Біологія. Повторне видання. 6 клас. Костіков (2020)

Тема 1. Клітина

Вивчаючи цю тему, ви дізнаєтеся:

з яких найменших живих «цеглинок» складаються організми, як вони побудовані і як працюють;
про сутність процесів живлення, травлення, фотосинтезу, дихання та виділення;
як правильно працювати з мікроскопом

§ 5. Мікроскоп та дослідження клітини: екскурс в історію

Ви дізнаєтесь, як завдяки винаходу та вдосконаленню мікроскопа було знайдено клітини — найменші живі цеглинки, з яких побудовані всі живі істоти.

Питання «Із чого складаються живі тіла? » тривалий час залишалося без відповіді, оскільки структури, спільні для всього живого, мають дуже малі розміри і не помітні без збільшувальних приладів. Відповідь було знайдено лише з винаходом мікроскопа. Його попередником є найпростіший оптичний прилад — лупа, за іншою назвою — збільшувальне скло (мал. 1).

Мал. 1. Лупа

Прилад, який став прототипом сучасного мікроскопа (мал. 2), було винайдено наприкінці XVI ст.

Мал. 2. Оптичний мікроскоп

Оптика — розділ фізики, який вивчає світло та пов’язані з ним явища. Прилади, робота яких ґрунтується на використанні властивостей світла, називають оптичними.

Одні з перших наукових спостережень біологічних об’єктів за допомогою мікроскопа були виконані в середині XVII ст. англійським фізиком та натуралістом Робертом Гуком (1635-1703). Зокрема, на зрізі корка Р. Гук побачив і замалював численні порожнисті комірки, які нагадали йому бджолині соти. Він назвав їх клітинами (мал. 3). 1665 року у книзі «Мікрографія» він опублікував цей малюнок разом з низкою інших зображень мікроскопічних структур каменів, різноманітних матеріалів, рослин та тварин. Структури, які Р. Гук назвав клітинами, насправді були лише порожніми оболонками клітин, проте цей термін прижився.

Мал. 3. Мікроскоп Р. Гука, зріз через корок

Книга Р. Гука справила велике враження на голландського натураліста Антоні ван Левенгука. За допомогою мікроскопа він відкрив цілий світ мікроскопічних організмів, які назвав анімалькулями (мал. 4). Серед них були мікроскопічні водорості, тварини, одноклітинні мікроскопічні гриби — дріжджі. Левенгук також відкрив клітини крові, описав мертві клітини шкіри та будову м’язів людини, деталі ока комах та клітинну будову коренів водної рослини ряски.

Мал. 4. Деякі «анімалькулі», відкриті й замальовані Левенгуком (XVII ст.), та їх мікрофотографії, зроблені за допомогою сучасних оптичних мікроскопів (XXI ст.): а — прісноводна мікроскопічна одноклітинна тварина (інфузорія колепс); б — прісноводна мікроскопічна багатоклітинна тварина (коловертка); в — прісноводна мікроскопічна зелена водорість (вольвокс); г — різноманітні бактерії

На початку XIX ст. у клітинах було відкрито ядро. Тогочасні біологи також звернули увагу на те, що ядро знаходиться у в’язкій рідині, якою заповнена клітина. Ця рідина, що утворює внутрішнє середовище клітини, отримала назву цитоплазма (від грецького «цитос» — клітина та «плазма» — вміст).

У 1838-1839 рр. ботанік Маттіас Шлейден та зоолог Теодор Шванн дійшли висновку, що основним та обов’язковим елементом будь-якого живого організму є клітина. Вони сформулювали положення, які склали основу запропонованої ними клітинної теорії:

1. Усі рослини та тварини складаються з клітин.
2. Клітина є найменшою живою одиницею; поза клітиною життя не існує.

Автори клітинної теорії не змогли правильно пояснити, у який спосіб утворюються нові клітини. На це питання 1858 року відповів видатний німецький учений Рудольф Вірхов (1821-1902). Він дійшов висновку, що нові клітини виникають унаслідок поділу вже наявних клітин. Це склало третє положення класичної клітинної теорії. Р. Вірхову належить крилатий вислів, який перекладається з латини так: «Кожна клітина — від клітини».

Зі створенням клітинної теорії виникла нова наука цитологія (від грецького «цитос» — клітина, вмістилище та «логос» — вчення, наука) — наука про клітину.

У середині XX ст. було винайдено електронний мікроскоп. Це дало можливість побачити структури, у тисячу разів менші за ті, які помітні в оптичний мікроскоп.

Завдяки електронному мікроскопу (мал. 5) в 50—60-х роках XX ст. в біології відбулася справжня революція: було з’ясовано внутрішню будову клітини, виявлено спільні та відмінні риси клітин рослин, тварин, грибів та бактерій.

Ці дослідження дали змогу не лише побачити, як побудована клітина, а й зрозуміти, як вона функціонує.

Мал. 5. Електронний мікроскоп

ВИСНОВКИ

1. Удосконалення методів мікроскопії було необхідною умовою розвитку біології.
2. Оптичний мікроскоп дав змогу побачити клітину.
3. Завдяки оптичному мікроскопу було встановлено, що клітина є найменшою одиницею живого й усі живі організми складаються з клітин.
4. Завдяки електронному мікроскопу вдалося встановити внутрішню будову клітини і з’ясувати, як вона функціонує.

ТЕРМІНИ Й ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Клітина, цитоплазма, цитологія.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Хто першим побачив клітину?
2. Хто відкрив світ мікроскопічних організмів?
3. Які положення клітинної теорії сформулювали М. Шлейден та Т. Шванн?

ЗАВДАННЯ

Підготуйте відповіді на запитання школярів, наведені на початку параграфа.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Перші фотографії клітини під електронним мікроскопом

Перший електронний мікроскоп для біологічних досліджень було сконструйовано фірмою SIEMENS. 1944 року його було встановлено у Рокфеллерівському інституті медичних досліджень у м. Нью-Йорк. Уже за рік, 1945 року, трьома біологами під керівництвом К. Р. Портера було опубліковано перші фотографії тваринних клітин, виконані за допомогою приладу. На цих світлинах були добре помітні загальні обриси клітини, її неоднорідний вміст, у якому розрізнялося ядро та деякі трубкоподібні структури — мітохондрії. У 60-х роках XX ст. гуртом учених Рокфеллерівського інституту було детально вивчено будову клітин тварин, рослин та грибів, атакож деяких мікроскопічних одноклітинних організмів, відкритих ще Левенгуком. Водночас інший гурт учених цього інституту дослідив будову найдивовижніших об’єктів, які не були помітні в оптичний мікроскоп, — вірусів. Було встановлено, що віруси не мають клітинної будови, а отже, перебувають на межі між живим та неживим.

Зміст