Клітинна теорія. Методи цитології

Цитологія — наука про будову, функції та життєдіяльність клітин.
Клітина — це елементарна структурна, функціональна та відтворювальна одиниця всього живого.
Саме на рівні клітини вперше виявляються всі ознаки життя: обмін речовин, ріст, розмноження, подразливість. Тому й склалася окрема теорія, що об'єднує все живе єдиним «цеглинним» принципом будови.

Англійський вчений Роберт Гук за допомогою власного мікроскопа розглянув зріз корка (пробки) і побачив комірки, які назвав «cellula» — клітинки.
Насправді він бачив лише порожні оболонки мертвих клітин, а не живий вміст. Але саме він увів у науку термін «клітина».

Голландець Антоні ван Левенгук удосконалив лінзи (збільшення до ~300 разів) і першим побачив живі мікроскопічні об'єкти: одноклітинні організми — бактерії та інфузорії, а також окремі клітини — еритроцити й сперматозоїди.
Його по праву називають «батьком мікробіології» — він відкрив світ «анімалькулів» (мікроскопічних тваринок).

Ботанік М. Шлейден (1838) дійшов висновку, що всі рослини складаються з клітин.
Зоолог Т. Шванн (1839) поширив це на тварин і сформулював першу клітинну теорію: клітина — спільна структурна одиниця рослин і тварин.
Це стало доказом єдності всього живого.

Німецький вчений Р. Вірхов доповнив теорію ключовим принципом:
«Omnis cellula e cellula» — кожна клітина походить лише від іншої клітини (шляхом поділу).
Це спростувало ідею самозародження клітин «із неживої речовини» і зробило теорію завершеною.

• Клітина — елементарна одиниця будови, функції та розвитку всіх живих організмів.
• Клітини всіх організмів подібні за будовою та хімічним складом (єдність живого).
• Кожна нова клітина утворюється лише поділом материнської (Вірхов).
• У багатоклітинних організмів клітини спеціалізовані й об'єднані в тканини, органи, системи органів.

Клітинна теорія — одне з найважливіших узагальнень біології XIX ст. Вона довела єдність походження та будови рослин, тварин, грибів і бактерій.
Разом з еволюційним ученням Дарвіна та законами Менделя вона є фундаментом сучасної біології.
Виняток: віруси не мають клітинної будови — це неклітинна форма життя.

Найпоширеніший метод. Використовує пучок світла і скляні лінзи.
Максимальне корисне збільшення — приблизно ×2000, роздільна здатність — до 0,2 мкм.
Дозволяє бачити клітину, ядро, хлоропласти, вакуолі, оболонку. Об'єкти часто фарбують, щоб підвищити контраст.

Замість світла використовує пучок електронів. Роздільна здатність — до 0,1–0,5 нм, збільшення — у сотні тисяч разів.
• Трансмісійний (ТЕМ) — «просвічує» надтонкий зріз, показує внутрішню будову органел (рибосоми, мембрани, кристи).
• Сканувальний (СЕМ) — дає об'ємне зображення поверхні об'єкта.
Дозволив вивчити ультраструктуру клітини.

Метод розділення органел за їхньою масою та густиною.
Клітини руйнують (гомогенізують), а суміш обертають у центрифузі з великою швидкістю. Важчі частинки (ядра) осідають першими, легші (рибосоми) — останніми.
Так органели виділяють у чистому вигляді й вивчають окремо їхній хімічний склад і функції.

У речовину вводять радіоактивні ізотопи (наприклад ³²P, ¹⁴C, ³H) і простежують їхній шлях у клітині.
Дозволяє з'ясувати, де й коли відбуваються біохімічні процеси — синтез білка, фотосинтез, реплікація ДНК.
Саме так було доведено багато етапів обміну речовин.

Клітини вирощують поза організмом — у пробірці на живильному середовищі за стерильних умов.
Дає змогу спостерігати ріст, поділ і диференціювання клітин, тестувати ліки, отримувати вакцини й моноклональні антитіла.
Основа сучасної клітинної біотехнології.

Проведення операцій на окремій клітині за допомогою мікроманіпуляторів під мікроскопом.
Дозволяє видаляти або пересаджувати ядро, вводити речовини, розділяти клітини.
Пересадка ядра стала основою клонування (наприклад, вівця Доллі).