutar koje se nalazi kompleks enzima |
Obavljaju funkciju probave - probavljaju čestice hrane i uklanjaju mrtve organele |
|
Organoidi kretanja ćelija |
Flagele i cilije, koji su izrasline ćelije i imaju istu strukturu kod životinja i biljaka Miofibrili - tanki filamenti dužine više od 1 cm s promjerom od 1 mikrona, smješteni u snopovima duž mišićnog vlakna Pseudopodia |
Obavlja funkciju kretanja Oni uzrokuju kontrakciju mišića Lokomocija zbog kontrakcije posebnog kontraktilnog proteina |
|
Ćelijske inkluzije |
To su nestabilne komponente ćelije - ugljikohidrati, masti i proteini |
Rezervni nutrijenti koji se koriste tokom života ćelije |
|
Ćelijski centar |
Sastoji se od dva mala tijela - centriola i centrosfere - zbijenog dijela citoplazme |
Igra važnu ulogu u diobi stanica |
– elementarna strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama.Može postojati kao poseban organizam (bakterije, protozoe, alge, gljive) ili kao dio tkiva višećelijskih životinja, biljaka i gljiva.
Istorija proučavanja ćelija. Ćelijska teorija.
Životnu aktivnost organizama na ćelijskom nivou proučava nauka citologija ili ćelijska biologija. Pojava citologije kao nauke usko je povezana sa stvaranjem ćelijske teorije, najšire i najosnovnije od svih bioloških generalizacija.
Istorija proučavanja ćelija neraskidivo je povezana sa razvojem istraživačkih metoda, prvenstveno sa razvojem mikroskopske tehnologije. Mikroskop je prvi koristio engleski fizičar i botaničar Robert Hooke (1665.) za proučavanje biljnih i životinjskih tkiva. Proučavajući dio čepa jezgre bazge, otkrio je odvojene šupljine - ćelije ili ćelije.
Godine 1674. poznati holandski istraživač Anthony de Leeuwenhoek poboljšao je mikroskop (uvećan 270 puta) i otkrio jednoćelijske organizme u kapi vode. Otkrio je bakterije u zubnom plaku, otkrio i opisao crvena krvna zrnca i spermu, te opisao strukturu srčanog mišića iz životinjskih tkiva.
- 1827 - naš sunarodnik K. Baer otkrio je jaje.
- 1831 - Engleski botaničar Robert Brown opisao je jezgro u biljnim ćelijama.
- 1838 - Njemački botaničar Matthias Schleiden iznio je ideju o identitetu biljnih ćelija sa stanovišta njihovog razvoja.
- 1839 - Njemački zoolog Theodor Schwann napravio je konačnu generalizaciju da biljne i životinjske ćelije imaju zajedničku strukturu. U svom djelu “Mikroskopske studije o korespondenciji u strukturi i rastu životinja i biljaka” formulirao je ćelijsku teoriju prema kojoj su ćelije strukturna i funkcionalna osnova živih organizama.
- 1858 - Njemački patolog Rudolf Virchow primijenio je ćelijsku teoriju u patologiji i dopunio je važnim odredbama:
1) nova ćelija može nastati samo iz prethodne ćelije;
2) ljudske bolesti se zasnivaju na povredi strukture ćelija.
Ćelijska teorija u svom modernom obliku uključuje tri glavne odredbe:
1) ćelija - elementarna strukturna, funkcionalna i genetska jedinica svih živih bića - primarni izvor života.
2) nove ćelije nastaju kao rezultat deobe prethodnih; Ćelija je elementarna jedinica živog razvoja.
3) strukturne i funkcionalne jedinice višećelijskih organizama su ćelije.
Ćelijska teorija je imala plodan uticaj na sva područja bioloških istraživanja.
, biljke i bakterije imaju sličnu strukturu. Kasnije su ovi zaključci postali osnova za dokazivanje jedinstva organizama. T. Schwann i M. Schleiden uveli su u nauku temeljni koncept ćelije: nema života izvan ćelija.
