План:

1.       Історія вивчення клітини.

2.       Загальні уявлення про клітину. Положення сучасної клітинної теорії.

3.       Методи цитологічних досліджень.

4.       Загальна характеристика  будови клітин прокаріот та еукаріот.

Література: Загальна біологія: Підруч./ М.Є. Кучеренко та інш. 1998. с. 42-82

1. Світ клітин, не видимий неозброєним оком, лишався повністю невідомим до середини XVII ст., поки люди не навчилися шліфувати лінзи та використовувати їх для розширення можливостей зору.

Одним із перших творців мікроскопа був англієць Роберт Гук — фізик, метеоролог, біолог, інженер, архітектор. У 1665 р. він видав альбом малюнків під назвою «Макрографія», у якому були представлені його спостереження під мікроскопом. Серед них був і тонкий зріз тканини дерева, структура якого нагадувала стільники, чітке й правильне розташування «мікроскопічних пор», або «клітин».

Гук використовував слово «клітини» у його справжньому значенні, маючи на увазі маленькі камери на зразок чернечих келій. Це слово закріпилося в науці, набувши зовсім іншого значення.

Одним з обдарованих сучасників Гука був голландець Антоні ванн Левенгук, який створив понад двісті мікроскопів власної особливої конструкції. Вони складалися з невеликої скляної кульки, вставленої у мідну пластинку. Тримаючи такий пристрій поблизу ока і розглядаючи крізь кульку різні предмети, закріплені на кінчику голки, Левенгук домігся збільшення об’єктів у 270 разів і зробив видатні відкриття. Заслуговує на подив той факт, що Левенгуку вдалося побачити навіть бактерії, які він замалював із такою точністю, що фахівці й сьогодні можуть їх розпізнати.

Роберт Броун у 1833 р. відкрив у клітині ядро. Після 1825 р. Ян Пуркіньє розробив ефективні методики приготування та фарбування препаратів для мікроскопічної техніки. Поліпшення чіткості зображення мало такі важливі наслідки, що вже за кілька років можна було сформулювати загальну теорію, згідно з якою всі рослини й тварини складаються з клітин.

У середині ХІХ ст. клітинна теорія стала загальновизнаною і послужила основою для науки про клітину — цитології. До кінця ХІХ ст. було відкрито багато компонентів клітин. Учені описали їх і дали їм назви.

Але в 1945 р. цитологи вперше зазирнули до клітини за допомогою електронного мікроскопа та побачили багато невідомих раніше структур.

Отже, вирішальна роль у розвитку цитології належить новим відкриттям в інших науках, зокрема у фізиці. Прогрес у цитології був неможливим до появи нових технічних засобів, наприклад електронного мікроскопа.

2. Першим приладом, який дав змогу вивчати клітини, був світловий (оптич­ний) мікроскоп. Методи досліджень з використанням цього приладу називають світловою мікроскопією. За допомо­гою цих методів можна вивчати загальний план будови клітини та окремих її органел, розміри яких не менші ніж 200 нм.

Деякі органели малих розмірів (наприклад, рибосоми), а також детальну будову плазматичних мембран відкрито і вивчено лише за допомогою електронного мікроскопа, винайденого в першій половині XX сторіччя. За принципом конструкції електрон­ний мікроскоп подібний до світлового, але замість потоку променів світла в магнітному полі від катода до анода рухається потік елек­тронів, який прискорюється високою різницею потенціалів між полю­сами. Електронна мікроскопія здатна збільшу­вати зображення об'єктів у сотні тисяч разів (до 500 000 і більше).

Методом растрової (скануючої) електронної мікроскопії мож­ливе вивчення структури поверхні клітин, окремих органел тощо.

Живі клітини досліджують методом прижиттєвого вивчення. Під світловим мікроскопом спостерігають загальну будову клітин або певні процеси їхньої життєдіяльності (рух клітини, переміщен­ня цитоплазми, поділ тощо).

