Клетъчната теория е един от основните принципи на биологията. Немските учени Матиас Шлайден, Теодор Шван и Рудолф Вирхов са получили заслуга за формулирането на тази теория. Клетъчната теория гласи, че всички биологични организми са или едноклетъчни, или многоклетъчни. Клетките са основната единица на живота и всички клетки идват от вече съществуващ живот. През 1839 г. Schwann и Schleiden официално формулират тази теория. Той се превърна в основата на съвременната биология.
Формулирането на клетъчната теория
През 1838 г., докато Матиас Шлайден и Теодор Шван пият кафе след вечеря, те обсъждат изследванията си върху клетките. Те открили някои прилики между растителните клетки, които Шлайден изследвал, и животинските клетки, които Шван е наблюдавал. След това двамата учени от лабораторията на Schwann, за да наблюдават внимателно пробите. През 1839 г. Шван публикува книга за растителните и животинските клетки, като обобщава наблюденията на своите експерименти в 3 принципа. Първо, клетките са единица за структура, физиология и организация в живите организми. Второ, клетките поддържат двойно съществуване като отделна единица и градивен елемент в изграждането на организмите. И накрая, клетките се образуват чрез образуване на свободни клетки, точно както образуването на кристали. По-късно Рудолф Вирхов установява, че третият принцип е погрешен с неговата мощна сентенция „Omnis cellula e cellula“ (Всички клетки възникват само от вече съществуващи клетки).
ttsz / Getty Images
Съвременните принципи на клетъчната теория
Няколко проучвания и експерименти на други учени са подобрили клетъчната теория. Съвременните принципи на клетъчната теория гласи, че всички живи организми са изградени от клетки, а клетката е функционалната и структурна единица на всички живи организми. Освен това клетките възникват от вече съществуващи клетки чрез делене. По време на клетъчното делене клетките предават наследствена информация (ДНК) на други.
kirstypargeter / Getty Images
Изключения
Има различни изключения от съвременната интерпретация на клетката. Някои учени смятат вирусите за живи същества, въпреки че не са изградени от клетки. Въпреки че вирусите имат няколко характеристики на живота, определението на клетъчната теория не ги счита за живи. Освен това произходът на първата клетка е неизвестен. Преди първата нямаше съществуващи клетки, тъй като определението на клетката пропуска този аспект. Хлоропластите и митохондриите също имат свой собствен уникален генетичен материал и се възпроизвеждат независимо.
kirstypargeter / Getty Images
намиране на шпилка за стена
Някои от забележителностите в изучаването на клетъчната биология
1595: Янсен създава първия комбиниран микроскоп
1626: Реди предполага, че живите същества не произлизат от спонтанни поколения.
1838: Schwann и Schleiden предлагат клетъчната теория.
1858: Рудолф Вирхов излага, че клетките се развиват само от съществуващи клетки
1869: Мишер изолира ДНК
1883: хромозомната теория за наследствеността
1939: Siemens произвежда първия търговски трансмисионен електронен микроскоп
1952: Гей и колегите му описват непрекъсната човешка клетъчна линия.
1953: Уотсън, Крик и Уилкинс предлагат структурата на ДНК двойна спирала.
1965: Cambridge Instruments произвежда първия търговски сканиращ електронен микроскоп
1981: Произведени трансгенни плодови мухи и мишки и определена линия на миши ембрионални стволови клетки.
2000 г.: Изготвена последователност на ДНК на човешкия геном
man_at_mouse / Getty Images
Основите на клетката
Всички живи същества са изградени и зависят от клетките, за да функционират. Клетката съдържа органели, които изпълняват специфични функции, необходими за нормалните клетъчни операции. Клетките също имат ДНК и РНК, които са генетичната информация, необходима за насочване на клетъчните дейности. Въпреки това, не всички клетки са еднакви. Например клетките могат да бъдат широко класифицирани в два типа: еукариотни и прокариотни клетки. Еукариотните клетки имат мембранно свързани органели, включително ядро. Еукариотните клетки включват животински, растителни и гъбични клетки. Еукариотите (организми с еукариотни клетки) могат да бъдат едноклетъчни или многоклетъчни. Прокариотните клетки нямат ядро или друга мембранно свързана органела. Прокариотите (организми с прокариотни клетки) включват бактерии и археи.