Ćelijska teorija je nekoliko puta dopunjavana i uređivana.
Enciklopedijski YouTube
1 / 5
✪ Citološke metode. Ćelijska teorija. Video čas biologije 10. razred
✪ Ćelijska teorija | Biologija 10. razred #4 | Info lekcija
✪ Tema 3, prvi dio. CITOLOGIJA. ĆELIJSKA TEORIJA. STRUKTURA MEMBRANE.
✪ Ćelijska teorija | Struktura ćelije | biologija (2. dio)
✪ 7. Ćelijska teorija (istorija + metode) (9. ili 10-11. razred) - biologija, priprema za Jedinstveni državni ispit i Jedinstveni državni ispit 2018.
Titlovi
Odredbe Schleiden-Schwannove ćelijske teorije
Kreatori teorije formulirali su njene glavne odredbe na sljedeći način:
- Ćelija je elementarna strukturna jedinica strukture svih živih bića.
- Ćelije biljaka i životinja su nezavisne, homologne jedna drugoj po porijeklu i strukturi.
Osnovne odredbe moderne ćelijske teorije
Link i Moldnhower su ustanovili prisustvo nezavisnih zidova u biljnim ćelijama. Ispada da je ćelija određena morfološki odvojena struktura. G. Mol je 1831. dokazao da se čak i takve naizgled nećelijske biljne strukture kao što su cijevi koje nose vodu razvijaju iz ćelija.
F. Meyen u “Fitotomiji” (1830) opisuje biljne ćelije koje su “ili pojedinačne, tako da je svaka ćelija posebna jedinka, kao što se nalazi u algama i gljivama, ili se, formirajući više organizirane biljke, ujedinjuju u više i manje značajne mase." Meyen naglašava nezavisnost metabolizma svake ćelije.
Robert Brown je 1831. opisao jezgro i sugerirao da je to stalni dio biljne ćelije.
Škola Purkinje
Godine 1801. Vigia je uveo koncept životinjskog tkiva, ali je izolovao tkivo na osnovu anatomske disekcije i nije koristio mikroskop. Razvoj ideja o mikroskopskoj strukturi životinjskih tkiva povezan je prvenstveno sa Purkinjeovim istraživanjima, koji je osnovao svoju školu u Breslauu.
Purkinje i njegovi učenici (posebno treba istaći G. Valentina) otkrili su u prvom i najopštijem obliku mikroskopsku građu tkiva i organa sisara (uključujući i čovjeka). Purkinje i Valentin su upoređivali pojedinačne biljne ćelije sa pojedinačnim mikroskopskim strukturama tkiva životinja, koje je Purkinje najčešće nazivao „zrnima“ (za neke životinjske strukture njegova škola je koristila termin „ćelija“).
Godine 1837. Purkinje je održao niz govora u Pragu. U njima je izvještavao o svojim zapažanjima o strukturi želudačnih žlijezda, nervnog sistema itd. Tabela priložena njegovom izvještaju dala je jasne slike nekih ćelija životinjskog tkiva. Ipak, Purkinje nije mogao da uspostavi homologiju biljnih i životinjskih ćelija:
- prvo, pod zrnima je shvatio ili ćelije ili ćelijska jezgra;
- drugo, termin "ćelija" je tada shvaćen doslovno kao "prostor omeđen zidovima".
Purkinje je izvršio poređenje biljnih ćelija i životinjskih „zrna” u smislu analogije, a ne homologije ovih struktura (razumevajući pojmove „analogija” i „homologija” u modernom smislu).
Müllerova škola i Schwannov rad
Druga škola u kojoj se proučavala mikroskopska struktura životinjskog tkiva bila je laboratorija Johannesa Müllera u Berlinu. Müller je proučavao mikroskopsku strukturu dorzalne žice (notokorda); njegov učenik Henle objavio je studiju o crijevnom epitelu, u kojoj je opisao njegove različite tipove i njihovu ćelijsku strukturu.
