طبق نظریه سلولی، سلول های همه موجودات شبیه هم هستند. نظریه سلولی توسعه بیشتر دانش سیتولوژیکی

نظریه سلولی- مهمترین تعمیم بیولوژیکی که بر اساس آن همه موجودات زنده از سلول تشکیل شده اند. مطالعه سلول ها پس از اختراع میکروسکوپ امکان پذیر شد. برای اولین بار، ساختار سلولی گیاهان (برشی از چوب پنبه) توسط دانشمند انگلیسی، فیزیکدان R. Hooke، که اصطلاح "سلول" را نیز پیشنهاد کرد (1665) کشف شد. دانشمند هلندی Antonie van Leeuwenhoek اولین کسی بود که گلبول‌های قرمز مهره‌داران، اسپرم‌ها، ریزساختارهای مختلف سلول‌های گیاهی و حیوانی، موجودات تک سلولی مختلف از جمله باکتری‌ها و غیره را توصیف کرد.

در سال 1831، انگلیسی R. Brown یک هسته را در سلول ها کشف کرد. در سال 1838، M. Schleiden گیاه شناس آلمانی به این نتیجه رسید که بافت های گیاهی از سلول تشکیل شده است. جانورشناس آلمانی T. Schwann نشان داد که بافت های حیوانی نیز از سلول تشکیل شده است. در سال 1839، کتاب T. Schwann "مطالعات میکروسکوپی در مورد مطابقت در ساختار و رشد حیوانات و گیاهان" منتشر شد، که در آن او ثابت کرد که سلول های حاوی هسته، اساس ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده را نشان می دهند. مفاد اصلی نظریه سلولی تی شوان را می توان به صورت زیر فرموله کرد.

1. سلول واحد ساختاری اساسی همه موجودات زنده است.
2. سلول های گیاهی و جانوری مستقل و از نظر منشأ و ساختار با یکدیگر همولوگ هستند.

M. Schdeiden و T. Schwann به اشتباه معتقد بودند که نقش اصلی در سلول متعلق به غشاء است و سلولهای جدید از ماده بی ساختار بین سلولی تشکیل می شوند. متعاقباً توضیحات و اضافاتی به نظریه سلولی توسط دانشمندان دیگر داده شد.

در سال 1827، آکادمی آکادمی علوم روسیه K.M. بائر، با کشف تخمک های پستانداران، ثابت کرد که همه موجودات رشد خود را از یک سلول، که یک تخم بارور شده است، آغاز می کنند. این کشف نشان داد که سلول نه تنها یک واحد ساختار، بلکه واحد رشد همه موجودات زنده است.

در سال 1855، پزشک آلمانی R. Virchow به این نتیجه رسید که یک سلول تنها می تواند از سلول قبلی با تقسیم آن ایجاد شود.

در سطح کنونی توسعه زیست شناسی اصول اولیه تئوری سلولیرا می توان به صورت زیر نشان داد.

1. سلول یک سیستم زندگی ابتدایی، واحدی از ساختار، فعالیت زندگی، تولید مثل و رشد فردی موجودات است.
2. سلول های همه موجودات زنده از نظر ساختار و ترکیب شیمیایی مشابه هستند.
3. سلول های جدید تنها با تقسیم سلول های از قبل موجود به وجود می آیند.
4. ساختار سلولی موجودات دلیلی بر وحدت منشأ همه موجودات زنده است.

انواع سازماندهی سلولی

دو نوع سازمان سلولی وجود دارد: 1) پروکاریوتی، 2) یوکاریوتی. آنچه در هر دو نوع سلول مشترک است این است که سلول ها توسط غشاء محدود می شوند، محتویات داخلی توسط سیتوپلاسم نشان داده می شود. سیتوپلاسم حاوی اندامک ها و آخال ها است. ارگانوئیدها- اجزای دائمی و لزوماً موجود سلول که عملکردهای خاصی را انجام می دهند. اندامک ها ممکن است توسط یک یا دو غشاء ( اندامک های غشایی ) محصور شوند یا با غشاء محدود نشوند ( اندامک های غیر غشایی ). شامل ها- اجزای غیر دائمی سلول که رسوبات موادی هستند که به طور موقت از متابولیسم یا محصولات نهایی آن حذف می شوند.

جدول تفاوت های اصلی بین سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی را فهرست می کند.

پروکاریوت ها شامل باکتری ها، یوکاریوت ها شامل گیاهان، قارچ ها و حیوانات هستند. موجودات زنده می توانند از یک سلول (پروکاریوت ها و یوکاریوت های تک سلولی) یا از سلول های متعدد (یوکاریوت های چند سلولی) تشکیل شوند. در موجودات چند سلولی، تخصصی شدن و تمایز سلول ها و همچنین تشکیل بافت ها و اندام ها اتفاق می افتد.

1) سلول های جدید فقط از سلول های باکتریایی تشکیل می شوند.
2) سلول های جدید فقط در نتیجه تقسیم سلول های اصلی تشکیل می شوند.
3) سلول های جدید از یک سلول قدیمی تشکیل می شوند
4) سلول های جدید با تقسیم ساده به نصف تشکیل می شوند.
A2. ریبوزوم حاوی
1) DNA 2) mRNA 3) r-RNA 4) t-RNA
A3. لیزوزوم ها در سلول ها تشکیل می شوند
1) شبکه آندوپلاسمی 2) میتوکندری 3) مرکز سلولی 4) کمپلکس گلژی
A4. برخلاف کلروپلاست ها، میتوکندری ها
1) غشای دوگانه دارند 2) DNA خود را دارند 3) گرانا دارند 4) کریستا دارند
A5. مرکز سلولی در یک سلول چه عملکردی را انجام می دهد؟
1) در تقسیم سلولی شرکت می کند 2) نگهبان اطلاعات ارثی است
3) مسئول بیوسنتز پروتئین است 4) مرکز سنتز الگوی RNA ریبوزومی است.
A6. لیزوزوم ها در یک سلول چه عملکردی دارند؟
1) پلیمرهای زیستی را به مونومرها تجزیه می کند 2) اکسید کردن گلوکز به دی اکسید کربن و آب
3) سنتز مواد آلی را انجام دهید 4) سنتز پلی ساکاریدها را از گلوکز انجام دهید
A7. پروکاریوت ها موجوداتی هستند که فاقد آن هستند
1) سیتوپلاسم 2) هسته 3) غشاء 4) DNA
A8. ارگانیسم هایی که برای زندگی به اکسیژن نیاز ندارند، نامیده می شوند:
1) بی هوازی ها 2) یوکاریوت ها 3) هوازی ها 4) پروکاریوت ها
A9. تجزیه کامل اکسیژن مواد (مرحله سوم متابولیسم انرژی) در موارد زیر رخ می دهد:
1) میتوکندری 2) لیزوزوم 3) سیتوپلاسم 4) کلروپلاست
A10. مجموعه ای از واکنش ها برای سنتز بیولوژیکی مواد در یک سلول است
1) تجزیه 2) جذب 3) گلیکولیز 4) متابولیسم
A11. ارگانیسم ها، مواد آلی از محیط خارجی، نامیده می شوند:
1) هتروتروف ها 2) ساپروفیت ها 3) فتوتروف ها 4) اتوتروف ها
A12. فتولیز آب در سلول رخ می دهد
1) میتوکندری 2) لیزوزوم 3) کلروپلاست 4) شبکه آندوپلاسمی
A13. در طی فتوسنتز، اکسیژن در نتیجه تولید می شود
1) فتولیز آب 2) تجزیه دی اکسید کربن 3) تجزیه گلوکز 4) سنتز ATP
A14. ساختار اولیه یک مولکول پروتئین که توسط توالی نوکلئوتیدی mRNA تعیین می شود،
در این فرآیند شکل گرفته است
1) ترجمه 2) رونویسی 3) تکرار مجدد 4) دناتوراسیون
A15. بخشی از DNA که اطلاعات مربوط به توالی اسیدهای آمینه در اولیه را رمزگذاری می کند
ساختار پروتئین نامیده می شود:
1) ژن 2) سه قلو 3) نوکلئوتید 4) کروموزوم
A16. فرآیند تقسیم سلول های سوماتیک با حفظ مجموعه دیپلوئیدی کروموزوم ها انجام می شود
1) رونویسی 2) ترجمه 3) تولید مثل 4) میتوزA17. کدام سه گانه روی DNA با کدون UGC در mRNA مطابقت دارد؟
1) TGC 2) AGC 3) TCG 4) ACG
A18. تخریب پوشش هسته ای و تشکیل دوک شکافت رخ می دهد
1) آنافاز 2) تلوفاز 3) پروفاز 4) پرومتافاز
A19. تکثیر همه اندامک ها در آن اتفاق می افتد
1) آنافاز 2) تلوفاز 3) اینترفاز 4) متافاز
در وظایف B1-B2، سه پاسخ صحیح از شش پاسخ پیشنهادی را انتخاب کنید. پاسخ را در فرم بنویسید
دنباله ای از اعداد 2 امتیاز برای یک کار به درستی انجام شده است
در 1. از ویژگی های پیشنهادی، مواردی را انتخاب کنید که به میتوکندری مربوط می شوند
1) حاوی DNA 4) کلیه فرآیندهای سنتز پروتئین، متابولیسم و ​​انرژی را تنظیم می کند
2) شرکت در سنتز پروتئین 5) سنتز مواد آلی از غیر آلی
3) پوشیده شده با دو غشاء 6) غشای داخلی دارای برجستگی است - cristae
در 2. اتوتروف ها در مقابل هتروتروف ها
1) مواد آلی را سنتز کنید 4) از انرژی خورشیدی استفاده کنید
2) جذب مواد آلی از خارج 5) حاوی کلروپلاست
3) از موجودات مرده تغذیه کنید 6) از موجودات زنده وجود داشته باشید

