- elementarna strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama. Može postojati kao zaseban organizam (bakterije, protozoe, alge, gljive), te u tkivima višestaničnih životinja, biljaka i gljiva.

Povijest proučavanja stanice. Stanična teorija.

Vitalnu aktivnost organizama na staničnoj razini proučava znanost citologija ili stanična biologija. Pojava citologije kao znanosti usko je povezana sa stvaranjem stanične teorije, najšire i najosnovnije od svih bioloških generalizacija.

Povijest istraživanja stanica neraskidivo je povezana s razvojem istraživačkih metoda, prvenstveno s razvojem mikroskopske tehnologije. Prvi put mikroskop je za istraživanje biljnih i životinjskih tkiva upotrijebio engleski fizičar i botaničar Robert Hooke (1665.). Proučavajući rez pluta od jezgre bazge, otkrio je zasebne šupljine - stanice ili stanice.

Godine 1674. poznati nizozemski istraživač Anthony de Leeuwenhoek poboljšao je mikroskop (povećan 270 puta) i otkrio jednostanične organizme u kapi vode. Pronašao je bakterije u zubnom plaku, otkrio i opisao eritrocite, spermatozoide, te opisao građu srčanog mišića iz životinjskih tkiva.

• 1827. - naš sunarodnjak K. Baer otkrio jaje.
• 1831. - Engleski botaničar Robert Brown opisao je jezgru u biljnim stanicama.
• 1838. - Njemački botaničar Matthias Schleiden iznio je ideju o identitetu biljnih stanica u smislu njihovog razvoja.
• 1839. - Njemački zoolog Theodor Schwann napravio je konačnu generalizaciju koju imaju biljne i životinjske stanice opća struktura... U svom djelu "Mikroskopske studije o korespondenciji u građi i rastu životinja i biljaka" formulirao je staničnu teoriju prema kojoj su stanice strukturna i funkcionalna osnova živih organizama.
• 1858. - Njemački patolog Rudolf Virchow primijenio je staničnu teoriju na patologiju i dopunio je važnim odredbama:

1) nova ćelija može nastati samo iz prethodne ćelije;

2) ljudske bolesti temelje se na kršenju strukture stanica.

Stanična teorija u svom modernom obliku uključuje tri glavne odredbe:

1) stanica je elementarna strukturna, funkcionalna i genetska jedinica svega živog - primarni izvor života.

2) nove stanice nastaju kao rezultat diobe prethodnih; stanica je elementarna jedinica razvoja živih bića.

3) strukturne i funkcionalne jedinice višestaničnih organizama su stanice.

Stanična teorija je imala plodan utjecaj na sva područja bioloških istraživanja.

Ljudi su saznali za postojanje stanica nakon izuma mikroskopa. Prvi primitivni mikroskop izumio je nizozemski mlin za staklo Z. Jansen (1590.) spajanjem dviju leća.

Engleski fizičar i botaničar R. Hooke, nakon što je pregledao rez pluta od pluta, utvrdio je da se sastoji od stanica, sličnih saću, koje je nazvao stanicama (1665.). Da, da ... ovo je isti Hooke, po kojem je i nazvan poznati fizički zakon.

Riža. "Rez balsa drva iz knjige Roberta Hookea, 1635-1703"

Godine 1683. nizozemski istraživač A. Van Leeuwenhoek, poboljšavši mikroskop, prvi je put promatrao žive stanice i opisao bakterije.

Ruski znanstvenik Karl Baer otkrio je jajnu stanicu sisara 1827. Ovim otkrićem je potvrdio ranije izrečenu ideju engleskog liječnika W. Harveya da se svi živi organizmi razvijaju iz jajeta.

Jezgru je prvi otkrio u biljnim stanicama engleski biolog R. Brown (1833.).

