Цитология
Методы исследования клетки
- Микроскопия.
- Световая микроскопия занимается изучением клеток с помощью светового микроскопа. С помощью этого метода были впервые описаны сами клетки,
а также некоторые их структурные компоненты: ядро, оболочка, крупные
органоиды, включения. - Электронная микроскопия используется с 30-х годов XX в., когда был изобретен электронный микроскоп, дающий увеличение до 106раз. С помощью этого микроскопа изучают строение мельчайших структур клетки, в том числе отдельных органелл и мембран.
- Фазово-контрастная микроскопия используется для исследования прозрачных бесцветных объектов (в том числе живых клеток). При прохождении через такую среду световые волны смещаются на величину, определяемую толщиной материала и скоростью проходящего через него света. Фазово-контрастный микроскоп преобразует эти сдвиги в черно-белое изображение.
- Дифференцированное центрифугирование основано на том, что различные клеточные структуры имеют разную плотность и массу. При очень быстром вращении в приборе (ультрацентрифуге) органоиды тонко измельченных клеток
выпадают в осадок из раствора, располагаясь слоями в соответствии со своей плотностью. Эти слои разделяют и изучают. Скорость осаждения частиц при центрифугировании характеризует константа седиментации, обозначаемая латинской буквой S. - Авторадиография (метод меченых атомов) — метод, позволяющий анализировать локализацию в клетках веществ, меченных радиоактивными изотопами. Так выявляют места синтеза веществ, состав белков, пути внутриклеточного транспорта.
- Рентгеноструктурный анализ — изучение клетки с помощью рентгеновских
лучей. - Хроматография используется для разделения и анализа смесей веществ. Она основана на распределении веществ между неподвижной и подвижной фазами: через неподвижную фазу пропускают подвижную, содержащую анализируемую смесь. Благодаря этому смесь разделяется на определенные зоны, содержащие то или иное чистое вещество. Метод применяется при исследовании жидкостей организма, при диагностике отравлений, при определении гормонов и т. д.
Клеточная теория
Клетка — мельчайшая структура, способная к самовоспроизведению. Термин «клетка» был введен Р. Гуком в 1665 г. Рассматривая пробку бузины, он обнаружил в ней ячейки, которые и назвал «клетками» (хотя сам Гук видел не клетки, а их оболочки). Микроскоп был изобретен братьями Янсенами в XVII в. и усовершенствован Антони ван Левенгуком (его микроскопы давали увеличение в 270—300 раз). Он открыл простейших и описал клетки животных (эритроциты).
В 1838—1839 гг. ботаником М. Шлейденом и физиологом Т. Шванном была создана клеточная теория. Ее суть заключалась в том, что основным структурным элементом всех живых организмов (растений и животных) является клетка. Через 20 лет Р. Вирхов предложил еще одно положение теории: «клетка происходит только из клетки».
Основные современные положения:
- клетка — элементарная живая система; основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов;
- клетки различных тканей организма и клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу;
- новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток;
- рост и развитие любого многоклеточного организма есть следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.
Молекулярный состав клетки
Химические элементы, входящие в состав клеток и выполняющие какие-либо функции, называются биогенными. По содержанию элементы, входящие в состав клетки, делятся на три группы:
- макроэлементы, составляющие основную массу клетки — 99%. Из них 98% приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород. Также к этой группе относятся калий, кальций, натрий, магний, железо, фосфор, хлор, сера. В основном они выполняют структурные функции;
- микроэлементы — к ним относятся в основном ионы, входящие в состав ферментов, гормонов и других веществ. Их концентрация колеблется от 0,001 до 0,000001% (бор, медь, цинк, йод, фтор и т. д.);
- ультрамикроэлементы — их концентрация не превышает 10–6%, а физиологическая роль не выявлена.