پاسخ

سلول ها در سال 1665 توسط R. Hooke کشف شد. نظریه سلولی، یکی از بزرگترین اکتشافات قرن نوزدهم، در سال 1838 توسط دانشمندان آلمانی M. Schleiden و T. Schwann فرموله شد و بعدها توسط R. Virchow توسعه و تکمیل شد. نظریه سلولی شامل موارد زیر است:

1. سلول کوچکترین واحد موجودات زنده است.

2. سلول های موجودات مختلف ساختار مشابهی دارند که نشان دهنده وحدت طبیعت زنده است.

3. تکثیر سلولی با تقسیم سلول اصلی و مادر اتفاق می‌افتد.

4. ارگانیسم های چند سلولی شامل مجموعه های پیچیده ای از سلول ها و مشتقات آنها هستند که با کمک مکانیسم های تنظیم کننده عصبی، هومورال و ایمنی در سیستم های بافت ها و اندام ها و دومی به یک ارگانیسم کامل متحد می شوند.

نظریه سلول مفهوم سلول را به عنوان کوچکترین واحد ساختاری، ژنتیکی و عملکردی موجودات جانوری و گیاهی متحد کرد. او بیولوژی و پزشکی را با درک قوانین کلی ساختار موجودات زنده مسلح کرد.

اندازه گیری طول مورد استفاده در سیتولوژی

1 میکرومتر (میکرو متر) - 10-3 میلی متر (10-6 متر)

1 نانومتر (نانومتر) - 10-3 η (10-9 متر)

1 A (آمستروم) - 0.1 نانومتر (10-10 متر)

سازماندهی کلی سلولهای جانوری

تمام سلول های بدن انسان و حیوان دارای یک طرح ساختاری مشترک هستند. آنها شامل سیتوپلاسمو هسته هاو توسط غشای سلولی از محیط جدا می شوند.

بدن انسان تقریباً از 1013 سلول تشکیل شده است که به بیش از 200 نوع تقسیم می شود. بسته به تخصص عملکردی آنها، سلول های مختلف بدن می توانند به طور قابل توجهی از نظر شکل، اندازه و ساختار داخلی متفاوت باشند. در بدن انسان سلول های گرد (سلول های خون)، مسطح، مکعبی، منشوری (اپیتلیال)، دوکی شکل (عضله)، فرآیندی (عصبی) وجود دارد. اندازه آنها از 4-5 میکرون (سلول های گرانول مخچه و لنفوسیت های کوچک) تا 250 میکرون (تخمک) متغیر است. طول فرآیندهای برخی از سلول های عصبی بیش از 1 متر است (در نورون های نخاع که فرآیندهای آن تا نوک انگشتان دست و پا گسترش می یابد). علاوه بر این، شکل، اندازه و ساختار داخلی سلول ها همیشه با عملکردهایی که انجام می دهند مطابقت دارد.

اجزای ساختاری یک سلول

سیتوپلاسم- بخشی از سلول از محیط جدا شده است غشای سلولیو از جمله هیالوپلاسم, اندامک هاو شمول.

تمام غشاهای سلولی دارای یک طرح ساختاری کلی هستند که در مفهوم خلاصه می شود غشای بیولوژیکی جهانی(شکل 2-1A).

غشای بیولوژیکی جهانیتوسط یک لایه دوگانه از مولکول های فسفولیپید با ضخامت کلی 6 میکرون تشکیل شده است. در این حالت، دم های آبگریز مولکول های فسفولیپید به سمت داخل، به سمت یکدیگر، و سرهای آب دوست قطبی به سمت خارج از غشاء، به سمت آب می چرخند. لیپیدها خواص فیزیکوشیمیایی اساسی غشاها، به ویژه غشاها را فراهم می کنند سیالیتدر دمای بدن در داخل این دولایه لیپیدی پروتئین ها قرار گرفته اند. آنها تقسیم می شوند انتگرال(در کل دو لایه لیپیدی نفوذ کند)، نیمه انتگرال(تا نیمی از دولایه لیپیدی نفوذ کند)، یا سطح (که در سطح داخلی یا خارجی دو لایه لیپیدی قرار دارد).

برنج. 2-1. ساختار غشای بیولوژیکی (A) و غشای سلولی (B).

1. مولکول لیپید.

2. دولایه لیپیدی.

3. پروتئین های انتگرال.

4. پروتئین های نیمه انتگرال.

5. پروتئین های محیطی.

6. گلیکوکالیکس.

7. لایه زیر غشایی.

8. میکروفیلامنت ها.

9. میکروتوبول ها.

10. میکروفیبریل ها.

11. مولکول های گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدها.

(به گفته O.V. Volkova، Yu.K. Eletsky).

در این حالت، مولکول‌های پروتئین در یک الگوی موزاییک در دولایه لیپیدی قرار دارند و به دلیل سیال بودن غشاها می‌توانند مانند کوه‌های یخ در «دریای چربی» شناور شوند. این پروتئین ها با توجه به عملکردشان می توانند ساختاری(حفظ ساختار غشایی خاص)، گیرنده(شکل گیرنده برای مواد فعال بیولوژیکی)، حمل و نقل(انتقال مواد از طریق غشا) و آنزیمی(کاتالیز واکنش های شیمیایی خاص). این در حال حاضر شناخته شده ترین است مدل موزاییک سیالغشای بیولوژیکی در سال 1972 توسط سینگر و نیکلسون پیشنهاد شد.

غشاها یک عملکرد مرزبندی را در سلول انجام می دهند. آنها سلول را به بخش هایی تقسیم می کنند که در آن فرآیندها و واکنش های شیمیایی می توانند مستقل از یکدیگر رخ دهند. به عنوان مثال، آنزیم های هیدرولیتیک تهاجمی لیزوزوم ها، که قادر به تجزیه اکثر مولکول های آلی هستند، توسط یک غشاء از بقیه سیتوپلاسم جدا می شوند. اگر از بین برود، خود هضم و مرگ سلولی رخ می دهد.

با داشتن یک طرح ساختاری کلی، غشاهای سلولی بیولوژیکی مختلف از نظر ترکیب شیمیایی، سازماندهی و خواص، بسته به عملکرد ساختارهایی که تشکیل می دهند، متفاوت هستند.

سلول ها واحدهای ساختاری موجودات هستند. این اصطلاح اولین بار توسط رابرت هوک در سال 1665 استفاده شد. در قرن نوزدهم، با تلاش بسیاری از دانشمندان (به ویژه ماتیاس شلیدن و تئودور شوان)، نظریه سلولی توسعه یافت. مفاد اصلی آن عبارت بود از:

سلول واحد اساسی ساختار و رشد همه موجودات زنده است.

سلول های همه موجودات از نظر ساختار، ترکیب شیمیایی و تظاهرات اساسی فعالیت زندگی مشابه هستند.

هر سلول جدید در نتیجه تقسیم سلول اصلی (مادر) تشکیل می شود.

