Клеточная теория и ее значение для медицины

Клеточная теория – одно из наиболее важных биологических обобщений, согласно которому все организмы имеют клеточное строение. Клеточная теория наряду с законом превращения энергии и эволюционной теории Чарльза Дарвина является одним из трех великих открытий естествознания XIX века.

Клеточное строение впервые наблюдал Р. Гук (1665) у растений и впервые применил термины «клетка». Значительный вклад в изучении клетки внес Антон Левенгук, открывший в 1874 г одноклеточные организмы – инфузории, амебы, бактерии. Он также наблюдал эритроциты крови и сперматозоиды. В начале XIX века целенаправленно изучается внутреннее содержимое клетки.

В 1825 г. Ян Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. В 1831 г Р.Броун впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. М. Шлейден в 1838 г установил, что тело растений состоит из клеток, обязательными компонентами которых является ядро. Томас Шванн на основе собственных исследований и данных литературы в 1839 г сделал ряд выводов, которые легли в основу клеточной теории.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ Т. ШВАННА:

· Все ткани растений и животных состоят из клеток;

· Все клетки образуются и растут по одним и тем же законам;

· Общий принцип развития для элементарных частей организма – клеткообразование.

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах Р.Вирхова (1858), который предположил:

- клетки образуются из предшествующих материнских клеток;

- вне клетки нет жизни.

И.Д. Чистяков (1874) и Э. Страсбург (1875) открыли деление клетки – митоз, и таким образом, подтвердили предположение Р. Вирхова.

Еще до появления клеточной теории Т.Шванна, К.Бер (1827) открыл яйцеклетку млекопитающих и показал, что многоклеточные организмы начинают свое развитие с одной клетки – оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Следовательно, клетка – не только единица строения, но и единица развития живых организмов.

ОСНОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

· Клетка – наименьшая структурно-функциональная единица живого;

· Все клетки сходны по строению, химическому составу и обмену веществ

· «каждая клетка из клетки», т.е. новая клетка образуется исключительно

из исходной материнской путем деления;

· Клетка – единица развития живых организмов, так как многие организмы

развиваются из одной клетки – зиготы, споры;

· В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой

функции и образуют ткани: из тканей образуются органы, которые тесно

связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам

регуляции.

ЗНАЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ ДЛЯ МЕДИЦЫНЫ

Создание клеточной теории стало одним из решающих доказательств единства живой природы и дало мощный толчок для развития живой природы на клеточном уровне. В связи с этим клеточная теория сыграла огромную мобилизирующую роль в развитии биологии как науки, а также послужила фундаментом для развития таких дисциплин как эмбриология, гистология, анатомия и физиология.

Клеточная теория стала важной вехой в развитии не только биологии, но и медицины.

В 1858 г вышла в свет работа немецкого ученого Р. Вирхова «Целлюлярная патология». В этой работе Р.Вирхов впервые высказал новые взгляды на причину патологических процессов в организме человека. Он отбросил традиционные представления о том, что причиной болезней является изменение жидкостей организма, борьба нематериальных сил и противопоставил этим представлениям идею о том, что причиной всех патологических процессов является изменения в строении и функции клетки.

Исследования Р.Вирхова знаменовали появлению новой науки – патологии, которая является основой теоретической и клинической медицины

Идея Р.Вирхова о клеточной патологии как первопричине болезненного состояния организма получила полное экспериментальное подтверждение, дальнейшее развитие. По большому счету, если отбросить представление об автономии клетки, то она не потеряла своего значения и в настоящее время.

Уже давно ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что клетка не только единица строения, но и основное звено патологического процесса. Практически все врожденные и приобретенные болезни связаны с нарушением структуры и функции клеток. Широко распространенными причинами болезней являются нарушения в структуре и функции лизосом, митохондрий, плазматических мембран, рецепторов, наследственного аппарата клетки.

Изучение этих причин с использованием современных методов исследования дает материал для понимания механизма патологического процесса, разработки методов диагностики, лечения и профилактики болезней человека.

Для врача – в его практической деятельности очень важно всегда помнить о том, что процессы, которые происходят в клетке, нельзя рассматривать оторвано от организма как целостной системы с ее нервной и гуморальной регуляцией и всегда уметь выделять основные факторы риска для здоровья, которым подвергается организм больного в повседневной жизни и работе.

Клетка (CELLULA, CYTOS) – СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИЗНИ, СПОСОБНАЯ К САМООБНОВЛЕНИЮ, САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ И РАЗВИТИЮ.

Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейших, некоторые грибы, водоросли) и в составе многоклеточных организмов.

Размеры клеток варьируют в пределах 0,1- 0,23мкм (некоторые бактерии) до 155мм (яйцо страуса в скорлупе). Средние размеры клеток 10-100мкм.

Различают округлые, овальные, многогранные, звездочные, дисковидные и другие формы клеток (рис. 2.2.)

Рис.2.2. Различные формы клеток одноклеточных и многоклеточных организмов: а-бактерии (1-кокки, 2-диплококки, 3-стрептококки, 4-вибрионы, 5-спириллы, 6-бактерии со джгутиками); б-одноклеточные ядерные организмы (7-хлорклла, 8-хламидомонада, 9-стаурастум); в-животные клетки (10-эпителия трахеи, 11-эритроциты, 12-нервная клетка сетчатки глаза с отростками); г-растительная клетка (13-эпидермальная клетка чешуи лука).

По наличию или отсутствию ядра выделяют прокариотические и эукариотические клетки. Этот термин происходит от греческого слова karion, что означает ядро. Соответственно этому, все живые организмы разделяют на две основные группы: эукариоты и прокариоты.

Прокариоты –это древнейшие одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра (рис. 2.3.). К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Большинство прокариот имеет размер 1-5 мкм. Из внутриклеточных органелл имеются рибосомы, но меньших размеров, чем у эукариот. Мембрана клетки образует выпячивания плазмолеммы (мезосомы), выполняющие функции мембранных органоидов. На них расположены ферменты, обеспечивающие протекание процессов обмена веществ и энергии (ассимиляции и диссимиляции). Генетический материал прокариотических клеток (нуклеоид) представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, связанный с небольшим количеством негистоновых белков. ДНК прокариот часто называют хромосомой, хотя структурно она существенно отличается от хромосом эукариот. В цитоплазме бактерий могут содержаться автономные генетические элементы – плазмиды. Размножаются прокариоты путем деления.

Рис. 2.3. Строение прокариотической клетки.

Эукариоты – все организмы, кроме бактерий и цианобактерий. Они обладают, в отличии от прокариот, оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой (рис 2.4.).

Рис. 2.4. Строение эукариотической клетки

В цитоплазме эукариотических клеток имеются различные органоиды, выполняющие специфические функции (рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть и др.). Размножаются они митотическим или мейотическим делением (в последнем случае при образовании половых клеток или при образовании спор у растений). Средний размер эукариотических клеток порядка 23мкм.

Сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Отличительные признаки про- и эукариотических клеток

Не смотря на многообразие форм, все клетки имеют сходный химический состав и единый принцип организации, они обладают всеми свойствами живой системы. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. Поэтому ей пренадлежит роль структурной и функциональной единицы жизни.

ГЛАВА 3