Klasično istraživanje Theodora Schwanna je provedeno ovdje, postavljajući temelje za ćelijsku teoriju. Švanov rad je bio pod jakim uticajem škole Purkinje i Henlea. Schwann je pronašao ispravan princip za poređenje biljnih stanica i elementarnih mikroskopskih struktura životinja. Schwann je uspio uspostaviti homologiju i dokazati podudarnost u strukturi i rastu elementarnih mikroskopskih struktura biljaka i životinja.
Značaj jezgra u Schwannovoj ćeliji potaknut je istraživanjem Matthiasa Schleidena, koji je 1838. objavio svoje djelo “Materijali o fitogenezi”. Stoga se Schleiden često naziva koautorom ćelijske teorije. Osnovna ideja stanične teorije - korespondencija biljnih stanica i elementarnih struktura životinja - bila je strana Šleidenu. Formulirao je teoriju stvaranja novih stanica iz bezstrukturne tvari, prema kojoj se prvo iz najsitnije granularnosti kondenzira nukleolus, a oko njega se formira jezgro koje je tvorac stanice (citoblast). Međutim, ova teorija je bila zasnovana na netačnim činjenicama.
Schwann je 1838. objavio 3 preliminarna izvještaja, a 1839. pojavio se njegov klasični rad "Mikroskopske studije o korespondenciji u strukturi i rastu životinja i biljaka", čiji sam naslov izražava glavnu ideju ćelijske teorije:
- U prvom dijelu knjige ispituje građu notohorda i hrskavice, pokazujući da se i njihove elementarne strukture - ćelije - razvijaju na isti način. On dalje dokazuje da su mikroskopske strukture drugih tkiva i organa životinjskog tijela također ćelije, sasvim uporedive sa ćelijama hrskavice i notohorde.
- Drugi dio knjige poredi biljne i životinjske ćelije i pokazuje njihovu korespondenciju.
- U trećem dijelu razvijaju se teorijske pozicije i formulišu principi ćelijske teorije. Upravo su Schwannova istraživanja formalizirala ćelijsku teoriju i dokazala (na nivou znanja tog vremena) jedinstvo elementarne strukture životinja i biljaka. Schwannova glavna greška bilo je mišljenje koje je iznio, slijedeći Schleidena, o mogućnosti nastanka ćelija iz bezstrukturne nećelijske materije.
Razvoj ćelijske teorije u drugoj polovini 19. veka
Od 1840-ih godina 19. stoljeća, proučavanje ćelije je postalo fokus pažnje cijele biologije i brzo se razvijalo, postajući samostalna grana nauke - citologija.
Za dalji razvoj ćelijske teorije, njeno proširenje na protiste (protozoe), koje su prepoznate kao slobodno živeće ćelije, bilo je od suštinskog značaja (Siebold, 1848).
U ovom trenutku se mijenja ideja o sastavu ćelije. Pojašnjava se sekundarni značaj ćelijske membrane, koja je ranije bila prepoznata kao najbitniji dio ćelije, a u prvi plan se stavlja značaj protoplazme (citoplazme) i ćelijskog jezgra (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig , Huxley), što se odražava u definiciji ćelije koju je dao M. Schulze 1861. godine:
Ćelija je gruda protoplazme u kojoj se nalazi jezgro.
Godine 1861. Brücko je iznio teoriju o složenoj strukturi stanice koju definira kao "elementarni organizam" i dodatno razjasnio teoriju o formiranju stanica iz bezstrukturne supstance (citoblastem), koju su razvili Schleiden i Schwann. Otkriveno je da je metoda formiranja novih stanica dioba stanica, koju je Mohl prvi proučavao na filamentoznim algama. Studije Negelija i N. I. Zhelea odigrale su veliku ulogu u opovrgavanju teorije citoblastema koristeći botanički materijal.
Podjelu stanica tkiva kod životinja otkrio je 1841. Remak. Pokazalo se da je fragmentacija blastomera niz uzastopnih podjela (Bishtuf, N.A. Kölliker). Ideju o univerzalnom širenju ćelijske diobe kao načina stvaranja novih stanica R. Virchow je izrazio u obliku aforizma:
"Omnis cellula ex cellula."