در ارگانیسم‌های چند سلولی، سلول‌ها در عملکردی که انجام می‌دهند تخصص دارند و بافت‌ها را تشکیل می‌دهند. اندام‌ها از بافت‌هایی تشکیل شده‌اند که از نزدیک به هم مرتبط هستند و تابع سیستم‌های تنظیمی هستند.

تقریباً تمام بافت های موجودات چند سلولی از سلول تشکیل شده است. از سوی دیگر، قالب‌های لجن از یک توده سلولی جدا نشده با هسته‌های فراوان تشکیل شده‌اند. عضله قلب حیوانات نیز به روشی مشابه ساخته شده است. تعدادی از ساختارهای بدن (صدف ها، مرواریدها، اساس معدنی استخوان ها) نه توسط سلول ها، بلکه توسط محصولات ترشح آنها تشکیل می شوند.

موجودات کوچک ممکن است فقط از صدها سلول تشکیل شده باشند. بدن انسان شامل 1014 سلول است. کوچکترین سلولی که در حال حاضر شناخته شده است اندازه 0.2 میکرون دارد، بزرگترین آن - یک تخمک بارور نشده از apyornis - حدود 3.5 کیلوگرم وزن دارد. اندازه معمولی سلول های گیاهی و حیوانی بین 5 تا 20 میکرون است. علاوه بر این، معمولاً هیچ رابطه مستقیمی بین اندازه موجودات و اندازه سلول های آنها وجود ندارد.

70 تا 80 درصد توده سلولی آب است.

برای حفظ غلظت مورد نیاز مواد، سلول باید به طور فیزیکی از محیط خود جدا شود. در عین حال، فعالیت حیاتی بدن متابولیسم شدید بین سلول ها را شامل می شود. نقش یک مانع بین سلول ها توسط غشای پلاسما ایفا می شود.

ساختار درونی یک سلول مدتهاست که برای دانشمندان یک رمز و راز بوده است. اعتقاد بر این بود که غشاء پروتوپلاسم را محدود می کند - نوعی مایع که در آن تمام فرآیندهای بیوشیمیایی اتفاق می افتد. به لطف میکروسکوپ الکترونی، راز پروتوپلاسم فاش شد و اکنون مشخص شده است که در داخل سلول سیتوپلاسم وجود دارد که اندامک های مختلفی در آن وجود دارد و مواد ژنتیکی به شکل DNA عمدتاً در هسته (در یوکاریوت ها) جمع آوری شده است. .

ساختار سلولی یکی از اصول مهم طبقه بندی موجودات است. در پاراگراف‌های بعدی ابتدا ساختارهای مشترک سلول‌های گیاهی و جانوری، سپس ویژگی‌های مشخصه سلول‌های گیاهی و موجودات پیش هسته‌ای را بررسی خواهیم کرد. این بخش با نگاهی به اصول تقسیم سلولی به پایان می رسد.

سیتولوژی مطالعه سلول ها است.

آنتونی ون لیوونهوک کشف کرد که ماده درون سلول به روش خاصی سازماندهی شده است. او اولین کسی بود که هسته های سلولی را کشف کرد. در این سطح، ایده سلول بیش از 100 سال دوام آورد.

مطالعه سلول در دهه 1830 با ظهور میکروسکوپ های بهبود یافته تسریع شد. در سال های 1838-1839، ماتیاس شلیدن، گیاه شناس و تئودور شوان، آناتومیست، تقریباً به طور همزمان ایده ساختار سلولی بدن را مطرح کردند. T. Schwann اصطلاح "نظریه سلولی" را ابداع کرد و این نظریه را به جامعه علمی معرفی کرد. ظهور سیتولوژی ارتباط نزدیکی با ایجاد نظریه سلولی دارد - وسیع ترین و اساسی ترین تعمیم بیولوژیکی. طبق نظریه سلولی، همه گیاهان و جانوران از واحدهای مشابه تشکیل شده اند - سلول هایی که هر یک از آنها تمام ویژگی های یک موجود زنده را دارند.

مهمترین نکته افزوده شده به نظریه سلولی بیانیه طبیعت شناس مشهور آلمانی رودولف ویرچو بود که هر سلول در نتیجه تقسیم سلول دیگر تشکیل می شود.

در دهه 1870 دو روش تقسیم سلولی یوکاریوتی کشف شد که بعداً میتوز و میوز نامیده شد. در حال حاضر 10 سال پس از این، امکان تعیین ویژگی های اصلی ژنتیکی این نوع تقسیم بندی وجود داشت. مشخص شد که قبل از میتوز، کروموزوم ها دو برابر می شوند و به طور مساوی بین سلول های دختر توزیع می شوند، به طوری که سلول های دختر همان تعداد کروموزوم را حفظ می کنند. قبل از میوز، کروموزوم ها نیز دو برابر می شوند، اما در تقسیم اول (کاهشی)، کروموزوم های دو کروماتید به قطب های سلول واگرا می شوند، به طوری که سلول هایی با مجموعه هاپلوئید تشکیل می شوند، تعداد کروموزوم های موجود در آنها نصف کروموزوم های سلول مادر است. مشخص شد که تعداد، شکل و اندازه کروموزوم ها - کاریوتیپ - در تمام سلول های جسمی جانوران یک گونه معین یکسان است و تعداد کروموزوم ها در گامت ها نصف آن است. پس از آن، این اکتشافات سیتولوژیکی اساس نظریه کروموزومی وراثت را تشکیل دادند.

سیتولوژیعلم سلول ها - واحدهای ساختاری و عملکردی تقریباً همه موجودات زنده

در یک ارگانیسم چند سلولی، تمام تظاهرات پیچیده حیات از فعالیت هماهنگ سلول های سازنده آن ناشی می شود. وظیفه سیتولوژیست این است که تعیین کند یک سلول زنده چگونه ساخته می شود و چگونه عملکردهای طبیعی خود را انجام می دهد. پاتومورفولوژیست ها نیز سلول ها را مطالعه می کنند، اما به تغییراتی که در سلول ها در طول بیماری یا پس از مرگ رخ می دهد علاقه مند هستند. علیرغم این واقعیت که دانشمندان مدت ها پیش داده های زیادی در مورد توسعه و ساختار حیوانات و گیاهان جمع آوری کرده بودند، تنها در سال 1839 بود که مفاهیم اساسی نظریه سلولی فرموله شد و توسعه سیتولوژی مدرن آغاز شد.

سلول‌ها کوچک‌ترین واحدهای حیات هستند، همانطور که با توانایی بافت‌ها برای تجزیه به سلول‌ها نشان داده می‌شود، که سپس می‌توانند در "بافت" یا کشت سلولی به زندگی خود ادامه دهند و مانند موجودات کوچک تکثیر شوند. طبق نظریه سلولی، همه موجودات از یک یا چند سلول تشکیل شده اند. چندین استثنا برای این قاعده وجود دارد. به عنوان مثال، در بدن قالب های لجن (myxomycetes) و برخی از کرم های مسطح بسیار کوچک، سلول ها از یکدیگر جدا نمی شوند، اما یک ساختار کمابیش ذوب شده را تشکیل می دهند - به اصطلاح. سینسیتیوم با این حال، می توان در نظر گرفت که این ساختار به طور ثانویه در نتیجه تخریب بخش هایی از غشای سلولی که در اجداد تکاملی این موجودات وجود داشته، به وجود آمده است. بسیاری از قارچ ها با تشکیل لوله های نخ مانند یا هیف های بلند رشد می کنند. این هیف ها، که اغلب توسط پارتیشن ها - سپتا - به قطعات تقسیم می شوند، می توانند به عنوان سلول های دراز عجیب و غریب نیز در نظر گرفته شوند. بدن پروتیست ها و باکتری ها از یک سلول تشکیل شده است.

یک تفاوت مهم بین سلول های باکتریایی و سلول های همه موجودات دیگر وجود دارد: هسته ها و اندامک ها (" اندام های کوچک") سلول های باکتری توسط غشاء احاطه نشده اند و بنابراین این سلول ها پروکاریوتی ("پیش هسته ای") نامیده می شوند. تمام سلول های دیگر یوکاریوتی (با "هسته های واقعی") نامیده می شوند: هسته ها و اندامک های آنها در غشاها محصور شده اند. این مقاله فقط سلول های یوکاریوتی را پوشش می دهد.

