Клетката - основна структурна единица

  •  

              Огромното разнообразие от живи организми предполага наличие на много различия между тях и малко общи неща. В действителност голямото морфологично  многообразие се свежда до проява на общи качества и свойства, а различията се изразяват  в различните нива на организация на живите организми. Сходството и единството в строежа се определят преди всичко от единството  на основните жизнени процеси, протичащи на ниво клетка.

          Клетката е основна структурна и функционална единица в строежа на растителните и животинските организми. На  нея са присъщи всички свойства на живата материя: обмяна на веществата, растеж, развитие, дразнимост, саморегулация, размножаване (репродукция), наследственост, изменчивост. Представата за клетката като самостоятелна жизнена единица е била дадена още в работите на Т. Шван, а според Р. Вирхов всяка клетка носи в себе си пълната характеристика на живота. М.В.Волкенштейн (1965г.) дава следното определение на живота: “живите организми представляват открити саморегулиращи се и самовъзпроизвеждащи се системи и най-важните функциониращи вещества в тях се явяват белтъците и нуклеиновите киселини”.

        Всички процеси в клетката протичат за сметка на постъпващи от външната среда вещества и енергия, (т.е. живите организми обменят постоянно с обкръжаващата ги околна среда вещества и енергия), а всички структури на клетката достигат висока степен на морфологична и функционална специализация.

         Животът е възникнал при много по- примитивни форми на организация на материята, а клетката е резултат на дълга еволюция на първичните форми на живот. Клетъчният строеж е присъщ на огромното количество живи организми на планетата. Само вирусите и бактериофагите нямат клетъчно устройство.

           За всички клетка са характерни някои общи черти:

    -          Те са обвити в специфично устроена цитоплазмена мембрана.

    -          Всички клетки имат рибозоми и вътреклетъчни мембранни структури.

    -          Процесите на синтез на белтъците, рибонуклеиновите киселини, репликацията на ДНК, биоенергетичните процеси протичат по сходен начин.

    -          На всички клетки е присъщо размножаването.

    -          Многоклетъчните организми са съставени от сложно организирани клетъчни ансамбли- тъкани.

        Белтъчният синтез протича върху свободните полирибозоми, разположени в хиалоплазмата. Синтезираните тук белтъци се включват в състава на мембранните структури  на клетките, матрикса на цитоплазмата, в микротръбичките и микрифиламентите. В еукариотните клетки освен свободни полирибозоми съществуват и рибозоми върху ендоплзмения ретикулум. Върху тях се извършва синтез на белтъци, които веднага попадат в каналите  на ретикулума и мехурчетата и така се изолират от белтъците  на хиалоплазмата. По каналите и цистерните на ендоплазмения ретикулум синтезираните белтъци се изнасят към зоната вакуолите на Голджи, където се подлагат на концентрация, химична модификация, фосфорилизиране, ацетилиране, свързване със захари и образуване на глюкопротеиди и други. От апарата на Голджи готовите продукти  в състава на мехурчетата на Голджи  се придвижват  към цитоплазмената мембрана и други участъци  на клетката, където служат за изграждане  на съответните структури или осъществяване на процеси.

         Знаменитият постулат на Р. Вирхов “Всяка клетка от клетка” днес е прието да се счита като биологичен закон. Като правило деленето на клетките се предшества от репликацията на ДНК-генетичния материал, който чрез специални механизми в различните организми се разпределя между дъщерните клетки.

        Друга форма на клетъчното деление – простото деление (амитозата) се среща при разделяне на полиплоидни ядра или при някои патологични случаи.

        Всички клетки в тъканите на един многоклетъчен организъм  водят началото си от зиготата. В този смисъл те птоизлизат от една клетка и имат общ произход, т.е. съгласно морфологичните понятия всички клетки са хомологни една на друга.