adventtr / Getty Images
Възпроизвеждане на клетки
Възпроизвеждането на клетките е процесът, чрез който съществуващите клетки се делят, за да образуват нови клетки. Когато една клетка се раздели, тя създава копие на всичките си хромозоми и го изпраща на новосъздадената клетка. Еукариотната клетка расте и се възпроизвежда чрез сложна последователност от събития, наречена клетъчен цикъл. Клетката може да се раздели или чрез процесите на мейоза или митоза. Например, половите клетки се възпроизвеждат чрез мейоза, докато соматичните клетки се възпроизвеждат чрез митоза. Прокариотната клетка се възпроизвежда главно чрез бинарно делене, което е вид асексуално размножаване. Някои висши организми също се възпроизвеждат чрез безполово размножаване. Например растенията, гъбичките и водораслите се възпроизвеждат безполово чрез образуване на спори, докато животните се възпроизвеждат безполово чрез пъпкуване, регенерация, партеногенеза и фрагментация.
Bigmouse108 / Getty Images
Клетъчни процеси: клетъчно дишане и фотосинтеза
Клетките изпълняват много важни процеси, които са от съществено значение за оцеляването на организма. Тези клетъчни процеси помагат на организмите да придобият енергията, съхранявана в хранителните вещества, които консумират. Клетъчното дишане и фотосинтезата са жизнените процеси, които повечето живи организми извършват, за да получат използваема енергия от природата. Повечето животни изпълняват енергийните си нужди чрез клетъчно дишане, докато растенията, водораслите и цианобактериите приготвят собствената си храна чрез фотосинтеза. Процесът на фотосинтеза помага за превръщането на светлинната енергия от слънцето в химическа енергия (глюкоза). След това растителните клетки преминават през клетъчно дишане, създавайки АТФ молекули. Глюкозата, произведена чрез този процес, е източник на енергия, използвана както от фотосинтезиращите организми, така и от организмите, които ги консумират, докато последните преминават през клетъчно дишане, за да получат молекули на АТФ.
нормални / Getty Images
Клетъчни процеси: ендоцитоза и екзоцитоза
Клетките изпълняват активните транспортни процеси на екзоцитоза и ендоцитоза, за да отделят химикали, да изхвърлят отпадъците и да освобождават енергия. Ендоцитоза: В този процес клетката поглъща молекули като полярни молекули и протеини чрез своята хидрофобна плазмена мембрана. Няколко еукариотни клетки извършват този процес за смилане на хранителни вещества, като ги заобикалят. Екзоцитоза: В този процес клетката изхвърля усвоените молекули и други вещества, които са твърде големи, за да преминат през нейната мембранна структура. Сливането на плазмената мембрана и везикуларната мембрана придружава това експулсиране. Основните механизми на тези два процеса са сходни, тъй като подпомагат транспортирането на молекули между клетките.
селванегра / Getty Images
Клетъчни процеси: клетъчна миграция
Клетъчната миграция е от съществено значение за установяване и поддържане на правилната организация на многоклетъчните живи организми. Образуването на тъкани по време на процесите на заздравяване на рани, ембрионално развитие и имунни отговори изисква организирано движение на клетките в определени посоки. Външни сигнали, които могат да бъдат химически или механични, предизвикват миграция на клетките. Някои процеси, като митоза и цитокинеза, също се нуждаят от клетъчна миграция.
жизнен цикъл на тиквичките
нормални / Getty Images
Клетъчни процеси: репликация на ДНК и протеинов синтез
Генетичният материал трябва да бъде репликиран за всяка нова клетка, за да получи правилния брой хромозоми. Репликацията на ДНК е процес, чрез който ДНК прави копие на себе си по време на процеса на клетъчно делене. Този процес следва стъпките на иницииране, удължаване и терминиране, които включват репликационни ензими и РНК. Този процес е жизненоважен за няколко други процеса, включително клетъчно делене и хромозомен синтез. Също така е от решаващо значение за растежа и възстановяването на клетките.
snapgalleria / Getty Images