Svaka ćelija iz ćelije.
U razvoju ćelijske teorije u 19. veku, oštro su se pojavile kontradikcije, koje odražavaju dvojaku prirodu ćelijske teorije, koja se razvijala u okviru mehaničkog pogleda na prirodu. Već kod Schwanna postoji pokušaj da se organizam posmatra kao zbir ćelija. Ova tendencija dobija poseban razvoj u Virchowovoj "ćelijskoj patologiji" (1858).
Virchowovi radovi imali su kontroverzan uticaj na razvoj ćelijske nauke:
- On je proširio ćelijsku teoriju na područje patologije, što je doprinijelo priznavanju univerzalnosti ćelijske teorije. Virchowovi radovi su konsolidirali odbacivanje teorije citoblastema od strane Schleidena i Schwanna i skrenuli pažnju na protoplazmu i jezgro, koji su prepoznati kao najvažniji dijelovi ćelije.
- Virchow je usmjerio razvoj ćelijske teorije putem čisto mehaničke interpretacije organizma.
- Virchow je uzdigao ćelije na nivo samostalnog bića, zbog čega se organizam ne smatra kao cjelina, već jednostavno kao zbir ćelija.
XX vijek
Od druge polovice 19. stoljeća, ćelijska teorija dobija sve više metafizički karakter, pojačan Vervornovom "ćelijskom fiziologijom", koja je svaki fiziološki proces koji se odvija u tijelu smatrala jednostavnim zbirom fizioloških manifestacija pojedinačnih ćelija. Na kraju ovog pravca razvoja ćelijske teorije pojavila se mehanička teorija „ćelijskog stanja“, uključujući Haekela kao zagovornika. Prema ovoj teoriji, tijelo se poredi sa državom, a njegove ćelije sa građanima. Takva teorija je u suprotnosti sa principom integriteta organizma.
Mehanistički pravac u razvoju ćelijske teorije bio je podvrgnut oštroj kritici. Godine 1860. I. M. Sechenov je kritizirao Virchowovu ideju o ćeliji. Kasnije su ćelijsku teoriju kritikovali i drugi autori. Najozbiljnije i najosnovnije zamjerke iznijeli su Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Češki histolog Studnicka (1929, 1934) je opširno kritikovao ćelijsku teoriju.
1930-ih, sovjetski biolog O. B. Lepešinskaja, na osnovu svojih istraživačkih podataka, iznijela je “novu ćelijsku teoriju” za razliku od “vierchowianizma”. Zasnovala se na ideji da se u ontogenezi ćelije mogu razviti iz neke nestanične žive supstance. Kritička provjera činjenica koje su postavili O. B. Lepeshinskaya i njeni sljedbenici kao osnovu za teoriju koju je iznijela nije potvrdila podatke o razvoju ćelijskih jezgara iz beznuklearne „žive tvari“.
Moderna ćelijska teorija
Moderna ćelijska teorija polazi od činjenice da je ćelijska struktura najvažniji oblik postojanja života, svojstven svim živim organizmima, osim virusima. Poboljšanje stanične strukture bio je glavni pravac evolucijskog razvoja i kod biljaka i kod životinja, a ćelijska struktura je čvrsto zadržana u većini modernih organizama.
Istovremeno, dogmatske i metodološki netačne odredbe ćelijske teorije moraju se preispitati:
- Ćelijska struktura je glavni, ali ne i jedini oblik postojanja života. Virusi se mogu smatrati nećelijskim oblicima života. Istina, oni pokazuju znakove života (metabolizam, sposobnost reprodukcije, itd.) samo unutar ćelija, a izvan ćelija virus je složena hemijska supstanca. Prema većini naučnika, virusi su po svom poreklu povezani sa ćelijom, oni su deo njenog genetskog materijala, „divlji“ geni.