        Същевременно клетките във висшите организми се различават помежду си; във висшите растения се наброяватоколо 80-100 типа. Броят на типовете клетки, изграждащи растителните организми от едноклетъчни, водорасли до висши растения, се увеличават постепенно. По какъв точно начин възниква това разнообразие от клетки до сега не е напълно ясно, но те се формират в процеса на т.н. диференциация, носят специфични особености за съответните структури и изпълняват конкретни функции.

       Според съвременната биология, опираща се на данните от ембриологията, молекулярната биология и генетика, това голямо разнообразие от клетки се формира в резултат на избирателното включване и реализиране на информацията, заложена в гените на рзличните хромозоми и участъци от тях. Всички клетки на многоклетъчния организъм носят пълен набор от генетична информация и в това отношение те са различни. Но впоследствие започват да се различават по обема на проявената информация, т.е. едни гени се проявяват, докато други се намират в подтиснато състояние. Това предопределя формирането на специализирани клетки с конкретни функции, които се реализират в процеса на диференциация.

        Диференциацита е резултат на избирателната активност на различните гени в клетката в процеса на развитие на многоклетъчния организъм. Всяка клетка на многоклетъчния организъм носи еднакъв пълен фонд от генетичен материал, т.е. клетката е тотипотентна, но в различните клетки едни и същи гени могат да се намират или в активно или в репресивно състояние.

         Създаването на клетъчната теория е едно от трите велики открития в областта на естествознаниетона 19 в. заедно със закона за запазването енергията и теорията на Дарвин за еволюцията.

         Клетъчната теория, създадена от немските учени ботаника Шлайден и зоолога Шаван през 19 в., е есно обобщение на натрупаните до тогава знания за клетките на растенията и животнитев единна теория за общността на клетъчния строеж на организмите.

        Изучаването на биологичните обекти с помощта на микроскопа, започнато от Роберт Хук през 1665 г. бележи началото на хронологията в изследванията върху клетките в живите организми. В 1671 г. Марчело Налпиги описва много наблюдения върху устройството на растенията, различната форма на растителните клетки. Дървесинните цеви, които нарича трахеи и като публикува “Анатомоя на растенията” в дав тома, поставя основите на анатомията на растенията.

       В 1672 г. Неемия Грю представя “ Основи на анатомията на растенията”. Въвежда за първи път понятието тъкан. При наблюдения върху половото размножаване на растенията и го оприличава с това на животните.

       През 1672 г. Льовенкух пръв описва хлоропластите в спиралния жабуняк и ги нарича хроматофори. Създаеайки лещи с достатъчно голямо увеличение, тий извършва наблюдения върху бактериите, инфузории, гъби, сперматозоиди, еритроции. Той прави преоценка на значението на клетъчната обвивка в растенията и обръща внимание на съдържимото на клетките. През 17 в. , независимо, че клетъчното устройство на организмите е било вече известно, учените микроскописти са отдавали първостепенно значение на клетъчната обвивка, недооценявайки ролята на съдържимото на клетките.

       Немските изследователи Молднхауер в 1812 г. и Дютроше в 1824 г. окончателно потвърждават морфологичната особеност и самостоятелност на клетките като основни елементи в строежа на живата материя. Те за първи път извършват мацерация на тъкан – разрушаване на мвждуклетъчното спойващо вещество и разединяване на клетките и с това доказват, че тъканта е образувана от отделни клетки, споени помежду си.

        В 1831 г. Роберт Браун в изследванията си върху оплождането в орхидеите описва ядрото и го нарича nucleus.

        Чехският учен Ян Пуркинье в 1839 г. дава наименованието протоплазма за останалото съдържимо на клетката.

         През 1848 г. Хуго фон Мол публикува своите изследвания върху клетката, доказващи значението на живото съдържимо – протоплазма и ядро. С това понятията “протоплазма” и “ядро” получават всеобщо признание. Обаче техническите трудности в изследванията не са позволили докрай да се разкрие структурата на клетката и значението на протоплазмата.