باز کردن سلول

مطالعه کوچکترین ساختارهای موجودات زنده تنها پس از اختراع میکروسکوپ ممکن شد، یعنی. پس از سال 1600. اولین توصیف و تصاویر سلول ها در سال 1665 توسط گیاه شناس انگلیسی R. Hooke ارائه شد: با بررسی بخش های نازک چوب پنبه خشک شده، او متوجه شد که آنها "از جعبه های زیادی تشکیل شده اند." هوک هر یک از این جعبه ها را یک سلول ("حفظه") نامید. محقق ایتالیایی M. Malpighi (1674)، دانشمند هلندی A. van Leeuwenhoek، و انگلیسی N. Grew (1682) به زودی داده های زیادی را ارائه کردند که ساختار سلولی گیاهان را نشان می دهد. با این حال، هیچ یک از این ناظران متوجه نشدند که ماده واقعاً مهم، ماده ژلاتینی است که سلول ها را پر می کند (که بعداً پروتوپلاسم نامیده شد)، و "سلول ها" که برای آنها بسیار مهم به نظر می رسید جعبه های سلولزی بی جانی بودند که حاوی این ماده بودند. تا اواسط قرن نوزدهم. در آثار تعدادی از دانشمندان، آغاز یک "نظریه سلولی" خاص به عنوان یک اصل ساختاری کلی از قبل قابل مشاهده بود. در سال 1831، R. Brown وجود یک هسته را در یک سلول ثابت کرد، اما نتوانست اهمیت کامل کشف خود را درک کند. اندکی پس از کشف براون، چندین دانشمند متقاعد شدند که هسته در پروتوپلاسم نیمه مایعی که سلول را پر می کند، غوطه ور شده است. در ابتدا واحد اصلی ساختار بیولوژیکی فیبر در نظر گرفته شد. با این حال، در حال حاضر در آغاز قرن 19th. تقریباً همه شروع به شناخت ساختاری به نام وزیکول، گلبول یا سلول به عنوان یک عنصر ضروری از بافت‌های گیاهی و جانوری کردند.

ایجاد نظریه سلولی مقدار اطلاعات مستقیم در مورد سلول و محتویات آن پس از سال 1830، زمانی که میکروسکوپ های بهبود یافته در دسترس قرار گرفتند، به شدت افزایش یافت. سپس، در سال‌های 1838-1839، چیزی که به آن «تماس نهایی استاد» می‌گویند اتفاق افتاد. M. Schleiden گیاه شناس و T. Schwann آناتومیست تقریباً به طور همزمان ایده ساختار سلولی را مطرح کردند. شوان اصطلاح «نظریه سلولی» را ابداع کرد و این نظریه را به جامعه علمی معرفی کرد. طبق نظریه سلولی، همه گیاهان و جانوران از واحدهای مشابه تشکیل شده اند - سلول هایی که هر یک از آنها تمام ویژگی های یک موجود زنده را دارند. این نظریه به سنگ بنای تمام تفکرات بیولوژیکی مدرن تبدیل شده است.

کشف پروتوپلاسم در ابتدا توجه زیادی به دیواره های سلولی معطوف شد. با این حال، F. Dujardin (1835) ژله زنده را در موجودات تک سلولی و کرم ها توصیف کرد و آن را "سارکودا" (یعنی "شبیه گوشت") نامید.

این ماده چسبناک به نظر او دارای تمام خواص موجودات زنده بود. شلیدن همچنین یک ماده ریزدانه را در سلول های گیاهی کشف کرد و آن را "موسیلاژ گیاهی" نامید (1838). هشت سال بعد، G. von Mohl از اصطلاح "پروتوپلاسم" (در سال 1840 توسط J. Purkinje برای تعیین ماده ای که جنین های حیوانی در مراحل اولیه رشد از آن تشکیل می شوند) استفاده کرد و اصطلاح "مخاط گیاهی" را با آن جایگزین کرد. در سال 1861، M. Schultze کشف کرد که سارکودا در بافت های حیوانات بالاتر نیز یافت می شود و این ماده هم از نظر ساختاری و هم از نظر عملکردی مشابه به اصطلاح است. پروتوپلاسم گیاهی برای این «مبنای فیزیکی زندگی»، همانطور که تی. هاکسلی بعدها آن را تعریف کرد، اصطلاح کلی «پروتوپلاسم» به کار گرفته شد. مفهوم پروتوپلاسم در زمان خود نقش مهمی داشت. با این حال، مدتهاست که مشخص شده است که پروتوپلاسم نه از نظر ترکیب شیمیایی و نه از نظر ساختار همگن نیست و این اصطلاح به تدریج از کاربرد خارج شد. در حال حاضر، اجزای اصلی یک سلول معمولاً هسته، سیتوپلاسم و اندامک های سلولی در نظر گرفته می شوند. ترکیب سیتوپلاسم و اندامک ها عملاً مطابق با آنچه اولین سیتولوژیست ها هنگام صحبت از پروتوپلاسم در ذهن داشتند مطابقت دارد.

خواص اساسی سلول های زنده

مطالعه سلول های زنده عملکرد حیاتی آنها را روشن کرده است. مشخص شد که دومی را می توان به چهار دسته تقسیم کرد: تحرک، تحریک پذیری، متابولیسم و ​​تولید مثل.

تحرک خود را به اشکال مختلف نشان می دهد: 1) گردش درون سلولی محتویات سلول. 2) جریان، که حرکت سلول ها (به عنوان مثال، سلول های خون) را تضمین می کند. 3) ضرب و شتم فرآیندهای پروتوپلاسمی کوچک - مژک و تاژک. 4) انقباض، که بیشتر در سلول های عضلانی ایجاد می شود.

تحریک پذیری در توانایی سلول ها برای درک یک محرک و پاسخ به آن با یک تکانه یا موجی از تحریک بیان می شود. این فعالیت به بالاترین درجه در سلول های عصبی بیان می شود.

متابولیسم شامل تمام دگرگونی های ماده و انرژی است که در سلول ها اتفاق می افتد.

تولید مثل با توانایی سلول برای تقسیم و تشکیل سلول های دختر تضمین می شود. توانایی بازتولید خود است که به سلول ها اجازه می دهد کوچکترین واحدهای حیات در نظر گرفته شوند. با این حال، بسیاری از سلول های بسیار تمایز یافته این توانایی را از دست داده اند.

در پایان قرن نوزدهم. توجه اصلی سیتولوژیست ها به مطالعه دقیق ساختار سلول ها، روند تقسیم آنها و روشن شدن نقش آنها به عنوان مهمترین واحدهای ارائه کننده پایه فیزیکی وراثت و روند رشد معطوف شد.

توسعه روش های جدید. در ابتدا، هنگام مطالعه جزئیات ساختار سلول، باید عمدتاً به بررسی بصری مواد مرده و نه زنده تکیه می کرد. روش‌هایی مورد نیاز بود که حفظ پروتوپلاسم را بدون آسیب رساندن به آن، ساختن بخش‌های به اندازه کافی نازک از بافت که از اجزای سلولی عبور می‌کردند، و همچنین رنگ‌آمیزی بخش‌هایی برای آشکار کردن جزئیات ساختار سلولی ممکن می‌کرد. چنین روش هایی در نیمه دوم قرن نوزدهم ایجاد و بهبود یافتند. خود میکروسکوپ نیز بهبود یافته است. پیشرفت های مهم در طراحی آن عبارتند از: یک روشن کننده واقع در زیر میز برای تمرکز پرتو نور. لنز آپوکروماتیک برای اصلاح عیوب رنگ آمیزی که تصویر را مخدوش می کند. لنز غوطه ور، تصویر واضح تر و بزرگنمایی 1000 برابر یا بیشتر را ارائه می دهد.

همچنین مشخص شده است که رنگ‌های اساسی، مانند هماتوکسیلین، میل ترکیبی به محتویات هسته دارند، در حالی که رنگ‌های اسیدی، مانند ائوزین، سیتوپلاسم را لکه‌دار می‌کنند. این مشاهدات به عنوان پایه ای برای توسعه انواع روش های رنگ آمیزی کنتراست یا دیفرانسیل عمل کرد. به لطف این روش‌ها و میکروسکوپ‌های بهبودیافته، مهم‌ترین اطلاعات در مورد ساختار سلول، «ارگان‌های» تخصصی آن و اجزای مختلف غیر زنده‌ای که خود سلول یا از بیرون سنتز می‌کند یا جذب می‌کند و به تدریج انباشته می‌شود، انباشته شد.

