Цитологiя

Цитологiя — наука про клiтки — елементарних одиницях будови,
функцiонування й вiдтворення живоï матерiï. Об'єктами
цитологiчних дослiджень є клiтки багатоклiтинних органiзмiв,
бактерiальнi клiтки, клiтки найпростiших. У багатоклiтинних форм клiтки
входять до складу тканин, ïхня життєдiяльнiсть пiдпорядкована
координуючому впливу цiлiсного органiзму. У бактерiй i найпростiших
понять “клiтка” i “органiзм” збiгаються; ми
вправi говорити про клiтки-органiзмах, ведучих самостiйне iснування
Переважна бiльшiсть клiток не видимi неозброєним оком; тому
вивчення клiток тiсно пов'язане з розвитком технiки микроскопирования.
Першi мiкроскопи були сконструйованi на початку XVII в.
Уперше клiтки в зрiзах пробки описанi в 1665р. англiйським натуралiстом
Робертом Гуком, що застосував для ïхнього спостереження побудовану
ïм удосконалену модель мiкроскопа. Вiн бачив, що вся речовина
пробки складається з великоï кiлькостi маленьких вiддiлень,
розмежованих тонкими дiафрагмами, або порожнин, наповнених повiтрям. Цi
порожнини, або осередку, вiн назвав “клiтками” (вiд греч.
kytos — порожнина). Термiн “клiтка” затвердився в
бiологiï, незважаючи на те що Роберт Гук спостерiгав, властиво, не
клiтки, а лише целюлознi оболонки рослинних клiток i що клiтки в
дiйсностi не порожнини
Надалi клiтинну будову багатьох частин рослин бачили й описали М.
Мальпиги й Н. Грю, а також АЛЕВЕНГУК.
У цiлому рiвень знань про клiтку, досягнутий в XVII столiттi, майже не
змiнився до початку XIX столiття. До цього часу з'явилося
загальновизнаним iснування тiльки однiєï iз частин клiток, а
саме целюлозноï оболонки рослинних клiток, що становила клiтку Гука
або пухирець Грю й Мальпиги. Внутрiшнiй умiст цих порожнин продовжувало
вислизати вiд спостереження бiльшостi дослiдникiв
В 1831 р. Р. Браун в “клiтинному соку” орхидних вiдкрив
ядро, що є одним з найважливiших постiйних компонентiв клiтки.
Подання про клiтинну будову рослин в остаточному видi були сформульованi
М. Шлейденом (1838).
В 1839 р. Т. Шванн поширив подання про клiтинну будову на тварин,
постулировав, що клiтки є елементарною структурою всiх тканин
тварин. Вiн установив також, що клiтки тварин i рослин гомологични по
розвитку й аналогiчнi за функцiональним значенням, i зробив висновок, що
“клiтки являють собою организми, а тварини, як i рослини, —
це сума цих органiзмiв, розташованих вiдповiдно до певних
законiв”. Т. Шванн уперше застосував термiн клiтинна теорiя, а
його данi послужили переконливим ïï обґрунтуванням. Вiн
пiдкреслив також не тiльки морфологiчне, але й фiзiологiчне значення
клiток i ввiв поняття про клiтинний метаболiзм
Клiтинна теорiя швидко поширилася й на найпростiших, котрих сталi
розглядати як тварин, що складаються з однiєï клiтки, i до
середини XIX столiття клiтинне навчання стало охоплювати не тiльки
анатомiю й фiзiологiю, але й патологiю людини, тварин i рослин
У момент виникнення клiтинноï теорiï питання про те, як
утворяться клiтки в органiзмi, не був остаточно з'ясований. М. Шлейден i
Т. Шванн уважали, що клiтки в органiзмi виникають шляхом новотвору з
первинноï неклiтинноï речовини. Це подання було спростовано до
середини XIX в., що знайшло вiдбиття в знаменитому афоризмi Р. Вирхова:
” omnis cellula a cellula ” (усяка клiтка вiдбувається
тiльки вiд клiтки). Подальший розвиток цитологiï повнiстю
пiдтвердило, що й клiтки тварин, i клiтки рослин виникають тiльки в
результатi розподiлу попереднiх клiток i нiколи не виникають de novo
— з “неживого” або “живого” речовини У
другiй половинi XIX i на початку XX вв. Були з'ясованi основнi деталi