- Pokazalo se da postoje dvije vrste stanica - prokariotske (ćelije bakterija i arhebakterija) koje nemaju jezgro ograničeno membranama i eukariotske (ćelije biljaka, životinja, gljiva i protista) koje imaju jezgro okruženo dvostruka membrana s nuklearnim porama. Postoje mnoge druge razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija. Većina prokariota nema organele unutrašnje membrane, a većina eukariota ima mitohondrije i hloroplaste. Prema teoriji simbiogeneze, ove poluautonomne organele su potomci bakterijskih ćelija. Dakle, eukariotska ćelija je sistem višeg nivoa organizacije; ne može se smatrati potpuno homolognom bakterijskoj ćeliji (bakterijska ćelija je homologna jednoj mitohondriji ljudske ćelije). Homologija svih ćelija je, dakle, svedena na prisustvo zatvorene spoljašnje membrane sačinjene od dvostrukog sloja fosfolipida (kod arhebakterija ima drugačiji hemijski sastav nego u drugim grupama organizama), ribozoma i hromozoma – naslednog materijala u oblik DNK molekula koji formira kompleks sa proteinima. To, naravno, ne negira zajedničko porijeklo svih ćelija, što potvrđuje i zajedništvo njihovog hemijskog sastava.
- Ćelijska teorija je posmatrala organizam kao zbir ćelija i rastvorila je manifestacije života organizma u zbiru manifestacija života njegovih sastavnih ćelija. Ovo je zanemarilo integritet organizma; zakoni cjeline su zamijenjeni zbirom dijelova.
- Smatrajući ćeliju univerzalnim strukturnim elementom, ćelijska teorija je smatrala ćelije tkiva i gamete, protiste i blastomere kao potpuno homologne strukture. Primjenjivost koncepta ćelije na protiste je kontroverzno pitanje u ćelijskoj teoriji u smislu da se mnoge složene višenuklearne ćelije protista mogu smatrati supracelularnim strukturama. U ćelijama tkiva, zametnim ćelijama i protistima manifestuje se opšta ćelijska organizacija, izražena u morfološkom odvajanju karioplazme u obliku jezgra, međutim, ove strukture se ne mogu smatrati kvalitativno ekvivalentnim, uzimajući sve njihove specifičnosti izvan koncepta “ćelija”. Konkretno, gamete životinja ili biljaka nisu samo ćelije višećelijskog organizma, već posebna haploidna generacija njihovog životnog ciklusa, koja posjeduje genetske, morfološke, a ponekad i ekološke karakteristike i podložna neovisnom djelovanju prirodne selekcije. Istovremeno, gotovo sve eukariotske stanice nesumnjivo imaju zajedničko porijeklo i skup homolognih struktura - citoskeletni elementi, ribozomi eukariotskog tipa itd.
- Dogmatska ćelijska teorija je ignorirala specifičnost nećelijskih struktura u tijelu ili ih je čak priznavala, kao što je Virchow učinio, kao nežive. Naime, u tijelu, osim stanica, postoje višenuklearne supracelularne strukture (sincicije, simplasti) i međućelijska supstanca bez jezgre, koja ima sposobnost metabolizma i stoga je živa. Utvrditi specifičnost njihovih životnih manifestacija i njihov značaj za organizam zadatak je moderne citologije. Istovremeno, i multinuklearne strukture i ekstracelularna tvar pojavljuju se samo iz stanica. Sincicije i simplasti višećelijskih organizama su proizvod fuzije matičnih ćelija, a ekstracelularna tvar je proizvod njihovog lučenja, odnosno nastaje kao rezultat staničnog metabolizma.
- Problem dijela i cjeline je metafizički riješen ortodoksnom ćelijskom teorijom: sva pažnja je prebačena na dijelove organizma – ćelije ili „elementarne organizme“.
