Методы цитологии. Клеточная теория

Клетка представляет собой основную единицу живого, обладающую всеми свойствами организма. Она развивается, растет, размножается, передает свои свойства новым клеткам. Изучение структуры и особенностей жизнедеятельности такой единицы учеными выделено в отдельную биологическую дисциплину, которая называется цитологией.

Методы цитологии в биологии

Клетка была открыта в сер. XVII в. английским естествоиспытателем Р. Гуком. В микроскоп он рассматривал пробку, в строении которой впервые обнаружил множество крошечный тесно стоящих ячеек. Они напоминали Гуку монастырские кельи, что и стало причиной появившегося названия «клетка». В переводе с английского языка слово сеll означает «келья», «ячейка». Он описал клеточное строение растений и ввел в науку новый термин.

Световые микроскопы

В 1696 г. нидерландский натуралист Антони ван Левенгук описал эритроциты, сперматозоиды, инфузории, которые он также открыл, используя изобретенный им же световой микроскоп. По этой причине его называют основоположником биологической микроскопии.

Конструкция и принцип действия таких приборов не позволяют изучать объекты с размерами менее длины световой волны (около 400 – 800 нм). Это связано с тем, что последняя не отражается очень маленьким предметом, так как просто огибает его. Именная такая особенность стала причиной зарождения у физиков идеи ее замены на пучок электронов, который способен отразиться от мельчайших предметов.

Электронные микроскопы

На нить накала, расположенную вверху колонны, подается напряжение, поэтому она излучает пучок электронов. Внутри создается вакуум, что позволяет максимально снизить степень их рассеяния. Проходя сквозь тонкий образец объекта, частицы направляются линзами на флуоресцентный экран или фотопленку. С помощью последних деталей исследователь может видеть изображение.

Данный принцип положен в основу работы электронного микроскопа. С его помощью биологи смогли увидеть части клеток, размер которых составлял 1 нм. Это позволило ученым узнать о существовании клеточных органелл и вирусов.

Сканирующий электронный микроскоп

Для получения объемных изображений был создан сканирующий микроскоп. Он отличается тем, что пучок электронов движется вперед и назад по поверхности образца, а отраженные элементы собираются и создают изображение.

Изучать живые клетки таким методом невозможно. Если необходимо исследовать процессы, протекающие в живой клетке, то применяют замедленную киносъемку через мощные световые микроскопы.

Радиоактивная метка

Когда нужно проконтролировать судьбу химического соединения в клетке, то допустимо заменить 1 атом в его молекуле на радиоактивный изотоп. Обнаружить такую молекулу можно с помощью счетчика Гейгера по радиоактивной метке или по ее появившейся особенности засвечивать пленку В качестве такой метке обычно используют изотопы тритий, 14С и 32Р.

Ультрацентрифугирование

Для выделения и изучения отдельных органоидов клетки применяют метод ультрацентрифугирования. Разрушенные клетки в пробирках размещают в специальную центрифугу и вращают с очень большой скоростью.

Этот метод используют для выделения митохондрий, рибосом и ряда других органелл.

Клеточная теория

Огромное значение для понимания роли клетки в живой природе имеет труд немецких ученых, в котором они сформулировали клеточную теорию. Ее фундаментом является утверждение, что все живые организмы состоят из простейших частиц – клеток, а последние представляют собой единое целое. При этом в организме они действуют совместно, формируя гармоничное единство.

Но ученые ошибочно полагали, что клетка в организме образуется из неклеточного вещества, поэтому важным дополнением к данному труду считается принцип Вирхова – «каждая клетка из клетки», выведенный им в 1859 г.

Положения современной клеточной теории:

• клетка представляет собой универсальную структуру и функциональную единицу живого;
• все клетки обладают схожим химическим составом, строением и принципами жизнедеятельности;
• новые клетки появляются только после деления предшествующих им клеток;
• клетки характеризуются способностью к самостоятельной жизнедеятельности, их работа скоординирована в многоклеточных организмах, поэтому последние представляют собой целостную структуру.

Клеточная теория является важнейшим обобщением в биологии.