قانون تداوم ژنتیکی مفهوم تداوم ژنتیکی سلول ها برای توسعه بیشتر نظریه سلول اهمیت اساسی داشت. زمانی شلایدن معتقد بود که سلول‌ها در نتیجه نوعی تبلور از مایع سلولی تشکیل شده‌اند و شوان در این جهت اشتباه فراتر رفت: به نظر او سلول‌ها از مایع "بلاستما" خاصی که در خارج از سلول‌ها قرار دارد به وجود آمدند.

ابتدا گیاه شناسان و سپس جانورشناسان (پس از اینکه تناقضات در داده های به دست آمده از مطالعه برخی فرآیندهای پاتولوژیک مشخص شد) تشخیص دادند که سلول ها فقط در نتیجه تقسیم سلول های موجود به وجود می آیند. در سال 1858، R. Virchow قانون تداوم ژنتیکی را در قصیده "Omnis cellula e cellula" ("هر سلول یک سلول است") فرموله کرد. هنگامی که نقش هسته در تقسیم سلولی مشخص شد، W. Flemming (1882) این قصار را تعبیر کرد و اعلام کرد: "Omnis nucleus e nucleo" ("هر هسته از هسته است"). یکی از اولین اکتشافات مهم در مطالعه هسته، کشف نخ هایی به شدت رنگ آمیزی شده به نام کروماتین در آن بود. مطالعات بعدی نشان داد که وقتی یک سلول تقسیم می شود، این رشته ها به صورت اجسام گسسته - کروموزوم ها جمع می شوند، که تعداد کروموزوم ها برای هر گونه ثابت است و در فرآیند تقسیم سلولی یا میتوز، هر کروموزوم به دو قسمت تقسیم می شود، به طوری که هر سلول یک عدد معمولی برای کروموزوم های یک گونه خاص دریافت می کند. در نتیجه، قصار Virchow را می توان به کروموزوم ها (حامل ویژگی های ارثی) تعمیم داد، زیرا هر یک از آنها از یک کروموزوم از قبل موجود می آید.

در سال 1865 مشخص شد که سلول تولیدمثلی مرد (اسپرماتوزوئید یا اسپرم) یک سلول تمام عیار، البته بسیار تخصصی است، و 10 سال بعد O. Hertwig مسیر اسپرم را در فرآیند لقاح تخمک دنبال کرد. و سرانجام، در سال 1884، E. van Beneden نشان داد که در طول تشکیل هر دو اسپرم و تخمک، تقسیم سلولی اصلاح شده (میوز) رخ می دهد که در نتیجه آنها به جای دو کروموزوم، یک مجموعه کروموزوم دریافت می کنند. بنابراین، هر اسپرم بالغ و هر تخمک بالغ در مقایسه با بقیه سلول‌های یک ارگانیسم، تنها حاوی نیمی از تعداد کروموزوم‌ها است و در طی لقاح، تعداد کروموزوم‌های طبیعی به سادگی بازیابی می‌شود. در نتیجه، تخمک بارور شده حاوی یک مجموعه کروموزوم از هر یک از والدین است که مبنایی برای توارث خصوصیات در هر دو خط پدری و مادری است. علاوه بر این، لقاح باعث تحریک شروع تکه تکه شدن تخمک و رشد یک فرد جدید می شود.

این ایده که کروموزوم ها هویت خود را حفظ می کنند و تداوم ژنتیکی را از نسلی به نسل دیگر حفظ می کنند، سرانجام در سال 1885 شکل گرفت (رابل). به زودی مشخص شد که کروموزوم ها از نظر تأثیر بر رشد از نظر کیفی با یکدیگر متفاوت هستند (T. Boveri, 1888). داده‌های تجربی نیز به نفع فرضیه قبلاً بیان شده V.Ru (1883) ظاهر شدند، که طبق آن حتی بخش‌های جداگانه کروموزوم‌ها بر رشد، ساختار و عملکرد ارگانیسم تأثیر می‌گذارند.

بنابراین حتی قبل از پایان قرن نوزدهم. دو نتیجه مهم حاصل شد. یکی این بود که وراثت نتیجه تداوم ژنتیکی سلول ها است که از تقسیم سلولی ایجاد می شود. نکته دیگر این است که مکانیسمی برای انتقال ویژگی های ارثی وجود دارد که در هسته یا به طور دقیق تر در کروموزوم ها قرار دارد. مشخص شد که به لطف جداسازی طولی دقیق کروموزوم ها، سلول های دختر دقیقاً همان ساختار ژنتیکی (هم از نظر کیفی و هم از نظر کمی) را به عنوان سلول اصلی که از آن منشأ گرفته اند دریافت می کنند.

قوانین وراثت

مرحله دوم در توسعه سیتولوژی به عنوان یک علم، 1900-1935 را پوشش می دهد. این امر پس از آن به وجود آمد که قوانین اساسی وراثت، که توسط جی. مندل در سال 1865 تدوین شد، در سال 1900 دوباره کشف شد، اما توجهی را به خود جلب نکرد و برای مدت طولانی به فراموشی سپرده شد. سیتولوژیست ها، اگرچه به مطالعه فیزیولوژی سلول و اندامک های آن مانند سانتروزوم، میتوکندری و دستگاه گلژی ادامه دادند، اما توجه اصلی خود را بر ساختار کروموزوم ها و رفتار آنها متمرکز کردند. آزمایش های تلاقی که در همان زمان انجام شد به سرعت میزان دانش در مورد شیوه های وراثت را افزایش داد که منجر به ظهور ژنتیک مدرن به عنوان یک علم شد. در نتیجه، یک شاخه "هیبرید" از ژنتیک پدید آمد - سیتوژنتیک.

دستاوردهای سیتولوژی مدرن

تکنیک های جدید، به ویژه میکروسکوپ الکترونی، استفاده از ایزوتوپ های رادیواکتیو و سانتریفیوژ با سرعت بالا که پس از دهه 1940 توسعه یافتند، پیشرفت های زیادی در مطالعه ساختار سلول داشته اند. در توسعه یک مفهوم واحد از جنبه های فیزیکوشیمیایی زندگی، سیتولوژی به طور فزاینده ای به سایر رشته های بیولوژیکی نزدیک تر می شود. در عین حال، روش های کلاسیک آن، مبتنی بر تثبیت، رنگ آمیزی و مطالعه سلول ها در زیر میکروسکوپ، هنوز اهمیت عملی خود را حفظ کرده است.

روش های سیتولوژی به ویژه در اصلاح نباتات برای تعیین ترکیب کروموزومی سلول های گیاهی استفاده می شود. چنین مطالعاتی در برنامه ریزی تلاقی های تجربی و ارزیابی نتایج به دست آمده کمک زیادی می کند. تجزیه و تحلیل سیتولوژیکی مشابهی روی سلول های انسانی انجام می شود: به ما امکان می دهد برخی از بیماری های ارثی مرتبط با تغییر در تعداد و شکل کروموزوم ها را شناسایی کنیم. چنین تجزیه و تحلیل در ترکیب با آزمایشات بیوشیمیایی، به عنوان مثال، در آمنیوسنتز برای تشخیص نقص ارثی در جنین استفاده می شود.

اما مهم ترین کاربرد روش های سیتولوژی در پزشکی، تشخیص نئوپلاسم های بدخیم است. در سلول های سرطانی، به ویژه در هسته آنها، تغییرات خاصی رخ می دهد که توسط آسیب شناسان مجرب تشخیص داده می شود.

سیتولوژی یک روش نسبتاً ساده و بسیار آموزنده برای غربالگری تشخیص تظاهرات مختلف ویروس پاپیلوماست. این مطالعه در مردان و زنان انجام شده است. با این حال، تا حد زیادی این نوع تشخیص در زنان مبتلا به بیماری های مختلف دهانه رحم انجام می شود.

نتیجه مطالعه مستقیماً به تکنیک جمع آوری مطالب برای مطالعه بستگی دارد. در زنان، جمع آوری مواد از سطح فرج، واژن و دهانه رحم با استفاده از کاردک، قاشق Volkmann یا یک پروب پلاستیکی جهانی توصیه می شود. برای خراش دادن اپیتلیوم از کانال دهانه رحم، برس های دهانه رحم زیادی وجود دارد. همچنین پروب هایی وجود دارد که می توانید همزمان از آندو سرویکس و اگزوسرویکس خراش هایی تهیه کنید. گفتن اینکه این مطالعه باید پس از حذف هرگونه فرآیند التهابی انجام شود، اضافی نیست. ابتدا مخاط و ترشحات واژن با یک سواب گاز برداشته می شود و پس از آن مواد جمع آوری می شود. مطالعه را می توان در هر روز از چرخه به استثنای دوره تخمک گذاری و قاعدگی انجام داد. علاوه بر این، در طول درمان بیماری های عفونی و التهابی (به ویژه در صورت استفاده از ضد عفونی کننده های مختلف، شیاف ها و کرم های واژینال، اسپرم کش ها) نباید زودتر از 2 روز پس از آخرین رابطه جنسی، آزمایش سیتولوژی انجام شود. 48 ساعت پس از کولپوسکوپی که در طی آن از محلول های بایت و لوگول استفاده شد.