Integritet organizma rezultat je prirodnih, materijalnih odnosa koji su potpuno dostupni istraživanju i otkrivanju. Ćelije višećelijskog organizma nisu jedinke sposobne za samostalno postojanje (tzv. ćelijske kulture izvan tijela su umjetno stvoreni biološki sistemi). Po pravilu, samo one višećelijske ćelije koje daju nove jedinke (gamete, zigote ili spore) i koje se mogu smatrati zasebnim organizmima sposobne su za samostalan život. Ćelija se ne može odvojiti od svog okruženja (kao, uostalom, ni svaki živi sistem). Usmjeravanje cjelokupne pažnje na pojedinačne stanice neminovno dovodi do ujedinjenja i mehaničkog razumijevanja organizma kao zbira dijelova.
Očišćena od mehanizama i dopunjena novim podacima, ćelijska teorija ostaje jedna od najvažnijih bioloških generalizacija.
Prvi put su ćelije, odnosno ćelijske stijenke (ljuske) mrtvih ćelija, otkrivene u dijelovima plute pomoću mikroskopa od strane engleskog naučnika Roberta Hookea 1665. godine. On je bio taj koji je predložio termin "ćelija".
Kasnije je Holanđanin A. Van Leeuwenhoek otkrio mnoge jednoćelijske organizme u kapima vode, a crvena krvna zrnca (eritrocite) u ljudskoj krvi.
Činjenicu da sve žive ćelije pored ćelijske membrane imaju i unutrašnji sadržaj, polutečnu želatinoznu supstancu, naučnici su uspeli da otkriju tek početkom 19. veka. Ova polutečna želatinasta supstanca nazvana je protoplazma. Godine 1831. otkriveno je ćelijsko jezgro i sav živi sadržaj ćelije - protoplazma - počeo se dijeliti na jezgro i citoplazmu.
Kasnije, kako su se mikroskopske tehnike usavršavale, u citoplazmi su otkrivene brojne organele (reč „organoid” ima grčki koren i znači „sličan organu”), a citoplazma je počela da se deli na organele i tečni deo – hijaloplazmu.
Poznati njemački naučnici, botaničar Matthias Schleiden i zoolog Theodor Schwann, koji su aktivno radili na biljnim i životinjskim stanicama, došli su do zaključka da sve stanice imaju sličnu strukturu i da se sastoje od jezgra, organela i hijaloplazme. Kasnije 1838-1839 formulisali su osnovni principi ćelijske teorije. Prema ovoj teoriji, ćelija je osnovna strukturna jedinica svih živih organizama, kako biljnih tako i životinjskih, a proces rasta organizama i tkiva osigurava se procesom stvaranja novih ćelija.
20 godina kasnije, njemački anatom Rudolf Virchow napravio je još jednu važnu generalizaciju: nova ćelija može nastati samo iz prethodne ćelije. Kada je postalo jasno da su spermatozoid i jajna ćelija takođe ćelije koje se međusobno povezuju tokom procesa oplodnje, postalo je jasno da je život iz generacije u generaciju neprekidan niz ćelija. Kako se biologija razvijala i otkrivali procesi diobe stanica (mitoza i mejoza), ćelijska teorija je bila dopunjena sve više i više novih odredbi. U svom modernom obliku, glavne odredbe ćelijske teorije mogu se formulirati na sljedeći način:
1. Ćelija je osnovna strukturna, funkcionalna i genetska jedinica svih živih organizama i najmanja jedinica živog bića.
Ovaj postulat je u potpunosti dokazan modernom citologijom. Osim toga, ćelija je samoregulirajući i samoreproducirajući sistem otvoren za razmjenu sa vanjskim okruženjem.
Trenutno su naučnici naučili da izoluju različite komponente ćelije (sve do pojedinačnih molekula). Mnoge od ovih komponenti mogu čak funkcionisati nezavisno ako im se daju pravi uslovi. Na primjer, kontrakcije kompleksa aktin-miozin mogu biti uzrokovane dodavanjem ATP-a u epruvetu. Umjetna sinteza proteina i nukleinskih kiselina također je postala stvarnost u naše vrijeme, ali sve su to samo dijelovi života. Za potpuno funkcioniranje svih ovih kompleksa koji čine ćeliju, potrebne su dodatne tvari, enzimi, energija itd. A samo ćelije su nezavisni i samoregulirajući sistemi, jer imaju sve što je potrebno za održavanje punog života.