Radovi njemačkih znanstvenika, botaničara M. Schleidena i zoologa T. Schwanna, bili su od velike važnosti za razumijevanje uloge stanice u živoj prirodi. Oni su prvi formulirali stanična teorija, čija je glavna točka bila tvrdnja da se svi organizmi, uključujući biljke i životinje, sastoje od najjednostavnijih čestica - stanica, a svaka stanica je neovisna cjelina. Međutim, u tijelu stanice rade zajedno kako bi tvorile skladno jedinstvo.

Kasnije u stanična teorija dodana su nova otkrića. Godine 1858. njemački znanstvenik R. Virchow je dokazao da se sve stanice formiraju od drugih stanica diobom stanice: "svaka je stanica iz stanice."

Stanična teorija poslužila je kao osnova za nastanak u 19. stoljeću. znanost o citologiji. DO krajem XIX v. zbog složenosti mikroskopske tehnologije otkrivene su i proučavane strukturne komponente stanica i proces njihove diobe. Elektronski mikroskop omogućio je proučavanje najfinijih struktura stanica. Nevjerojatna sličnost pronađena je u finoj strukturi stanica predstavnika svih kraljevstava žive prirode.

Glavne odredbe moderne stanične teorije:

• stanica je strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama, kao i jedinica razvoja;
• stanice imaju membransku strukturu;
• jezgra je glavni dio eukariotske stanice;
• stanice se razmnožavaju samo diobom;
• stanična struktura organizama ukazuje da biljke i životinje imaju jedno podrijetlo.

1. Prvi put sam vidio i opisao biljne stanice: R. Virkhov; R. Hooke; K. Baer; A. Levenguk. 2. Poboljšao mikroskop i prvi put vidio jednostanične organizme: M. Schleiden; A. Levenguk; R. Virkhov; R. Hooke.

3. Tvorci stanične teorije su: C. Darwin i A. Wallace; T. Schwann i M. Schleiden; G. Mendel i T. Morgan; R. Hooke i N. G. 4. Stanična teorija je neprihvatljiva za: gljive i bakterije; virusi i bakterije; životinje i biljke; bakterije i biljke. 5. Stanična građa svih živih organizama svjedoči o: jedinstvu kemijski sastav; raznolikost živih organizama; jedinstvo podrijetla svih živih bića; jedinstvo žive i nežive prirode

Prokarioti su organizmi čije stanice nemaju jezgru. Prokarioti (od latinskog pro - prije, umjesto grčke karionske jezgre) - nad kraljevstvom organizama, koje uključuje kraljevstva Archaea (Archaea) i Real bakterija (Eubacteria). Same bakterije i cijanobakterije pripadaju pravim bakterijama (stari naziv je "modro-zelene alge"). Analog jezgre je struktura koja se sastoji od DNK, proteina i RNA.

Prokariotske stanice imaju površinski aparat i citoplazmu, koja sadrži malo organela i razne inkluzije. Prokariotske stanice nemaju većinu organela (mitohondrije, plastide, endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosome, stanični centar itd.).

Veličine prokariota obično se kreću od 0,2 do 30 µm u promjeru ili duljini. Ponekad su im stanice mnogo veće; tako neke vrste iz roda Spirochete mogu doseći i do 250 µm duljine. Oblik prokariotskih stanica je raznolik: sferni, štapićasti, u obliku zareza ili spiralno uvijenog filamenta itd.

Površinski aparat prokariotskih stanica uključuje plazma membranu, staničnu stijenku, a ponekad i mukoznu kapsulu. U većini bakterija, stanična stijenka se sastoji od organskog spoja visoke molekularne težine, mureina. Ova veza tvori mrežastu strukturu koja ukrućuje staničnu stijenku.

Kod cijanobakterija vanjski sloj stanične stijenke sadrži polisaharid pektin i posebne kontraktilne proteine. Oni pružaju oblike kretanja poput klizanja ili kotrljanja.

Stanična stijenka često uključuje tanak sloj – takozvanu vanjsku membranu, koja, kao i plazma membrana, sadrži proteine, fosfolipide i druge tvari. Pruža povećani stupanj zaštite za sadržaj stanice. Bakterijska stanična stijenka ima antigena svojstva.