این ماده در یک لایه یکنواخت روی اسلاید شیشه ای اعمال می شود، پس از آن، به عنوان مثال، با مخلوط نیکیفوروف ثابت می شود. رنگ آمیزی با استفاده از رنگ آمیزی Papanicolaou انجام می شود. مطالعه اسمیرهای سیتولوژیکی که به این روش رنگ آمیزی شده اند مرجع محسوب می شود و به آن تست پاپ اسمیر می گویند.

نمونه برداری صحیح از مواد منجر به این واقعیت می شود که نمونه آزمایشی باید حداقل 8000 تا 15000 سلول داشته باشد.

تشخیص شرایط مختلف دهانه رحم که در طول معاینه سیتولوژیکی ارزیابی می شود بر اساس طبقه بندی Papanicolaou است. متمایز می کند:

1. کلاس 1 - اینها سلولهای اپیتلیال طبیعی هستند.

2. کلاس 2 نشان دهنده سلول های اپیتلیال با ساختار تقریباً طبیعی است، اما افزایش جزئی در هسته ها و ظهور اپیتلیوم متاپلاستیک وجود دارد.

3. کلاس 3 با تغییرات واضح در سلول ها به شکل هسته های بزرگ شده مشخص می شود. این وضعیت دیسکاریوز نامیده می شود.

4. کلاس 4 - تجسم سلول هایی که می توان ارزش آتیپی را به آنها اختصاص داد.

5. کلاس 5 - اینها سلولهای سرطانی معمولی هستند.

با این حال، طبقه بندی Papanicolaou معیارهای کاملاً دقیقی برای تشخیص ویروس پاپیلوم ندارد، بنابراین اخیراً تفسیر نتایج بر اساس طبقه بندی Bethesda است. بر اساس داده های سیتولوژیک، تاکتیک های پزشک برای مدیریت زنان تا حد زیادی مشخص می شود.

در مرحله کنونی، به اصطلاح سیتولوژی مایع در حال معرفی است که جمع آوری مواد به یک ماده نگهدارنده مایع است. در مرحله بعد، تایپ HPV با استفاده از PCR و سیتولوژی از یک نمونه انجام می شود.

یک نشانه خاص از وجود عفونت با ویروس پاپیلومای انسانی در طول معاینه سیتولوژیک، تعیین کویلوسیت ها است. کویلوسیت ها سلول های اپیتلیال در حال مرگ هستند که تغییرات مشخصه ای ناشی از حضور ویروس پاپیلومای انسانی در آنها دارند. از نظر سیتولوژی سلولی با رنگ آمیزی اکسیفیلیک است. در اطراف هسته یک ناحیه پاکسازی وجود دارد و در سیتوپلاسم واکوئل های زیادی حاوی ذرات ویروسی وجود دارد. ممکن است فیبرهای سیتوپلاسمی در امتداد محیط کویلوسیت ها وجود داشته باشد.

سلول های حیوانی، گیاهی و باکتریایی ساختار مشابهی دارند. بعدها این نتیجه گیری ها مبنایی برای اثبات وحدت موجودات شد. T. Schwann و M. Schleiden مفهوم بنیادی سلول را به علم معرفی کردند: بیرون از سلول ها زندگی وجود ندارد. نظریه سلولی هر بار تکمیل و ویرایش می شد.

مفاد نظریه سلولی شلایدن- شوان

1. همه جانوران و گیاهان از سلول تشکیل شده اند.
2. گیاهان و حیوانات از طریق ظهور سلول های جدید رشد و نمو می کنند.
3. یک سلول کوچکترین واحد موجودات زنده است و یک موجود زنده مجموعه ای از سلول ها است.

مفاد اساسی نظریه سلولی مدرن

1. سلول واحد ابتدایی حیات است؛ بیرون از سلول حیاتی وجود ندارد.
2. یک سلول یک سیستم واحد است؛ شامل بسیاری از عناصر به هم پیوسته طبیعی است که نشان دهنده یک تشکیل یکپارچه متشکل از واحدهای عملکردی مزدوج - اندامک ها است.
3. سلول های همه موجودات همولوگ هستند.
4. یک سلول تنها با تقسیم سلول مادر و پس از دو برابر شدن ماده ژنتیکی آن به وجود می آید.
5. ارگانیسم چند سلولی سیستم پیچیده ای از سلول های متعدد است که در سیستم های بافت ها و اندام های متصل به یکدیگر متحد و یکپارچه شده اند.
6. سلول های موجودات چند سلولی همه توان هستند.

مفاد اضافی نظریه سلولی

برای تطابق کامل‌تر نظریه سلولی با داده‌های زیست‌شناسی سلولی مدرن، فهرست مفاد آن اغلب تکمیل و گسترش می‌یابد. در بسیاری از منابع، این مقررات اضافی متفاوت است؛ مجموعه آنها کاملاً دلخواه است.

1. سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی سیستم هایی با سطوح مختلف پیچیدگی هستند و کاملاً همولوگ با یکدیگر نیستند (به زیر مراجعه کنید).
2. اساس تقسیم سلولی و تولید مثل ارگانیسم ها کپی کردن اطلاعات ارثی - مولکول های اسید نوکلئیک ("هر مولکول یک مولکول") است. مفهوم تداوم ژنتیکی نه تنها در مورد سلول به عنوان یک کل، بلکه در مورد برخی از اجزای کوچکتر آن - میتوکندری ها، کلروپلاست ها، ژن ها و کروموزوم ها نیز صدق می کند.
3. ارگانیسم چند سلولی یک سیستم جدید است، مجموعه پیچیده ای از سلول های متعدد، متحد و یکپارچه در سیستمی از بافت ها و اندام ها، که از طریق عوامل شیمیایی، هومورال و عصبی (تنظیم مولکولی) به یکدیگر متصل هستند.
4. سلول های چند سلولی همه توان هستند، یعنی پتانسیل ژنتیکی همه سلول های یک موجود زنده را دارند، از نظر اطلاعات ژنتیکی معادل هستند، اما در بیان (عملکرد) متفاوت ژن های مختلف با یکدیگر متفاوت هستند که منجر به مورفولوژی و عملکرد آنها می شود. تنوع - به تمایز.

داستان

قرن 17

لینک و مولدنهاور وجود دیواره های مستقل را در سلول های گیاهی ثابت کردند. معلوم می شود که سلول از نظر مورفولوژیکی ساختار جداگانه ای است. در سال 1831، مول ثابت کرد که حتی ساختارهای گیاهی به ظاهر غیر سلولی، مانند لوله های حامل آب، از سلول ها ایجاد می شوند.

Meyen در "Phytotomy" (1830) سلول های گیاهی را توصیف می کند که "یا منفرد هستند، به طوری که هر سلول یک فرد خاص است، همانطور که در جلبک ها و قارچ ها یافت می شود، یا، با تشکیل گیاهان بسیار سازمان یافته تر، آنها را به شکل کم و بیش مهم ترکیب می کنند. توده ها." ماین بر استقلال متابولیسم هر سلول تأکید دارد.

در سال 1831، رابرت براون هسته را توصیف کرد و پیشنهاد کرد که یک جزء دائمی از سلول گیاهی است.

مدرسه پورکنژ

در سال 1801، ویجیا مفهوم بافت حیوانی را معرفی کرد، اما او بافت را بر اساس تشریح آناتومیک جدا کرد و از میکروسکوپ استفاده نکرد. توسعه ایده‌ها در مورد ساختار میکروسکوپی بافت‌های حیوانی عمدتاً با تحقیقات پورکنژ، که مدرسه خود را در برسلاو تأسیس کرد، مرتبط است.

پورکنژ و شاگردانش (به ویژه جی. والنتین باید برجسته شود) در اولین و کلی ترین شکل ساختار میکروسکوپی بافت ها و اندام های پستانداران (از جمله انسان) را آشکار کردند. پورکنژ و والنتین سلول‌های گیاهی منفرد را با ساختارهای بافت میکروسکوپی منفرد حیوانات مقایسه کردند، که پورکینژ اغلب آن‌ها را «دانه» می‌نامید (برای برخی از ساختارهای حیوانی، مدرسه او از اصطلاح «سلول» استفاده می‌کرد).