Щоб з'ясувати місця та перебіг тих чи інших біохімічних проце­сів у клітині, застосовують метод мічених атомів: до клітини вво­дять речовину, в якій один із атомів певного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом (найчастіше використовують ізотопи вуглецю, фосфору, азоту, кисню). За допомогою особливих прила­дів, здатних фіксувати ці ізотопи, можна прослідкувати за міграцією цих речовин у клітині, їхніми перетвореннями, виявити лока­лізацію і характер біохімічних процесів.

Для вивчення окремих клітинних структур застосовують метод центрифугування. Клітини попередньо подрібнюють і в особливих пробірках поміщають у центрифугу (прилад, здатний розвивати швидкі оберти). Оскільки різні клітинні структури мають неоднако­ву щільність, вони при дуже швидких обертах центрифуги осідати­муть шарами: щільніші органели - швидше і тому опиняться знизу, а менш щільні - зверху. Ці шари розділяють і вивчають окремо.

Смотри урок Методы цитологии. Клеточная теория онлайн:

3. Клітина - основна структур­но-функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна біо­логічна система. Виняток становлять віруси, які є неклітинними формами життя. На клітинному рівні повністю проявляються всі ос­новні риси життя: обмін речовин та енергії, здатність до розмножен­ня, збереження й передача спадкової інформації нащадкам тощо.

Розрізняють одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організ­ми. Одноклітинний організм є водночас і самостійним цілісним організмом. Колоніальні організми складаються з бага­тьох клітин одного чи кількох типів. Кожна з цих клітин здебільшого функціонує незалежно від інших (живлення, розмноження тощо).

У багатоклітинних організмах клітини тісно взаємодіють між собою: вони відрізняються за будовою та функціями (спеціа­лізація клітин) й утворюють тканини, органи та системи органів. Багатоклітинний організм діє як єдине ціле, а клітини є його еле­ментарними складовими частинами (компонентами).

На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія вклю­чає такі положення:

—         клітина — елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

—         клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів по­дібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, ос­новними проявами життєдіяльності;

—         кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмно­ження материнської шляхом поділу;

—         у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї кліти­ни - зиготи, спори тощо, різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утво­рюють тканини;

—         із тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальним та імунним системам регуляції.

4. Будь-яка клітина склада­ється з поверхневого апарату, цитоплазми, органел та інших вну­трішньоклітинних структур.

Поверхневий апарат клітини утворений плазматичною мем­браною, надмембранними і підмембранними структурами. Він об­межує внутрішній вміст клітини, захищає його від впливів зовніш­нього середовища, через нього здійснюється обмін речовин між клітиною та довкіллям. Поверхневий апарат клітин у різних груп організмів має істотні відмінності. Так, до складу надмембранного комплексу клітин бактерій, рослин і грибів входить клітинна стінка, а тваринних клітин — глікокалікс.

Цитоплазма — це внутрішнє середовище клітини, що міститься між плазматичною мембраною і ядром. Вона являє собою колоїд­ний розчин органічних і мінеральних речовин. В цитоплазмі певним чином розташовані клітинні структури (мембрани, органели, цитоскелет, включення тощо).

Органели - це постійні клітинні структури, які, виконуючи певні функції, забезпечують процеси життєдіяльності клітини (травлен­ня, рух, зберігання та передачу спадкової інформації, синтез орга­нічних сполук, їхній транспорт тощо). Органелами клітин рослин, тварин і грибів є ядро, ендоплазматична сітка, рибосоми, лізосоми, клітинний центр, клітинні мембрани, різні типи вакуолей, джгути­ки, війки, псевдоподії (несправжні ніжки), мікротрубочки, мікрониточки, мітохондрії, пластиди тощо. Одні з них укриті подвійною мембраною (ядро, хлоропласти, мітохондрії), інші - однією (вакуолі, лізосоми, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі) або взагалі не мають мембранної оболонки (рибосоми, мік­ротрубочки).