Sluzna kapsula se sastoji od mukopolisaharida, proteina ili polisaharida s proteinskim inkluzijama. Nije jako čvrsto vezan za stanicu i lako se uništava djelovanjem određenih spojeva. Stanična površina nekih bakterija prekrivena je brojnim tankim filamentoznim izraslinama. Uz njihovu pomoć, bakterijske stanice razmjenjuju nasljedne informacije, prianjaju jedna uz drugu ili se pričvršćuju na supstrat.

Ribosomi prokariota manji su od ribosoma eukariotskih stanica. Plazma membrana može tvoriti glatke ili presavijene invaginacije u citoplazmu. Naborane membranske invaginacije sadrže respiratorne enzime i ribosome, a glatke sadrže fotosintetske pigmente.

U stanicama nekih bakterija (na primjer, ljubičastih) fotosintetski pigmenti nalaze se u zatvorenim strukturama nalik vrećicama koje nastaju invaginacijama plazma membrane. Ove vrećice se mogu staviti pojedinačno ili skupljati u hrpe. Takve formacije cijanobakterija nazivaju se tilakoidi; sadrže klorofil i nalaze se pojedinačno u površinskom sloju citoplazme.

Neke bakterije i cijanobakterije koje žive u rezervoarima ili kapilarama tla ispunjenim vodom imaju posebne plinske vakuole ispunjene mješavinom plinova. Promjenom svog volumena, bakterije se mogu kretati u vodenom stupcu uz minimalnu potrošnju energije.

Mnoge prave bakterije imaju jednu, nekoliko ili mnogo flagela. Flagele mogu biti nekoliko puta dulje od same stanice, a njihov promjer je neznatan (10 -25 nm). Flagele prokariota samo izvana podsjećaju na flagele eukariotskih stanica i sastoje se od jedne cijevi koju čini poseban protein. Cijanobakterijskim stanicama nedostaju flagele.

Značajke vitalnih procesa prokariota § Prokariotske stanice mogu apsorbirati tvari samo male molekularne težine. Njihov ulazak u stanicu osiguravaju mehanizmi difuzije i aktivnog transporta. § Prokariotske stanice razmnožavaju se isključivo nespolno: dijeljenjem na dvoje, povremeno pupanjem. Prije diobe nasljedni materijal stanice (molekula DNA) se udvostručuje.

Prijenos nepovoljnih uvjeta od strane prokariota Kada se pojave nepovoljni uvjeti, kod nekih prokariota dolazi do sporulacije. Neki prokarioti su sposobni za encistiranje (od latinskog u - unutra, unutra i grčkog cyst - mjehur). U tom je slučaju cijela stanica prekrivena gustom membranom. Prokariotske ciste su otporne na zračenje, sušenje, ali, za razliku od spora, nisu u stanju izdržati izlaganje visokim temperaturama. Osim što doživljavaju nepovoljne uvjete, spore i ciste osiguravaju širenje prokariota pomoću vode, vjetra ili drugih organizama.

Izvodimo zaključke § Prokariotske stanice nemaju jezgru i mnoge organele (mitohondrije, plastide, endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosome, stanični centar itd.). Prokarioti su jednostanični ili kolonijalni organizmi. § Površinski aparat prokariotskih stanica uključuje plazma membranu, staničnu stijenku, a ponekad i mukoznu kapsulu koja se nalazi iznad nje. Stanična stijenka većine bakterija sadrži organski spoj visoke molekularne težine, murein, koji je čini tvrdom. § Citoplazma prokariota sadrži male ribosome i razne inkluzije. Plazma membrana može tvoriti glatke ili presavijene invaginacije u citoplazmu. Respiratorni enzimi i ribosomi nalaze se na invaginacijama naborane membrane, na

Izvodimo zaključke § U prokariotskim stanicama postoje jedna ili dvije nuklearne zone nukleoida, gdje se nalazi nasljedni materijal – kružna molekula DNK. § Stanice nekih bakterija imaju organele koje pokreću jednu, nekoliko ili više bičaka. § Stanice prokariota množe se dijeljenjem na dva dijela, povremeno pupanjem. Za neke vrste, poznat je proces konjugacije, tijekom kojeg stanice izmjenjuju molekule DNA. Spore i ciste osiguravaju da prokarioti prežive nepovoljne uvjete i da se šire u biosferi.