در سال 1837، پورکنژ یک سری سخنرانی در پراگ انجام داد. در آنها، او از مشاهدات خود در مورد ساختار غدد معده، سیستم عصبی و غیره گزارش داد. جدول ضمیمه گزارش او تصاویر واضحی از برخی سلول های بافت حیوانی ارائه می دهد. با این وجود، پورکنژ قادر به ایجاد همسانی سلول های گیاهی و سلول های حیوانی نبود:

• اولاً، او با دانه ها یا سلول ها یا هسته های سلولی را فهمید.
• ثانیاً، اصطلاح "سلول" در آن زمان به معنای واقعی کلمه به عنوان "فضای محدود شده توسط دیوارها" درک شد.

پورکنژ مقایسه سلول‌های گیاهی و «دانه‌های» حیوانی را از نظر قیاس انجام داد، نه همسانی این ساختارها (درک اصطلاحات «قیاس» و «همسانی» به معنای امروزی).

مکتب مولر و آثار شوان

دومین مدرسه ای که ساختار میکروسکوپی بافت های حیوانی مورد مطالعه قرار گرفت، آزمایشگاه یوهانس مولر در برلین بود. مولر ساختار میکروسکوپی رشته پشتی (نوتوکورد) را مطالعه کرد. شاگرد او، هنل، مطالعه ای در مورد اپیتلیوم روده منتشر کرد که در آن انواع مختلف آن و ساختار سلولی آنها را شرح داد.

تحقیقات کلاسیک تئودور شوان در اینجا انجام شد و پایه و اساس نظریه سلولی را گذاشت. آثار شوان به شدت تحت تأثیر مکتب پورکینیه و هنله بود. شوان اصل درستی را برای مقایسه سلول های گیاهی و ساختارهای میکروسکوپی اولیه حیوانات پیدا کرد. شوان توانست همسانی ایجاد کند و مطابقت در ساختار و رشد ساختارهای میکروسکوپی اولیه گیاهان و حیوانات را اثبات کند.

اهمیت هسته در سلول شوان به دلیل تحقیقات ماتیاس شلایدن بود که کار خود را با عنوان "مواد در مورد گیاه زایی" در سال 1838 منتشر کرد. بنابراین، شلایدن را اغلب نویسنده همکار نظریه سلول می نامند. ایده اصلی نظریه سلولی - مطابقت سلول های گیاهی و ساختارهای اولیه حیوانات - با شلایدن بیگانه بود. او تئوری تشکیل سلول جدید از یک ماده بدون ساختار را ارائه کرد که بر اساس آن ابتدا یک هسته از کوچکترین دانه بندی متراکم می شود و در اطراف آن هسته ای تشکیل می شود که سازنده سلول (سیتوبلاست) است. با این حال، این نظریه بر اساس حقایق نادرست است.

در سال 1838، شوان 3 گزارش مقدماتی منتشر کرد و در سال 1839 اثر کلاسیک او "مطالعات میکروسکوپی در مورد مطابقت در ساختار و رشد حیوانات و گیاهان" ظاهر شد که عنوان اصلی آن بیانگر ایده اصلی نظریه سلولی است:

• در قسمت اول کتاب، او ساختار نوتوکورد و غضروف را بررسی می کند و نشان می دهد که ساختارهای ابتدایی آنها - سلول ها - به همین ترتیب رشد می کنند. او همچنین ثابت می‌کند که ساختارهای میکروسکوپی سایر بافت‌ها و اندام‌های بدن حیوان نیز سلول‌هایی هستند که کاملاً با سلول‌های غضروف و نوتوکورد قابل مقایسه هستند.
• بخش دوم کتاب به مقایسه سلول های گیاهی و سلول های حیوانی پرداخته و مطابقت آنها را نشان می دهد.
• در بخش سوم، مواضع نظری تدوین شده و اصول تئوری سلولی تدوین می شود. این تحقیقات شوان بود که نظریه سلولی را رسمیت بخشید و (در سطح دانش آن زمان) وحدت ساختار اولیه حیوانات و گیاهان را ثابت کرد. اشتباه اصلی شوان نظری بود که او به پیروی از شلایدن درباره احتمال ظهور سلول ها از ماده غیر سلولی بدون ساختار ابراز کرد.

توسعه نظریه سلولی در نیمه دوم قرن نوزدهم

از دهه 1840 قرن نوزدهم، مطالعه سلول در سراسر زیست شناسی مورد توجه قرار گرفته است و به سرعت در حال توسعه است و به شاخه ای مستقل از علم - سیتولوژی تبدیل شده است.

برای توسعه بیشتر تئوری سلولی، گسترش آن به پروتیست ها (پروتوزواها) که به عنوان سلول های آزاد شناخته می شدند، ضروری بود (سیبولد، 1848).

در این زمان، ایده ترکیب سلول تغییر می کند. اهمیت ثانویه غشای سلولی که قبلاً به عنوان اساسی ترین بخش سلول شناخته می شد، روشن می شود و اهمیت پروتوپلاسم (سیتوپلاسم) و هسته سلول به منصه ظهور می رسد (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig). ، هاکسلی)، که در تعریف سلولی که توسط M. Schulze در سال 1861 ارائه شده منعکس شده است:

سلول توده ای از پروتوپلاسم با هسته ای است که درون آن قرار دارد.

در سال 1861، بروکو نظریه ای را در مورد ساختار پیچیده سلول ارائه کرد، که او آن را به عنوان یک "ارگانیسم ابتدایی" تعریف می کند، و نظریه تشکیل سلول از یک ماده بدون ساختار (سیتوبلاستما) را که توسط شلیدن و شوان توسعه داده شد را بیشتر توضیح داد. کشف شد که روش تشکیل سلول های جدید تقسیم سلولی است که اولین بار توسط Mohl بر روی جلبک های رشته ای مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات Negeli و N.I. Zhele نقش عمده ای در رد نظریه سیتوبلاستما با استفاده از مواد گیاهی ایفا کرد.

تقسیم سلولی بافت در حیوانات در سال 1841 توسط Remak کشف شد. معلوم شد که تکه تکه شدن بلاستومرها یک سری تقسیمات متوالی است (بیشتوف، N.A. Kölliker). ایده گسترش جهانی تقسیم سلولی به عنوان راهی برای تشکیل سلول های جدید توسط R. Virchow در قالب یک قصیده بیان شده است:

"Omnis cellula ex cellula."
هر سلول از یک سلول.

در توسعه تئوری سلولی در قرن نوزدهم، تناقضاتی به شدت به وجود آمد که منعکس کننده ماهیت دوگانه نظریه سلولی بود که در چارچوب دیدگاه مکانیکی از طبیعت توسعه یافت. قبلاً در شوان تلاشی برای در نظر گرفتن ارگانیسم به عنوان مجموعه ای از سلول ها وجود دارد. این گرایش در "آسیب شناسی سلولی" ویرچو (1858) توسعه خاصی پیدا کرد.

آثار ویرچو تأثیری بحث برانگیز بر توسعه علم سلولی داشت:

• او نظریه سلولی را به حوزه آسیب شناسی گسترش داد که به شناخت جهانی بودن نظریه سلولی کمک کرد. آثار ویرچو رد نظریه سیتوبلاستما توسط شلیدن و شوان را تثبیت کرد و توجه را به پروتوپلاسم و هسته جلب کرد که به عنوان ضروری ترین بخش های سلول شناخته می شوند.
• ویرچو توسعه نظریه سلولی را در مسیر تفسیر مکانیکی صرف از ارگانیسم هدایت کرد.
• ویرچو سلول ها را به سطح یک موجود مستقل ارتقا داد، در نتیجه ارگانیسم نه به عنوان یک کل، بلکه صرفاً به عنوان مجموعه ای از سلول ها در نظر گرفته شد.

قرن XX

از نیمه دوم قرن نوزدهم، نظریه سلولی به طور فزاینده ای ویژگی متافیزیکی پیدا کرد که توسط "فیزیولوژی سلولی" ورورن تقویت شد، که هر فرآیند فیزیولوژیکی را که در بدن اتفاق می افتد به عنوان مجموع ساده ای از تظاهرات فیزیولوژیکی سلول های فردی در نظر می گرفت. در پایان این خط توسعه نظریه سلولی، نظریه مکانیکی "وضعیت سلولی" ظاهر شد، از جمله هکل به عنوان یک طرفدار. بر اساس این نظریه، بدن با حالت مقایسه می شود و سلول های آن با شهروندان مقایسه می شود. چنین نظریه ای با اصل یکپارچگی ارگانیسم در تضاد بود.