2. Struktura ćelija, njihov hemijski sastav i glavne manifestacije vitalnih procesa slični su kod svih živih organizama (jednoćelijskih i višećelijskih).
U prirodi postoje dvije vrste ćelija: prokariotske i eukariotske. Uprkos nekim razlikama, ovo pravilo važi za njih.
Opći princip organizacije ćelija određen je potrebom za obavljanjem niza obaveznih funkcija usmjerenih na održavanje vitalne aktivnosti samih stanica. Na primjer, sve ćelije imaju membranu, koja, s jedne strane, izoluje njen sadržaj od okoline, as druge, kontroliše protok supstanci u ćeliju i iz nje.
Organele ili organele su trajne specijalizovane strukture u ćelijama živih organizama. Organele različitih organizama imaju zajednički plan strukture i rade po zajedničkim mehanizmima. Svaka organela je odgovorna za određene funkcije koje su vitalne za ćeliju. Zahvaljujući organelama, energetskom metabolizmu, u ćelijama dolazi do biosinteze proteina i javlja se sposobnost reprodukcije. Organele su se počele uspoređivati sa organima višećelijskog organizma, pa otuda i ovaj termin.
Kod višećelijskih organizama jasno je vidljiva značajna raznolikost ćelija, što je povezano sa njihovom funkcionalnom specijalizacijom. Ako uporedite, na primjer, mišićne i epitelne stanice, primijetit ćete da se one međusobno razlikuju po preferencijalnom razvoju različitih tipova organela. Ćelije dobijaju karakteristike funkcionalne specijalizacije koje su neophodne za obavljanje specifičnih funkcija, kao rezultat ćelijske diferencijacije tokom ontogeneze.
3. Svaka nova ćelija može nastati samo kao rezultat deobe matične ćelije.
Reprodukcija ćelija (tj. povećanje njihovog broja), bilo prokariota ili eukariota, može se dogoditi samo dijeljenjem postojećih ćelija. Podjeli nužno prethodi proces preliminarnog udvostručavanja genetskog materijala (replikacija DNK). Početak života organizma je oplođeno jaje (zigot), tj. ćelija nastala fuzijom jajeta i spermatozoida. Ostatak raznolikosti ćelija u tijelu rezultat je bezbrojnih podjela. Dakle, možemo reći da su sve ćelije u tijelu povezane, razvijaju se na isti način iz istog izvora.
4. Višećelijski organizmi su živi organizmi koji se sastoje od mnogih ćelija. Većina ovih ćelija je diferencirana, tj. razlikuju se po svojoj strukturi, funkcijama i oblikuju različita tkiva.
Višećelijski organizmi su integralni sistemi specijalizovanih ćelija regulisani međućelijskim, nervnim i humoralnim mehanizmima. Potrebno je razlikovati multicelularnost i kolonijalnost. Kolonijalni organizmi nemaju diferencirane ćelije, pa stoga nema podjele tijela na tkiva. Osim ćelija, višećelijski organizmi sadrže i nećelijske elemente, na primjer, međućelijsku tvar vezivnog tkiva, koštani matriks i krvnu plazmu.
Kao rezultat toga, možemo reći da je sva životna aktivnost organizama od njihovog rođenja do smrti: nasljedstvo, rast, metabolizam, bolest, starenje itd. - sve su to različiti aspekti aktivnosti različitih ćelija tela.
Ćelijska teorija je imala ogroman uticaj na razvoj ne samo biologije, već i prirodnih nauka uopšte, jer je uspostavila morfološke osnove jedinstva svih živih organizama i pružila opšte biološko objašnjenje životnih pojava. Po svom značaju, ćelijska teorija nije inferiorna u odnosu na tako izuzetna dostignuća nauke kao što je zakon transformacije energije ili evoluciona teorija Charlesa Darwina. Dakle, ćelija - osnova za organizaciju predstavnika kraljevstva biljaka, gljiva i životinja - nastala je i razvila se u procesu biološke evolucije.