Citologija ("cytos" - stanica, stanica) je znanost o stanici. Suvremena citologija proučava: građu stanica, njihovo nastajanje kao elementarnih živih sustava, proučava nastanak pojedinih staničnih komponenti, procese reprodukcije stanica, popravke, prilagodbe uvjetima okoline i druge procese. Drugim riječima, moderna citologija je fiziologija stanice.

Razvoj teorije stanice usko je povezan s izumom mikroskopa (od grčkog "micro" - mali, "scopo" - razmatram). To je zbog činjenice da ljudsko oko ne može razlikovati objekte s dimenzijama manjim od 0,1 mm, što je 100 mikrometara (skraćeno mikrona ili mikrona). Veličine stanica (a još više, unutarstaničnih struktura) znatno su manje.

Na primjer, promjer životinjske stanice obično ne prelazi 20 µm, biljne stanice - 50 µm, a duljina kloroplasta cvjetnice ne prelazi 10 µm. Svjetlosnim mikroskopom mogu se razlikovati objekti promjera desetinki mikrona.

Prvi mikroskop dizajnirao je 1610. Galileo i sastojao se od kombinacije leća u olovnoj cijevi (slika 1.1). A prije ovog otkrića 1590. godine nizozemski majstor Jansens bavio se izradom stakla.

Riža. 1.1. Galileo Galilei (1564.-1642.)

Prvi put mikroskop je za istraživanja koristio engleski fizičar i prirodoslovac R. Hooke (sl. 1.2, 1.4). Godine 1665. prvi je opisao staničnu strukturu pluta i uveo pojam "stanica" (slika 1.3). R. Hooke je prvi pokušao izbrojati broj stanica u određenom volumenu pluta.

Formulirao je pojam stanice kao stanice potpuno zatvorene sa svih strana i utvrdio činjenicu stanične strukture biljnih tkiva. Ova dva glavna zaključka odredila su smjer daljnjih istraživanja na ovom području.

Riža. 1.2. Robert Hooke (1635.-1703.)

Riža. 1.3. Stanice plute proučavao je Robert Hooke

Riža. 1.4. Mikroskop Roberta Hookea

Godine 1674. nizozemski trgovac Antonio van Leeuwenhoek, pomoću mikroskopa, prvi je put u kapljici vode ugledao "životinje" - pokretne žive organizme (jednostanične organizme, krvna zrnca, spermu) i o tome izvijestio znanstvenu zajednicu. (sl. 1.5, 1.6)... Opisi ovih "animalalkusa" osvojili su Nizozemca svjetsku slavu, pobudili interes za proučavanje živog mikrosvijeta.

Riža. 1.5. Antonio van Leeuwenhoek (1632.-1723.)

Riža. 1.6. Mikroskop Antonio van Leeuwenhoek

Godine 1693., za vrijeme boravka Petra I. u Delfima, A. Levenguk mu je pokazao kako se krv kreće u peraji ribe. Te su demonstracije ostavile tako velik dojam na Petra I. da je nakon povratka u Rusiju stvorio radionicu za optičke instrumente. 1725. organizirana je Petrogradska akademija znanosti.

Talentirani obrtnici I.E. Belyaev, I.P. Kulibin je napravio mikroskope (sl. 1.7, 1.8, 1.9), u čijem su osmišljavanju sudjelovali akademici L. Euler, F. Epinus.

Riža. 1.7. I.P. Kulibin (1735.-1818.)

