Іволга сайт біології хімії
Цитологія (грец. цитоз - осередок, клітина) - наука про клітину. Предметом цитології є клітина як структурна та функціональна одиниця життя. У завдання цитології входить вивчення будови та функціонування клітин, їх хімічного складу, функцій окремих клітинних компонентів, пізнання процесів відтворення клітин, пристосування до умов навколишнього середовища, дослідження особливостей будови спеціалізованих клітин, етапів становлення їх особливих функцій, розвиток специфічних клітинних структур та ін. Вирішення цих завдань у цитології використовуються різні методи.
Основним методом дослідження клітин є світлова мікроскопія. Для вивчення дрібних структур застосовують оптичні прилади – мікроскопи. Роздільна здатність мікроскопів становить 0,13-0,20 мкм, тобто приблизно в тисячу разів вище роздільної здатності людського ока. За допомогою світлових мікроскопів, у яких використовується сонячне чи штучне світло, вдається виявити багато деталей внутрішньої будови клітини: окремі органели, клітинну оболонку тощо.
Ультратонку будову клітинних структур вивчають за допомогою методу електронної мікроскопії. На відміну від світлових в електронних мікроскопах, замість світлових променів використовується пучок електронів. Роздільна здатність сучасних електронних мікроскопів становить 0,1 нм, тому з їх допомогою виявляють дуже дрібні деталі. В електронному мікроскопі видно біологічні мембрани (товщина 6-10 нм), рибосоми (діаметр близько 20 нм), мікротрубочки (товщина близько 25 нм) та інші структури.
Для вивчення хімічного складу, з'ясування локалізації окремих хімічних речовин у клітині широко використовуються методи цито- та гістохімії, засновані на вибірковій дії реактивів та барвників напевні хімічні речовини цитоплазми
Метод диференціального центрифугування дозволяє детально досліджувати хімічний склад органел клітини після їхнього поділу за допомогою центрифуги.
Метод рентгеноструктурного аналізу дає можливість визначати просторове розташування та фізичні властивості молекул (наприклад, ДНК, білків), що входять до складу клітинних структур.
Для вивчення клітин органів і тканин рослин та тварин, процесів поділу клітини, їх диференціації та спеціалізації використовують метод клітинних культур – вирощування клітин (і цілих організмів з окремих клітин) на живильних середовищах у стерильних умовах.
При дослідженні живих клітин, з'ясуванні функцій окремих органел використовують метод мікрохірургії - оперативний вплив на клітину, пов'язане з видаленням або імплантуванням окремих органел, їх пересадженням із клітини в клітину, введенням у клітину великих макромолекул.
Дослідження клітини мають значення для розгадки захворювань. Саме в клітинах починають розвиватись патологічні зміни, що призводять до виникнення захворювань. Щоб зрозуміти роль клітин у розвитку захворювань, наведемо кілька прикладів. Одне із серйозних захворювань людини – цукровий діабет. Причина цього захворювання - недостатня діяльність групи клітин підшлункової залози, які виробляють гормон інсулін, який бере участь у регуляції цукрового обміну організму. Злоякісні зміни, що призводять до розвитку ракових пухлин, виникають на рівні клітин. Збудники кокцидіозу – небезпечного захворювання кроликів, курей, гусей та качок – паразитичні найпростіші – кокцидії проникають у клітини кишкового епітелію та печінки, ростуть та розмножуються в них, повністю порушують обмін речовин, а потімруйнують ці клітини. У хворих на кокцидіоз тварин сильно порушується діяльність травної системи і за відсутності лікування тварини гинуть. Ось чому вивчення будови, хімічного складу, обміну речовин і всіх проявів життєдіяльності клітин необхідне у біології, а й у медицині і ветеринарії.
Відкриття клітини належить англійському досліднику природи Р. Гуку, який в 1665 р. вперше розглянув тонкий зріз пробки в удосконаленому ним мікроскопі. На зрізі було видно, що пробка має комірчасту будову, подібно до бджолиних сот. Ці осередки Р. Гук назвав клітинами. Слідом за Гуком клітинну будову рослин підтвердили італійський лікар та мікроскопіст М. Мальпігі (1675) та англійський ботанік Н. Грю (1682). Їхню увагу привернули форма клітин та будова їх оболонок. В результаті було дано уявлення про клітини як про «мішечки» або «бульбашки», наповнені «живильним соком».
Значний внесок у вивчення клітини зробив голландський мікроскопіст А. ван Левенгук, який відкрив у 1674 р. одноклітинні організми - інфузорії, амеби, бактерії. Він також вперше спостерігав тваринні клітини – еритроцити крові та сперматозоїди.
Подальше вдосконалення мікроскопа та інтенсивні мікроскопічні дослідження призвели до встановлення французьким ученим Ш. Бріссо-Мірбе (1802,1808) того факту, що всі рослинні організми утворені тканинами, що складаються з клітин. Ще далі в узагальненнях пішов французький вчений Ж. Б. Ламарк (1809), який поширив ідею Бріссо-Мірбе про клітинну будову та тваринні організми.
На початку ХІХ ст. робляться спроби вивчення внутрішнього вмісту клітини. У 1825 р. чеський учений Я. Пуркіне відкрив ядро в яйцеклітині птахів. У 1831 р. англійський ботанік Р. Броун упершеописав ядро в клітинах рослин, а 1833 р. він дійшов висновку, що ядро є обов'язковою частиною рослинної клітини. Таким чином, в цей час змінюється уявлення про будову клітин: головним в організації клітин стала вважатися не клітинна стінка, а її вміст.
Численні спостереження щодо будови клітини, узагальнення накопичених даних дозволили німецькому зоологу Т. Шванну в 1839 р. зробити ряд узагальнень, які згодом назвали клітинною теорією. Він показав, що клітини рослин та тварин принципово подібні між собою.
Подальший розвиток клітинної теорії отримав у роботах Р. Вірхова (1858), який припустив, що клітини утворюються з попередніх материнських клітин. У 1874 р. українським ботаніком І. Д. Чистяковим, а 1875 р. польським ботаніком Е. Страсбургером було відкрито поділ клітини - мітоз і, таким чином, підтвердилося припущення Р. Вірхова.
Створення клітинної теорії стало найважливішою подією в біології, одним із вирішальних доказів єдності живої природи. Клітинна теорія справила значний вплив в розвитку біології, послужила фундаментом у розвиток таких дисциплін, як ембріологія, гістологія і фізіологія. Вона дала основи розуміння життя, індивідуального розвитку, пояснення еволюційної зв'язку між організмами.
Клітинна теорія включає такі основні положення:
•1. Клітина - елементарна одиниця живого, здатна до самооновлення, саморегуляції та самовідтворення, є одиницею будови, функціонування та розвитку всіх живих організмів.
•2. Клітини всіх живих організмів гомологічні за будовою, подібні до хімічного складу та основних проявів життєдіяльності.
•3. Розмноження клітин відбувається шляхом розподілувихідної материнської клітини.
•4. У багатоклітинному організмі клітини спеціалізуються за функціями та утворюють тканини, з яких побудовані органи та системи органів, пов'язані між собою міжклітинними, гуморальними та нервовими формами регуляції.