جهت مکانیکی در توسعه نظریه سلولی مورد انتقاد شدید قرار گرفت. در سال 1860، I.M. Sechenov از ایده ویرچو در مورد سلول انتقاد کرد. بعدها، نظریه سلول توسط نویسندگان دیگر مورد انتقاد قرار گرفت. جدی ترین و اساسی ترین ایرادات را هرتویگ، آ. جی. گورویچ (1904)، ام. هایدنهاین (1907)، دوبل (1911) مطرح کردند. بافت شناس چک استودنیکا (1929، 1934) انتقادات گسترده ای از نظریه سلولی کرد.

در دهه 1930، بیولوژیست شوروی، O. B. Lepeshinskaya، بر اساس داده های تحقیقاتی خود، "نظریه سلولی جدید" را در مقابل "Vierchowianism" ارائه کرد. این بر اساس این ایده بود که در انتوژنز، سلول ها می توانند از برخی مواد زنده غیر سلولی ایجاد شوند. تأیید انتقادی حقایق ارائه شده توسط O.B. Lepeshinskaya و طرفداران او به عنوان مبنای نظریه ای که او ارائه کرد، داده های مربوط به توسعه هسته های سلولی از "ماده زنده" بدون هسته را تأیید نکرد.

نظریه سلولی مدرن

نظریه سلولی مدرن از این واقعیت ناشی می شود که ساختار سلولی مهم ترین شکل وجود حیات است که در همه موجودات زنده به جز ویروس ها ذاتی است. بهبود ساختار سلولی جهت اصلی توسعه تکاملی هم در گیاهان و هم در حیوانات بود و ساختار سلولی در اکثر موجودات مدرن به طور محکم حفظ شده است.

در عین حال، مفاد جزمی و روش‌شناختی نادرست نظریه سلولی باید دوباره ارزیابی شوند:

• ساختار سلولی اصلی ترین، اما نه تنها شکل وجود حیات است. ویروس ها را می توان اشکال حیات غیر سلولی در نظر گرفت. درست است، آنها علائم حیات (متابولیسم، توانایی تولید مثل، و غیره) را فقط در داخل سلول نشان می دهند؛ در خارج از سلول ها، ویروس یک ماده شیمیایی پیچیده است. به گفته بسیاری از دانشمندان، ویروس ها در منشا آنها با سلول مرتبط هستند، آنها بخشی از ماده ژنتیکی آن، ژن های "وحشی" هستند.
• مشخص شد که دو نوع سلول وجود دارد - پروکاریوتی (سلول های باکتری و آرکی باکتری ها) که هسته ای ندارند که توسط غشاها مشخص شده است و یوکاریوتی (سلول های گیاهان، حیوانات، قارچ ها و پروتیست ها) که دارای هسته ای هستند که توسط غشاء احاطه شده است. یک غشای دوتایی با منافذ هسته ای. بسیاری از تفاوت های دیگر بین سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی وجود دارد. بیشتر پروکاریوت ها اندامک های غشایی داخلی ندارند و بیشتر یوکاریوت ها دارای میتوکندری و کلروپلاست هستند. بر اساس تئوری همزیستی، این اندامک های نیمه مستقل از نسل سلول های باکتریایی هستند. بنابراین، یک سلول یوکاریوتی سیستمی با سطح بالاتری از سازمان است؛ نمی توان آن را کاملاً همولوگ با یک سلول باکتریایی در نظر گرفت (یک سلول باکتری همولوگ با یک میتوکندری از یک سلول انسانی است). بنابراین، همسانی همه سلول ها به وجود یک غشای بیرونی بسته ساخته شده از یک لایه دوگانه فسفولیپیدها (در باستانی ها دارای ترکیب شیمیایی متفاوتی نسبت به سایر گروه های موجودات است)، ریبوزوم ها و کروموزوم ها - مواد ارثی در شکل مولکول های DNA که با پروتئین ها کمپلکس تشکیل می دهند. البته این منشأ مشترک همه سلول‌ها را نفی نمی‌کند، که مشترک بودن ترکیب شیمیایی آنها را تأیید می‌کند.
• نظریه سلولی ارگانیسم را مجموع سلول ها می دانست و مظاهر حیات موجودات را در مجموع مظاهر حیات سلول های سازنده آن حل می کرد. این یکپارچگی ارگانیسم را نادیده گرفت؛ قوانین کل با مجموع اجزا جایگزین شد.
• با در نظر گرفتن سلول به عنوان یک عنصر ساختاری جهانی، نظریه سلولی سلول های بافتی و گامت ها، پروتیست ها و بلاستومرها را به عنوان ساختارهای کاملاً همولوگ در نظر گرفت. کاربرد مفهوم سلول برای پروتیست ها موضوعی بحث برانگیز در نظریه سلولی است به این معنا که بسیاری از سلول های پروتیست پیچیده چند هسته ای را می توان به عنوان ساختارهای فوق سلولی در نظر گرفت. در سلول‌های بافتی، سلول‌های زاینده و پروتیست‌ها، یک سازمان سلولی کلی آشکار می‌شود که در جداسازی مورفولوژیکی کاریوپلاسم به شکل یک هسته بیان می‌شود، با این حال، این ساختارها را نمی‌توان از نظر کیفی معادل در نظر گرفت و تمام ویژگی‌های خاص خود را فراتر از مفهوم "سلول". به طور خاص، گامت های حیوانات یا گیاهان فقط سلول های یک ارگانیسم چند سلولی نیستند، بلکه نسل هاپلوئید خاصی از چرخه زندگی آنها هستند که دارای ویژگی های ژنتیکی، مورفولوژیکی و گاهی محیطی هستند و تابع عمل مستقل انتخاب طبیعی هستند. در عین حال، تقریباً تمام سلول های یوکاریوتی بدون شک منشا مشترک و مجموعه ای از ساختارهای همولوگ دارند - عناصر اسکلت سلولی، ریبوزوم های نوع یوکاریوتی و غیره.
• نظریه سلولی جزمی ویژگی ساختارهای غیر سلولی در بدن را نادیده می گرفت یا حتی آنها را مانند ویرچو غیر زنده می شناخت. در واقع در بدن علاوه بر سلول‌ها، ساختارهای چند هسته‌ای فوق سلولی (سینسیتیا، سمپلاست) و ماده بین سلولی عاری از هسته وجود دارد که توانایی متابولیسم را دارد و در نتیجه زنده است. تعیین ویژگی تظاهرات زندگی آنها و اهمیت آنها برای بدن وظیفه سیتولوژی مدرن است. در همان زمان، هر دو ساختار چند هسته ای و ماده خارج سلولی فقط از سلول ها ظاهر می شوند. سینسیتیوم ها و سمپلاست های موجودات چند سلولی محصول آمیختگی سلول های مادر و ماده خارج سلولی محصول ترشح آنهاست، یعنی در اثر متابولیسم سلولی به وجود می آید.
• مشکل جزء و کل به طور متافیزیکی توسط نظریه سلولی ارتدکس حل شد: تمام توجه به بخش های ارگانیسم - سلول ها یا "ارگانیسم های ابتدایی" منتقل شد.

یکپارچگی ارگانیسم نتیجه روابط طبیعی و مادی است که برای تحقیق و کشف کاملاً قابل دسترسی است. سلول های یک ارگانیسم چند سلولی افرادی نیستند که بتوانند به طور مستقل وجود داشته باشند (به اصطلاح کشت های سلولی خارج از بدن سیستم های بیولوژیکی مصنوعی هستند). به عنوان یک قاعده، تنها آن دسته از سلول های چند سلولی که باعث ایجاد افراد جدید (گامت، زیگوت یا هاگ) می شوند و می توانند به عنوان ارگانیسم های جداگانه در نظر گرفته شوند، قادر به وجود مستقل هستند. یک سلول را نمی توان از محیط خود جدا کرد (در واقع، مانند هر سیستم زنده). تمرکز تمام توجه بر روی سلول های منفرد ناگزیر به یکپارچگی و درک مکانیکی ارگانیسم به عنوان مجموع اجزا می شود.