тонкоï будови клiтки, що стало можливим завдяки великим
удосконаленням мiкроскопа й технiки микроскопирования бiологiчних
об'єктiв
Паралельно з удосконаленням мiкроскопа були розробленi оптимальнi
прийоми пiдготовки бiологiчних об'єктiв для мiкроскопiчного
дослiдження. Замiсть спостережень за живими тканинами або тканинами, що
перебувають на початкових етапах передсмертних змiн, дослiдження стали
проводитися майже винятково на фiксованому матерiалi. У вживання були
уведенi такi широко вiдомi в цей час фiксатори, як хромова кислота
(1850),пiкринова кислота (1865), формалiн i т.д., а також складнi
фiксатори, що складаються iз двох i бiльше iнгредiєнтiв
Для одержання досить тонких зрiзiв були розробленi методи ущiльнення
бiологiчних об'єктiв шляхом заливання ïх у парафiн, желатин,
целлоидин i т.д. i створенi мiкротоми, що дозволяють одержувати зрiзи
точно заданоï товщини
Корiнне полiпшення всiєï технiки микроскопирования дозволило
дослiдникам до початку XX сторiччя виявити основнi клiтиннi органоиди,
з'ясувати будова ядра й закономiрностi клiтинного розподiлу,
розшифрувати механiзми заплiднення й дозрiвання полових клiток. В 1876р.
був вiдкритий клiтинний центр, в 1894р. — мiтохондрiï, в
1898р. — апарат Гольджи.
Великий внесок у розвиток вчення про клiтку другоï половини XIX
— початку XX вв. Внесли вiтчизнянi цитологи И. Д. Чистяков (опис
фаз митотического розподiлу), И. Н. Горожанкин (вивчення цитологiчних
основ заплiднення в рослин) i особливо С. Т. Навашин, що вiдкрив в
1898р. явище подвiйного заплiднення в рослин
Успiхи у вивченнi клiтки приводили до того, що увага бiологiв усе бiльше
концентрувалася на клiтцi як основнiй структурнiй одиницi живих
органiзмiв. Ставало усе бiльше очевидним, що в особливостях будови й
функцiй клiтки лежить ключ до рiшення багатьох фундаментальних проблем
бiологiï. Разом з тим вивчення клiтки породило власнi проблеми, як
методичнi, так i теоретичнi. Все це й привело наприкiнцi XIX в. До
видiлення цитологiï в самостiйний роздiл бiологiï
Широке використання новiтнiх методiв фiзики й хiмiï обумовило
прогрес, досягнутий в останнє десятилiття в розвитку основних
напрямкiв цитологiчних дослiджень — у вивченнi будови,
функцiонування й вiдтворення клiтки. Наприклад, вивчення морфологiï
клiтки в цей час майже цiлком базується на використаннi
електронноï мiкроскопiï, за допомогою якоï були вiдкритi
такi найважливiшi клiтиннi органоиди, як ендоплазматическая мережа,
рибосоми, лизосоми.
Застосування методiв молекулярноï бiологiï привело до
вiдкриття ролi ДНК як носiя спадкоємноï iнформацiï в
клiтцi й до розшифровки генетичного коду. Завдяки молекулярно-генетичним
i бiохiмiчним методам аналiзу з'ясованi основнi етапи синтезу бiлка
вклетке.
Лише один постулат клiтинноï теорiï виявився спростованим.
Вiдкриття вiрусiв показало, що твердження “поза клiтками
немає життя” помилково. Хоча вiруси, як i клiтки,
складаються iз двох основних компонентiв — нуклеиновой кислоти й
бiлка, структура вiрусiв i клiток рiзко рiзна, що не дозволяє
вважати вiруси клiтинною формою органiзацiï матерiï. Вiруси не
здатнi самостiйно синтезувати компоненти власноï структури —
нуклеиновие кислоти й бiлки, — i ïхнє розмноження
можливо тiльки при використаннi ферментативних систем клiток. Тому вiрус
не є елементарною одиницею живоï матерiï
Значення клiтки як елементарноï структури й функцiï живого, як
центра основних бiохiмiчних реакцiй, що протiкають в органiзмi, як носiя
матерiальних основ спадковостi робить цитологiю найважливiшоï
загальбiологiчноï дисциплiною