Riža. 1.8. tj. Beljajev

Riža. 1.9. Mikroskopi ruskih majstora

U godinama 1671-1679. Talijanski biolog i liječnik Marcello Malpighi dao je prvi sustavni opis mikrostrukture biljnih organa, koji je postavio temelje biljnoj anatomiji (sl. 1.10).

Riža. 1.10. Marcello Malpighi (1628.-1694.)

U godinama 1671-1682. Englez Nehemiah Grew detaljno je opisao mikrostrukturu biljaka; uveo pojam "tkivo" za označavanje koncepta zbirke "mjehurića" ili "vrećica" (sl. 1.11)... Oba ova istraživača (radili su neovisno jedan o drugom) dala su nevjerojatno točne opise i crteže. Do istog su zaključka došli u pogledu univerzalnosti građenja biljnog tkiva iz mjehurića.

Riža. 1.11. Nehemija Gru (1641.-1712.)

U 20-im godinama XIX stoljeća. najznačajnija djela iz područja proučavanja biljnih i životinjskih tkiva pripadala su francuskim znanstvenicima Henriju Dutrochetu (1824), Francoisu Raspailu (1827), Pierreu Turpinu (1829). Dokazali su da su stanice (vrećice, vezikule) elementarne strukture svih biljnih i životinjskih tkiva. Ove studije utrle su put otkriću stanične teorije.

Jedan od utemeljitelja embriologije i komparativne anatomije, akademik Peterburške akademije znanosti Karl Maksimovich Baer pokazao je da je stanica jedinica ne samo strukture, već i razvoja organizama. (sl. 1.12).

Riža. 1.12. K.M. Baer (1792.-1876.)

Godine 1759. njemački anatom i fiziolog Caspar Friedrich Wolff dokazao je da je stanica jedinica rasta. (sl. 1.13).

Riža. 1.13. K.F. Vuk (1733.-1794.)

1830-ih godina Češki fiziolog i anatom J.E. Purkine (sl. 1.14), njemački biolog I.P. Müller je dokazao da je stanična organizacija univerzalna za sve vrste tkiva.

Riža. 1.14. Ya.E. Purkine (1787.-1869.)

Godine 1833. britanski botaničar R. Brown (sl. 1.15) opisao jezgru biljne stanice.

Riža. 1.15. Robert Brown (1773.-1858.)

Godine 1837. Matija Jakob Schleiden (sl. 1.16) zaprosio nova teorija formiranje biljnih stanica, prepoznajući presudnu ulogu u tom procesu stanične jezgre. 1842. prvi je otkrio nukleole u jezgri.

Prema suvremenim konceptima, Schleidenove specifične studije sadržavale su niz pogrešaka: posebice je Schleiden vjerovao da stanice mogu nastati iz tvari bez strukture, a biljni embrij može se razviti iz cjevčice peludi (hipoteza spontanog stvaranja života).

Riža. 1.16. Matija Jakob Schleiden (1804.-1881.)

Njemački citolog, histolog i fiziolog Theodor Schwann (sl. 1.17) upoznali s radovima njemačkog botaničara M. Schleidena koji su opisivali ulogu jezgre u biljnoj stanici. Uspoređujući ta djela sa svojim vlastitim opažanjima, Schwann je razvio vlastite principe stanične strukture i razvoja živih organizama.

Schwann je 1838. objavio tri preliminarna izvješća o staničnoj teoriji, a 1839. - djelo "Mikroskopske studije o korespondenciji u građi i rastu životinja i biljaka", gdje je objavio osnovne principe teorije stanične strukture živući organizmi.

F. Engels je tvrdio da je stvaranje stanične teorije jedno od tri najveća otkrića u prirodnoj znanosti u 19. stoljeću, zajedno sa zakonom pretvorbe energije i evolucijskom teorijom.

Riža. 1.17. Theodor Schwann (1810.-1882.)

Godine 1834-1847 Profesor Medicinsko-kirurške akademije u Sankt Peterburgu P.F. Gorjanjinov (sl. 1.18) formulirao načelo prema kojemu je stanica univerzalni model organizacije živih bića.

Gorjanjinov je podijelio svijet živih bića na dva kraljevstva: kraljevstvo bez oblika, ili molekularno, i organsko, ili stanično. Napisao je da je "... organski svijet, prije svega, stanično kraljevstvo ...". U svojim studijama je napomenuo da se sve životinje i biljke sastoje od međusobno povezanih stanica, koje je nazvao mjehurićima, odnosno iznio je mišljenje o općem planu građe biljaka i životinja.

Riža. 1.18. P.F. Gorjanjinov (1796.-1865.)

U povijesti razvoja stanične teorije mogu se razlikovati dvije faze:

1) razdoblje nakupljanja opažanja o strukturi različitih jednostaničnih i višestaničnih organizama biljaka i životinja (oko 300 godina);

2) razdoblje generalizacije dostupnih podataka 1838. i formulacija postulata stanične teorije;

Prva osoba koja je vidjela stanice bio je engleski znanstvenik Robert Hooke(poznato nam zahvaljujući Hookeovom zakonu). V 1665 godine pokušavajući razumjeti zašto pluta pliva tako dobro, Hooke je počeo ispitivati ​​tanke dijelove pluta uz pomoć svog poboljšanog mikroskop... Otkrio je da je pluto podijeljen na mnogo sićušnih stanica koje su ga podsjećale na samostanske ćelije, te je te stanice nazvao ćelijama (na engleskom cell znači “ćelija, ćelija, kavez”). V 1675 godine talijanski liječnik M. Malpighi i u 1682 godine- engleski botaničar N. Porastao potvrdio staničnu građu biljaka. O ćeliji se počelo govoriti kao o "mjehuriću ispunjenom hranjivim sokom". V 1674 godine nizozemski majstor Antony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) uz pomoć mikroskopa prvi put sam u kapi vode vidio "životinje" - pokretne žive organizme ( trepavicama, ameba, bakterije). Također, Leeuwenhoek je bio prvi koji je promatrao životinjske stanice - eritrociti i sperma... Dakle, već po početkom XVIII Stoljećima su znanstvenici znali da pod velikim povećanjem biljke imaju staničnu strukturu i vidjeli su neke organizme, koji su kasnije nazvani jednostaničnima. V 1802 -1808 godina francuski istraživač Charles-Francois Mirbel otkrili da se sve biljke sastoje od tkiva koje čine stanice. J. B. Lamarck v 1809 godine proširio je Mirbelovu ideju o staničnoj strukturi na životinjske organizme. 1825. češki znanstvenik J. Purkine otvorio jezgru jajne stanice ptica, i u 1839 uveo pojam " protoplazma". 1831. engleski botaničar R. Brown prvi je opisao jezgru biljne stanice, a u 1833 godine utvrdili da je jezgra neizostavan organoid biljne stanice. Od tada glavna stvar u organizaciji stanica nije membrana, već sadržaj.
Stanična teorija struktura organizama nastala je u 1839 godine njemački zoolog T. Schwann i M. Schleiden i uključivao je tri odredbe. Godine 1858 Rudolf Virchow dopunio ju je još jednom odredbom, međutim, bilo je niz pogrešaka u njegovim idejama: na primjer, pretpostavljao je da su stanice međusobno slabo povezane i da svaka postoji "za sebe". Tek kasnije je bilo moguće dokazati integritet staničnog sustava.
V 1878 godine ruski znanstvenici I. D. Čistjakov otvorena mitoza u biljnim stanicama; v 1878 godine V. Flemming i P. I. Peremezhko otkrivaju mitozu kod životinja. V 1882 godine V. Flemming uočava mejozu u životinjskim stanicama, a u 1888 godine E Strasburger - u povrću.

18. Stanična teorija- jedan od općepriznatih biološki generalizacije koje potvrđuju jedinstvo načela ustroja i razvoja svijeta bilje, životinje i drugi živi organizmi sa stanična struktura, u kojem se stanica smatra zajedničkim strukturnim elementom živih organizama.