Клітинні мембрани - це тоненькі плівки (6-10 нм завтовшки) ліпопротеїдної природи (комплексні сполуки ліпідів з білками, крім яких у складі мембран можуть бути і глікопротеїди — вуглеводи, зв'язані з білками). Клітини вкриті плазматичною мембраною, яка входить до складу поверхневого апарату. Клітинні мембрани оточують більшу частину органел.

Цитоскелет - це система мікротрубочок і мікрониточок, яка слу­гує опорою клітини і бере участь у її русі.

Включення - це запасні сполуки або продукти обміну речовин. Вони розташовані в цитоплазмі у вигляді крапельок ліпідів чи твер­дих кульок (гранул) крохмалю, глікогену та інших полісахаридів або білків. Є включення у вигляді кристалів (наприклад, солі щав­левої кислоти в клітинах пагонів щавлю).

Смотри урок Сходства и различия в строении клеток растений, животных, грибов онлайн:

За рівнем організації розрізняють прокаріотичні та еукаріотичні клітини.

Прокаріоти (від лат. про — перед, замість і грец. каріон — ядро) — окреме надцарство організмів, до якого належать різні групи бакте­рій та ціанобактерії (синьо-зелені водорості).

Клітини прокаріот прості за будовою: вони не мають ядра, плас­тид, мітохондрій, комплексу Гольджі, ендоплазматичної сітки, клі­тинного центру, лізосом, вакуолей. До поверхневого апарату прокаріот входять плазматична мембрана, клітинна стінка, іноді - ще й слизова капсула.

У цитоплазмі прокаріот містяться рибосоми, різноманітні вклю­чення, одна чи дві ядерні ділянки (нуклеоїди) зі спадковим мате­ріалом — кільцевою молекулою ДНК, що прикріплена у певному місці до внутрішньої поверхні плазматичної мембрани.

Рибосоми прокаріот подібні за будовою до рибосом, розташова­них у цитоплазмі еукаріотичних клітин, але дрібніші за розмірами. В клітинах ціанобактерій виявлені хроматофори - кулясті мембранні структури, в яких знаходяться фотосинтезуючі пігменти.

У клітин деяких прокаріот є органели руху — один, кілька або ба­гато джгутиків, що лише зовні нагадують джгутики еукаріотичних клітин, їхня будова значно простіша: вони складаються лише з однієї молекули специфічного білка, що має трубчасту будову.

Клітини прокаріот мають дрібні розміри (не перевищують 30 мкм, а є види з клітинами діаметром близько 0,2 мкм). Більшість прокаріот — одноклітинні організми, багатоклітинних видів серед них немає, хоча відомі колоніальні форми. Скупчення клітин прокаріот можуть мати вигляд ниток, грон тощо. Іноді такі скупчення оточені загальною слизовою оболонкою — капсулою. Форма клітин прокаріот різноманітна: куляста (коки), паличко­подібна (бацили), комоподібна (вібріони), у вигляді спіральне за­крученої палички (спіліли) тощо.

Еукаріоти (від грец. еу — повністю, добре) — це рослини, гриби, тварини. Клітини цих організмів мають сформоване ядро, хоча деякі з них (ситоподібні трубки вищих рослин, еритроцити та тром­боцити більшості ссавців тощо) у процесі свого розвитку його втра­чають. Цитоплазма клітин еукаріот поділена клітинними мембра­нами на окремі функціональні ділянки - компартменти і містить різноманітні органели (мітохондрії, пластиди, ендоплазматичну сіт­ку, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі, клітинний центр тощо). Процес поділу клітин еукаріот набагато складніший, ніж у прокарі­от і, як правило, супроводжується утворенням особливого веретена поділу, що забезпечує точний розподіл спадкової інформації між до­чірніми клітинами (непрямий поділ, або мітоз). Серед еукаріот є од­ноклітинні, колоніальні та багатоклітинні форми.

Смотри урок Сходство и различия прокариотических и эукариотических клеток онлайн: