Kritik der Zelltheorie am Ende des 19. Jahrhunderts und im ersten Viertel des 20. Jahrhunderts. Zelltheorie Grundpostulate der Zellularität

Test zum Thema: «

1. Die Hauptpostulate der „Zellentheorie“ wurden 1838-1839 formuliert:

1. A. Leeuwenhoek, R. Brown

2. T. Schwann, M. Schleiden

3. R. Brown, M. Schleiden

4.T. Schwann, R. Virchow.

2. Photosynthese findet statt:

1 . in Chloroplasten 2. in Vakuolen

3 . in Leukoplasten 4. im Zytoplasma

3. Proteine, Fette und Kohlenhydrate werden in Reserve gespeichert:

1 . in Ribosomen 2. im Golgi-Komplex

3 . in Mitochondrien 4. im Zytoplasma

4. Welcher Anteil (%) in einer Zelle besteht im Durchschnitt aus Makroelementen?

1. 80% 2. 20 % 3. 40% 4. 98%

5. Zellen synthetisieren keine organischen Substanzen, sondern verwenden fertige

1. Autotrophe 2. Heterotrophe

3. Prokaryoten 4. Eukaryoten

6. Eine der Funktionen des Zellzentrums

1. Bildung der Spindel

2.Bildung der Kernhülle

3. Management der Proteinbiosynthese

4. Stoffbewegung in der Zelle

7. Kommt in Lysosomen vor

1.Proteinsynthese

2.Photosynthese

3. Abbau organischer Stoffe

4. Chromosomenkonjugation

Organoide

Eigenschaften
1 Plasma Membran
2 Kern	B. Proteinsynthese.
3 Mitochondrien	B. Photosynthese.
4 Plastiden
5 Ribosomen
6 EPS	E. Nicht-Membran.
7 Zellzentrum	G. Synthese von Fetten und Kohlenhydraten.
8 Golgi-Komplex	3. Enthält DNA.
9 Vakuole	I. Einzelmembran
10 Lysosomen	M. Doppelmembran. A. Nur Pflanzen haben es. Schüler: Nur Pflanzen haben es.

9. Membranen und Kanäle des granulären endoplasmatischen Retikulums (ER) übernehmen die Synthese und den Transport von:

1. Proteine 2. Lipide

3. Kohlenhydrate 4. Nukleinsäuren.

10. In den Zisternen und Vesikeln des Golgi-Apparats:

1. Sekretion von Proteinen

2. Proteinsynthese, Sekretion von Kohlenhydraten und Lipiden

3. Synthese von Kohlenhydraten und Lipiden, Sekretion von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden.

4. Synthese von Proteinen und Kohlenhydraten, Sekretion von Lipiden und Kohlenhydraten.

11. Das Zellzentrum ist in Zellen vorhanden:

1. alle Organismen 2. nur Tiere

3. nur Pflanzen 4. alle Tiere und niedere Pflanzen.

Zweiter Teil

B-1 Welche Zellstrukturen unterliegen dabei den größten Veränderungen? Mitose?

1) Zellkern 4) Lysosomen

2) Zytoplasma 5) Zellzentrum

3) Ribosomen 6) Chromosomen

B-3 Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Stoffwechselmerkmal und der Gruppe von Organismen her, für die es charakteristisch ist.

MERKMALE ORGANISMEN

a) Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre 1) Autotrophe

b) Nutzung von Nahrungsenergie für die ATP-Synthese 2) Heterotrophe

c) Verwendung vorgefertigter organischer Substanzen

d) Synthese organischer Substanzen aus anorganischen

e) Verwendung von Kohlendioxid zur Ernährung

UM 4. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem in der Zelle ablaufenden Prozess und dem Organell her, für das er charakteristisch ist.

ORGANOID-PROZESS

A) Reduktion von Kohlendioxid zu Glukose 1) Mitochondrien

B) ATP-Synthese während der Atmung 2) Chloroplasten

B) Primärsynthese organischer Substanzen

D) Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie

D) der Abbau organischer Stoffe in Kohlendioxid und Wasser.

Test zum Thema: « Zellstruktur von Organismen“

1. Zellmembranen bestehen aus:

1. Plasmalemma (Zytoplasmamembran)

2. Plasmamembranen bei Tieren und Zellwände bei Pflanzen

3. Zellwände

4. Plasmalemmas bei Tieren, Plasmalemmas und Zellwände bei Pflanzen.

2 .In der Zelle werden die Funktionen von „Kraftwerken“ wahrgenommen:

1 . Ribosomen

2 . Mitochondrien

3 . Zytoplasma

4 . Vakuolen

3 .Organoid, das an der Zellteilung beteiligt ist:

1 . Ribosomen

2 . Plastiden

3 . Mitochondrien

4 .Zellmitte

4. Zellen, die organische Substanzen aus anorganischen synthetisieren

1. Autotrophe

2. Heterotrophe

3. Prokaryoten

4. Eukaryoten

5. Wissenschaft, die die Struktur und Funktion von Zellen untersucht

1.Biologie 2.Zytologie

3. Histologie 4. Physiologie

6. Zellorganelle ohne Membran

1. Zellzentrum 2. Lysosom

3. Mitochondrien 4. Vakuole

7. Verteilen Sie die Merkmale nach den Zellorganellen (Buchstaben setzen).
entsprechend den Eigenschaften des Organoids, gegenüber dem Namen des Organoids).

Organoide

Eigenschaften
Plasma Membran	A. Stofftransport durch die Zelle.
Kern	B. Proteinsynthese.
Mitochondrien	B. Photosynthese.
Plastiden	D. Bewegung von Organellen durch die Zelle.
Ribosomen	D. Speicherung erblicher Informationen.
EPS	E. Nicht-Membran.
Zellzentrum	G. Synthese von Fetten und Kohlenhydraten.
Golgi-Komplex	3. Enthält DNA.
Vakuole	I. Einzelmembran
Lysosomen	K. Bereitstellung von Energie für die Zelle. L. Selbstverdauung von Zellen und intrazelluläre Verdauung. M. Doppelmembran. N. Kommunikation der Zelle mit der äußeren Umgebung. A. Nur Pflanzen haben es. Schüler: Nur Pflanzen haben es.

8. Das wichtigste Speicherkohlenhydrat in tierischen Zellen:

1. Stärke 2. Glukose 3. Glykogen 4. Fett

9. Membranen und Kanäle des glatten endoplasmatischen Retikulums (ER) übernehmen die Synthese und den Transport von:

1 Proteine und Kohlenhydrate 2 Lipide 3 Fette und Kohlenhydrate 4 Nukleinsäuren

10.Lysosomen werden gebildet an:

1. Kanäle aus glattem EPS

2. Kanäle aus rauem EPS

3. Tanks des Golgi-Apparats

4. innere Oberfläche des Plasmalemmas.

11. Mikrotubuli des Zellzentrums sind an der Bildung beteiligt:

1. nur das Zytoskelett der Zelle

2. Spindeln

3. Flagellen und Zilien

4. Zellzytoskelett, Flagellen und Zilien.

Zweiter Teil

B-1. Die Grundprinzipien der Zelltheorie lassen uns darauf schließen

1)biogene Migration von Atomen

2) Verwandtschaft von Organismen

3) die Herkunft von Pflanzen und Tieren von einem gemeinsamen Vorfahren

4) die Entstehung des Lebens vor etwa 4,5 Milliarden Jahren

5) ähnliche Zellstruktur aller Organismen

6) die Beziehung zwischen lebender und unbelebter Natur

B-3 Stellen Sie eine Übereinstimmung zwischen der Struktur, Funktion von Zellorganellen und ihrem Typ her.

STRUKTUR, FUNKTIONEN ORGANOIDE

B) sorgt für die Sauerstoffbildung

D) sorgt für die Oxidation organischer Stoffe

ANTWORTEN

V-1 1-2, 2-1, 3-2, 4-4, 5-2, 6-1, 7-3, 8-1n, 2d, 3k, 4mo, 5b, 6zh, 7e, 8a, 9gp ,10l; 9-1,10-3,11-4

V-1 156; V-2 256; B-3 12211; B-4 21221.

B-2 1-4, 2-2, 3-4, 4-1,5-2, 6-1, 7-1n, 2d, 3k, 4mo, 5b, 6zh, 7e, 8a, 9gp, 10l; 8-3, 9-3, 10-3, 11-2

V-1 235; V-2 346; V-3 21212; B-4 246.

Die mechanistische Richtung in der Entwicklung der Zelltheorie musste zwangsläufig zu einem Bruch mit den Tatsachen führen, zu einer Schematisierung von Phänomenen, die bei einem mechanistischen Ansatz unvermeidlich ist.

Diese Kluft zwischen Theorie und Praxis alltäglicher Beobachtungen war einigen Forschern bereits Ende des letzten Jahrhunderts klar, aber ohne eine klare methodische Position, die manchmal auf denselben mechanistischen Prinzipien beruhte, haben Kritiker der Zelllehre ihre Kommentare nicht immer gezielt formuliert in die richtige Richtung. Es sei gleich darauf hingewiesen, dass die „Front“ der Kritiker der Zelltheorie nicht homogen ist; auch die Ausgangshaltungen, auf deren Grundlage diese Kritik geäußert wurde, sind äußerst unterschiedlich.

Einen der frühesten Versuche, die Zelltheorie zu kritisieren, finden wir in den Werken des russischen Arztes D. N. Kavalsky (1831–?). Neben der praktischen Arbeit war Kavalsky in den Jahren 1859-1860 tätig. arbeitete im Ausland in verschiedenen Laboratorien (insbesondere bei Reichert) und interessierte sich für theoretische Fragen der Histologie und Embryologie. 1855 veröffentlichte er einen vitalistischen Artikel über die Bedeutung der Zelle in einem gesunden und kranken Organismus. In seiner Dissertation mit dem Titel „Ei und Zelle“ kritisiert D. I. Kavalsky (1863) Schwanns Theorie der Zellbildung, behält jedoch das Konzept des „Blastems“ bei, das seiner Meinung nach außerhalb der Zellform existieren kann. D. N. Kavalsky weigert sich, die Kontinuität der Kerne in der Entwicklung des Embryos zu sehen, und fungiert als Vorgänger von O. B. Lepeshinskaya, der in unserer Zeit dieselben Ideen verteidigte; Kavalskys Konzept des Blastems kommt der „lebenden Substanz“ nahe, von der O. B. Lepeshinskaya sprach. Der Mangel an seriösen Fakten und die Unbestimmtheit des Gedankengangs des Autors ließen Kavalskys Werk in Vergessenheit geraten. Sie wurde nirgendwo zitiert und spielte bei der Entwicklung der Zelllehre keine Rolle.

Der englische Philosoph Spencer (Herbert Spencer, 1820-1903) sprach 1864 in „Prinzipien der Biologie“ über die Einschränkungen, mit denen die Zelltheorie akzeptiert werden sollte. „Die Lehre, dass alle Organismen aus Zellen aufgebaut sind oder dass Zellen die Elemente sind, aus denen jedes Gewebe besteht, ist nur annähernd wahr“, schrieb Spencer. Aber Spencers Ideen haben keinen konkreten Inhalt; Wie Kavalsky spricht er von einem „formlosen Blastem“, dem er Zellen gegenüberstellt. Spencer verstand jedoch die Grenzen der zellulären Interpretation des Organismus als Zellkolonie. Er betont, dass es bei der Entstehung vielzelliger Organismen nicht zu einer einfachen Summierung, sondern zu einer Integration von Zellen kam.

Der österreichische Anatom Julius Heitzmann (1847-1922) war einer der ersten, der das Konzept einer zergliederten Zellstruktur eines Organismus dem Konzept einer kontinuierlichen Struktur des Protoplasmas gegenüberstellte. Laut Geizman (1883) ist die Teilung von Geweben in Zellen tatsächlich selten, häufiger weist das Protoplasma Kontinuität auf und Kerne sind innerhalb dieser ungeteilten Protoplasmamasse verstreut. Damit war Geizman der erste, der eine rein morphologische Kritik an der Zelltheorie übte. Aber Geizman lehnt die extreme Sichtweise des Organismus ab, die auf der Grundlage der Zelltheorie aufgestellt wurde – der Organismus ist vollständig in Teile – Zellen – unterteilt, und geht zum anderen Extrem und vertritt eine Antithese: Der Organismus ist strukturell kontinuierlich und die Zellstruktur ist es eine Ausnahme. Diese Schlussfolgerung war keine Lösung des Problems; sie wurde später wiederholt von anderen Autoren vertreten.

Rauber (August Rauber, 1841-1917), Dissektor in Leipzig, später berühmter Anatomieprofessor an der Jurjew-Universität, veröffentlichte 1883 einen Artikel über Zelltheorie und zeigte sein Interesse an der theoretischen Seite des Themas „Im Gegensatz zur Primärstruktur „Im Protoplasma sollten verschiedene Formen später entstehender innerer Zellstrukturen als Sekundärstrukturen bezeichnet werden“, schrieb Rauber. „Das Ganze bestimmt die Teile in Bezug auf Materie und Struktur, Form und Größe, Position und Kräfte (Ernährung, Teilung usw.).“ Das Wachstum des Organismus wird durch die Eizelle selbst bestimmt und sollte laut Rauber als „azelluläres“ Wachstum charakterisiert werden. Dieses Werk blieb unbeachtet, und sein Autor kam später nicht mehr auf unser Problem zurück.

Im Jahr 1893 hielt der amerikanische Zoologe Whiteman (Whitman, 1842 - 1910) auf dem Zoologenkongress eine Rede über die „Unzulänglichkeit der zellulären Entwicklungstheorie“, der erstmals eine umfassende Kritik der zellulären Theorie als Grundlage entwickelte der Entwicklungslehre. Es gibt einige interessante Punkte in Whitemans Kritik. Damit weist er auf die seiner Meinung nach falsche Vorstellung von Protisten hin, die auf der Grundlage der Zelltheorie entstand. Whiteman gibt eine Reihe von Beispielen für die Unabhängigkeit von Funktionen von der Zellstruktur von Organen; Beispielsweise bleibt ein Nephrostom dasselbe Nephrostom, unabhängig davon, ob es aus einer, zwei oder mehreren Zellen besteht. Die Zelldifferenzierung erklärt den Entwicklungsprozess nicht, und der Verweis auf Zellen stellt Whiteman nicht zufrieden. Whiteman lehnte es jedoch ab, die Einheiten eines Organismus in Zellen zu sehen, und neigte dazu, dieses Konzept auf bestimmte „Idiosomen“ zu übertragen. „Das Geheimnis der Organisation von Wachstum und Entwicklung liegt nicht in der Zellbildung, sondern in den letzten Elementen der lebenden Materie, für die mir der Begriff „Idiosomen“ ein passender Name zu sein scheint. Dieser Versuch, das „Geheimnis“ der Lebenserscheinungen von Zellen auf hypothetische ultramikroskopische Einheiten zu übertragen, wird uns von einer Reihe anderer Forscher begegnen. Diese Lösung des Problems war offensichtlich; sie verdrängte das Problem, anstatt seiner Lösung näher zu kommen. Aber insbesondere Whitemans Bemerkungen verdienen Beachtung, und sein Artikel muss als eine der ersten ernsthaften Stellungnahmen von Kritikern der Zelltheorie angesehen werden.

Bald darauf entwickelte der englische Zoologe Sedgwick (Adam Sedgwick, 1854-1913) ein Werk mit demselben Titel. Bei seinen Studien über Prototracheale (1886) stieß er auf Schwierigkeiten bei der zellulären Interpretation von Entwicklungsprozessen. Später äußerte Sedgwick eine allgemeine Kritik an der Zelldoktrin und verteidigte die Position, dass „die Embryonalentwicklung nicht als die Bildung einer bekannten Anzahl von Einheiten aus einer einfachen Primäreinheit durch Teilung und als die Koordination und Modifikation dieser Einheiten zu einer harmonischen Einheit betrachtet werden kann.“ ganz. Es muss vielmehr als eine Vermehrung von Kernen und eine Spezialisierung von Abschnitten und Vakuolen in einer kontinuierlichen Masse vakuolisierten Protoplasmas angesehen werden“ (1894, S. 67). Um diesen Punkt zu beweisen, untersucht Sedgwick die Entwicklung von Mesenchym und Nervenstämmen in Selachia-Embryonen. Grundsätzlich stellt Sedgwick die Zellstruktur der kontinuierlichen Struktur des Protoplasmas gegenüber, ohne deren Beziehungen zu analysieren.

Sachs' Kritik an der Zelltheorie (Julius Sachs, 1832-1897) war anderer Natur. Er verstand die Schwierigkeit, ein einfaches Zelldiagramm für die physiologische Interpretation morphologischer Strukturen zu verwenden. Als Sachs 1878 auf einer Tagung der Würzburger Physikalisch-Medizinischen Gesellschaft Siphonalgen vorführte, wies er auf die Einzigartigkeit ihrer Struktur hin und betrachtete sie als nichtzellulare Pflanzen. Später (1892, 1895) versuchte Sachs mit der Einführung des Konzepts der „Energie“ eine seiner Meinung nach notwendige Ergänzung der Zelltheorie vorzunehmen. Sachs definiert den Begriff Energide wie folgt: „Unter Energide verstehe ich einen separaten Zellkern mit dem daran angrenzenden Protoplasma, und der Kern und das ihn umgebende Protoplasma werden als Ganzes betrachtet, und dieses Ganze ist in beiden Fällen eine organische Einheit.“ morphologischer und physiologischer Sinn“ (1892, Seite 57). Energide, so glaubt Sachs, verwandelt sich in eine Zelle, wenn eine Hülle um das Energide herum erscheint. Organismen wie Amöben sind laut Sachs nackte Energieträger.

Das Konzept der Energide gefiel vielen Biologen; es wird heute oft von einigen Verteidigern der orthodoxen zellulären Lehre (M. Hartmann und anderen) verwendet, die glauben, dass seine Verwendung die Mängel der zellulären Lehre und die Schwierigkeiten des zellulären Ansatzes zur nicht-zellulären Lehre beseitigt. Zellstrukturen.

Unter den Kritikern der Zelltheorie dieser Zeit wird meist Anton de Bary (1879) zitiert und sein Satz zitiert, dass es nicht die Zellen sind, die die Pflanze bilden, sondern die Pflanze, die die Zellen bildet. De Bary übte keine detaillierte Kritik an der Zelllehre, veröffentlichte jedoch in der von ihm herausgegebenen botanischen Zeitschrift eine Rezension, in der er unter anderem über die „Hegemonie“ der Zelle in der Botaniklehre schrieb. De Bary wies darauf hin, dass seit der Zeit von Schleiden (gemeint sind seine „Grundsätze der Botanik“) fast alle Lehrbücher ihre Darstellung mit der Zelle beginnen, was „ein Fehler war oder ist, der seine tiefe Grundlage in der Hegemonie der Zelle hat, gerechtfertigt durch.“ Schleiden sozusagen in der Überzeugung, dass die Zelle die Pflanze bildet und nicht umgekehrt – die Pflanze bildet die Zelle.“ Dieser Ausdruck verbreitete sich aufgrund seiner Ausdruckskraft und taucht häufig in der späteren Kritik der Zelllehre als Ausdruck der Idee der Hegemonie des Ganzen über seine Teile auf.

Basierend auf der Zelltheorie wurde die Idee gestärkt, dass mehrzellige Pflanzen und Tiere aus einer Kolonie einzelliger Pflanzen und Tiere entstanden sind, in der einzelne Individuen – Zellen – ihre Unabhängigkeit verloren und sich in strukturelle Teile eines vielzelligen Organismus verwandelten (E. Haeckel, I. I. Mechnikov). Der französische Zoologe Yves Delage (1854-1920) stellte eine neue Hypothese für den Ursprung der Mehrzelligkeit auf (1896). Nach seinen Vorstellungen könnten sich mehrzellige Organismen nicht durch eine Kolonie von Protisten gebildet haben, sondern auf der Grundlage der Aufteilung des Körpers eines mehrkernigen Protisten in separate einkernige Territorien – Zellen. Delages Ideen fanden später Anhänger; die meisten Biologen blieben bei der gleichen Idee, die derzeit die Biologie dominiert.

Eine Reihe von Autoren kritisierten Ende des letzten Jahrhunderts und Anfang dieses Jahrhunderts die Zelllehre und entwickelten die Idee, dass die Zelle nicht die letzte Elementarstruktur sei und dass es Lebenseinheiten gebe, die niedriger als die Zelle seien. Der „Ideologe“ dieses Trends war der Leipziger Histologe Altmann, der seine Ansichten erstmals in dem Artikel „Zur Geschichte der Zelltheorien“ (1889) darlegte und im nächsten Jahr ein Buch mit dem Titel „Elementarorganismen“ (1890) veröffentlichte. Dies ist nicht der erste Versuch, Lebenseinheiten unterhalb der Zelle zu postulieren, aber Altman versucht, eine morphologische Grundlage für spekulative Theorien zu liefern. Er hat keine Einwände gegen die allgemein akzeptierte Interpretation der Zelle. „Es ist ein Axiom biologischer Ansichten, dass alles organische Leben mit der Form einer Zelle verbunden ist, daher ist die Beschreibung einer Zelle überall dort Voraussetzung, wo sich Lebenseigenschaften vollständig manifestieren.“ Altman hat keine Einwände gegen die Zelltheorie als universelles Schema für die Struktur und Entwicklung eines Organismus; er besteht lediglich darauf, dass die Zelle nicht die „letzte“ Lebenseinheit und Individualität ist. „Es gibt wahrscheinlich viele organisierte Wesen, die keine Zellen sind, die aufgrund ihrer Ego-Eigenschaften ihren Namen verlieren“, sagt Altman. Er sieht die morphologische Einheit lebender Materie in „Bioblasten“, die seiner Meinung nach bei Anwendung einer speziellen Gewebeverarbeitungstechnik überall in der Zusammensetzung von Zellen zu finden sind. „Deshalb“, schreibt er, „sind Bioblasten als morphologische Einheiten in jeder Materie sichtbare Elemente; als solche Einheiten stellen sie die wahren Elementarorganismen der belebten Welt dar.“ Somit setzt Altman lediglich seine Bioblasten an die Stelle der Zellen und erweitert die Grenze der organischen Individualität.

Altmans Theorie basierte auf falsch interpretierten Fakten, hatte aber darüber hinaus keine Vorteile gegenüber der Zelltheorie.

Altmanns Bioblasten werden heute teils mit Chondrisomen, teils mit verschiedenen Körnchen identifiziert, aber natürlich versucht niemand, ihnen die Bedeutung lebenswichtiger Einheiten zuzuordnen. Die Theorie der Bioblasten erlebte eine Art Rückfall in den Vorstellungen über den „Grundapparat des Lebens“ des Kiewer Zoologen M. M. Voskoboynikov (1873-1942), der erstmals auf der 3. Allrussischen Konferenz mit ihnen sprach. Kongress der Zoologen, Anatomen und Histologen (1928) und stellte seine Ideen dann im Detail auf dem 4. Kongress 1930 vor.

Unser Verkünder der Bioblasten-Theorie war der St. Petersburger Histologe G. G. Shlater (1867-1919). In der Broschüre „Neue Richtung der Zellmorphologie und ihre Bedeutung für die Biologie“ (1895), dann in seiner Doktorarbeit über die Struktur der Leberzelle (1898) und in dem auf Russisch veröffentlichten Aufsatz „Zelle, Bioblast und lebende Materie“. und German (1903) G G. Schlater vertritt beharrlich die granulare Theorie der Zellstruktur und besteht darauf, dass die Zelle nicht das letzte unzerlegbare morphologische Element ist. In einer Rede, die er auf der Jahrestagung der Society of Pathologists (1910) hielt, geht G. G. Schlater in seiner kritischen Beurteilung der Zelllehre jedoch noch weiter. Schlater verteidigt weiterhin Altmans Richtung und weist auf die falsche Unkenntnis der lebenden Eigenschaften der interzellulären Substanz hin. Er betont die Bedeutung der Integrität von Organismen und die Bedeutung nichtzellulärer Zustände von Gewebestrukturen während der Histogenese. „Die Kenntnis der Histogenese einer Reihe von Gewebegruppen zwingt uns dazu, die Möglichkeit aufzugeben, die Kontinuität jeder Gewebezelle zu verfolgen, da in den frühen Perioden der Histogenese die Grenzen zwischen einzelnen Zellen verschwinden, die Kerne vermehren sich und a Es kommt zu einer Vielzahl von Neuordnungen und Umordnungen verschiedener Strukturelemente der allgemeinen Synzytialmasse. In solchen Fällen ist es unmöglich, die Herkunft jedes einzelnen zellähnlichen Gewebebereichs zu bestimmen.“

Altman war mit seinem Bestreben, die Grenzen der organischen Individualität zu verschieben, nicht der Einzige. Auch der Botaniker Julius Wiesner (1838-1916) hat sich in seinem großen Werk „Elementarer Aufbau und Wachstum der organischen Materie“ (1892) die Aufgabe gestellt, die einfachsten „Elementarorgane“ zu finden. „Als letzte, als echte Elementarorgane werden Plasmome etabliert, die letzten Körperteile einer Pflanze und lebender Organismen überhaupt.“ Wiesner verpflichtet sich nicht, Plasmen wie Altman-Bioblasten zu zeigen. Wiesner postuliert ihre Existenz; er schreibt ihnen die grundlegenden Eigenschaften organischer Materie zu: Assimilation, Wachstum und die Fähigkeit, sich durch Teilung zu reproduzieren. Wiesners Ansichten trugen wenig Originelles bei, aber die Idee, dass die Fähigkeit zur Teilung eine der wesentlichen Eigenschaften organischer Individuen ist, wurde in den Werken von Heidenhain entwickelt.

Wir haben gesehen, dass seit der Zeit Virchows die interzelluläre Substanz als passives Produkt der Zellsekretion erkannt wurde, ohne lebenswichtige Eigenschaften, mit denen nur Zellen ausgestattet waren. Diese Idee wurde erstmals von dem russischen Pathologen S. M. Lukyanov (1894, 1897) entschieden kritisiert. In einer Rede auf dem 5. Pirogov-Kongress der Gesellschaft russischer Ärzte kritisierte S. M. Lukyanov Virchows Idee der interzellulären Substanzen. Er weist darauf hin, dass „nicht nur Zellen, sondern auch sogenannte Interzellularsubstanzen am Aufbau vielzelliger Organismen beteiligt sind“ (1894, S. 1). „Bei echten interzellulären Substanzen wird der eine oder andere Austausch angenommen, wenn auch begrenzter als in Zellen“ (S. vii). Daher stellt der Autor fest: „Wir glauben, dass ein vielzelliger tierischer Organismus nicht aus einer passiven Masse und darin eingebetteten aktiven Zellen besteht, sondern aus aktiven Zellen und aktiven interzellulären Substanzen“ (S. V). „Wir müssen offensichtlich zu dem Schluss kommen“, schrieb S. M. Lukyanov, „dass nicht nur Zellen leben können und dass die Zelltheorie das Leben in Zellformen allein überhaupt nicht einschränkt“ (S. XII). Obwohl Virchows Standpunkt immer noch Befürworter findet, teilen die meisten Histologen die Meinung, die Lukjanow Ende des letzten Jahrhunderts geäußert hat.

Um die Jahrhundertwende versuchte M.D. Lavdovsky (1846-1902), Professor für Histologie an der Militärmedizinischen Akademie, Virchows Prinzip „Jede Zelle ist aus einer Zelle“ anzugreifen. Im Jahr 1900 hielt er eine Versammlungsrede mit dem Titel „Unsere Konzepte der lebenden Zelle“, in der er die Idee der Kontinuität der Zellentwicklung scharf kritisierte und die Möglichkeit der Zellbildung aus „lebender Materie, lebender Materie“ bewies „eine Masse organisierter und weiter organisierter Materie.“ Insbesondere im Eigelb sah er eine solche Substanz, die M.D. Lavdovsky als prägende Substanz ansieht. Die Ideen von M.D. Lavdovsky fanden zeitweise keine Resonanz, da das Faktenmaterial, mit dem der Autor arbeitete, nicht schlüssig war. In unserer Zeit versuchte O. B. Lepeshinskaya, diese Ideen wiederzubeleben.

Ohne bei einer Reihe von Spezialwerken stehen zu bleiben, die die Anwendbarkeit der Zelltheorie auf einzelne Sachverhalte untersuchen, stoßen wir bereits an der Schwelle des 19. Jahrhunderts auf eine Reihe von Werken, in denen die Lehre von der Zelle als wichtiges theoretisches Problem betrachtet und kritisiert wird verschiedene Standpunkte. Bezeichnend ist, dass es sich in den meisten Fällen um Werke von Autoren handelt, die versuchten, eine allgemeine Zusammenfassung der Zelllehre zu geben und dabei die Grundkonzepte der Zelltheorie kritisierten.

Einer der ersten Berichte dieser Art ist das oben erwähnte Buch des einheimischen Histologen A. G. Gurvich (1904) – „Morphology and Biology of the Cell“. Hier entwickelt er eine Reihe von Bestimmungen, auf die er später im allgemeinen Verlauf der Histologie (1923) zurückkommt. Laut Gurvich stößt die Zelltheorie auf eine Schwierigkeit, da derselbe Begriff sowohl das Ei als auch jene Strukturen bezeichnet, die durch Weiterentwicklung, Spezialisierung und Differenzierung Ableitungen dieses Eies sind. A. G. Gurvich hält folgende Fragen für umstritten: 1) Ist ein vielzelliger Organismus in all seinen Eigenschaften nur eine Funktion einzelner Elemente – Zellen; 2) Ist es möglich zu glauben, dass diese einzelnen Elemente praktisch die letzte unabhängige Veränderbarkeit haben? 3) Können Protisten als frei lebende Zellen betrachtet werden? 4) ob die Vergleichbarkeit verschiedener Strukturen, sogenannte Zellen, legitim ist. In der Kritik von A. G. Gurvich gibt es eine Reihe interessanter Bestimmungen, die ihre Bedeutung nicht verloren haben. Gurvichs anfängliche methodische Positionen, die auf einem komplexen vitalistischen Konzept basieren, können von uns natürlich nicht geteilt werden. Es ist jedoch nicht der Ort, auf ihre Kritik einzugehen.

Interessante Gedanken zur Zelltheorie äußerte Oscar Hertwig 1898 in seiner Zusammenfassung „Cell and Tissues“ (in späteren Ausgaben „General Biology“). Im Abschnitt „Über die Doppelbedeutung der Zelle als elementarer Organismus und als definitiv integrierender Teil eines komplexeren höheren Organismus“ untersucht Hertwig die Ansichten von de Bary, Sachs, Whiteman und Rauber. Hertwig stimmt ihnen zwar im Einzelnen zu, lehnt jedoch Kritik an der Zelltheorie als Ganzes ab. Hertwig kommt zu folgendem Schluss: „Keiner der einseitigen Standpunkte – weder der extreme zelluläre noch derjenige, der in den Ansichten von Sachs, Whiteman und Rauber zum Ausdruck kommt – kann als völlig fair und erschöpfend für das Thema bezeichnet werden.“ Genauso wie es ein Fehler ist, beim Umgang mit Zellen den Sinn des Ganzen aus den Augen zu verlieren, von dem dennoch die Existenz und Wirkungsweise einer einzelnen Zelle abhängt, wäre es ebenso verfehlt, die Funktionsweise erklären zu wollen Wirken des Ganzen, ohne seinen Teilen die gebührende Aufmerksamkeit zu schenken. Daher denke ich, dass sich die Slogans „Die Pflanze bildet die Zellen“ und „Die Zellen bilden die Pflanze“ keineswegs ausschließen. Wir können beide Wendungen verwenden, wenn wir nur die Beziehung, in der die Zelle als Teil und die Pflanze als Ganzes zueinander stehen, richtig verstehen. Dies allein ist wichtig für das Verständnis der Pflanzen- und Tierorganisation.“

Dies ist die richtige Art, die Frage zu stellen; Hertwig vertritt hier einen spontan-dialektischen Standpunkt und spürt den richtigen Weg zur Lösung des Problems. Leider verfolgt er diesen Standpunkt später in seiner „Theorie der Biogenese“ nicht immer konsequent. Dennoch ist Hertwigs Vortrag auf jeden Fall interessant und verdient Aufmerksamkeit. Allerdings wurde Hertwigs Standpunkt zur Notwendigkeit einer analytisch-synthetischen Annäherung an den Körper nicht rechtzeitig gewürdigt und hatte keinen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der Zelllehre.

Die Ära wurde durch eine weitere wichtige Zusammenfassung der Zelllehre zusammengestellt – Martin Heidenhains Buch „Plasma und die Zelle“ (1907), das ebenfalls oben erwähnt wurde. Heidenhain weist darauf hin, dass er bereits 1894, nachdem er das Angebot erhalten hatte, den Abschnitt „Zelle“ in Bardelebens anatomischem Handbuch zu schreiben, bei der Verarbeitung des Materials mit der Position konfrontiert war, dass „nicht alle Lebewesen in Zellen konzentriert sind“ und Schon im Titel des Buches versuchte er, diese Tatsache widerzuspiegeln. Zusätzlich zum ausführlichen historischen Teil führt Heidenhain in seinem Buch ein Kapitel „Auf dem Weg zur Theorie der Zellen und Gewebe“ ein, in dem er entschieden die Position vertritt, dass „der Begriff der lebenden Materie allgemeinerer Natur ist als der Begriff a.“ Zelle." Heidenhain macht viele wertvolle Kommentare zum Konzept einer Zelle, die nicht an Relevanz verloren haben. Das Buch von M. Heidenhain und eine Reihe seiner Folgewerke spielten eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung einer kritischen Haltung gegenüber der orthodoxen Form der Zelltheorie, in der sie sich zu Beginn unseres Jahrhunderts etabliert hatte. Darüber hinaus weist Heidenhains eigene Theorie, die er als Ersatz für die zelluläre Darstellung vorschlägt, eine Reihe schwerwiegender Mängel auf, die sie aus dialektisch-materialistischer Sicht inakzeptabel machen.

Heidenhain ist mit dem „Zellenschema“ der Organisation nicht zufrieden. Er stellt zu Recht fest, dass die Hauptmethode der Zelltheorie die Analyse ist. „Schwanns Theorie“, schreibt er in einem seiner neuesten Werke, „muss durch eine synthetische Gewebetheorie ergänzt werden, die sie vom Rang zellulärer Aggregate in den Rang zellulärer Systeme erheben soll, die nach bestimmten, formulierten Bedingungen gebildet werden.“ Gesetze, die durch die Entwicklung bestimmt werden.“

Heidenhain stellt eine neue Theorie über den Aufbau des Körpers vor, die er „Teilkörpertheorie“ nennt. In dieser Theorie stützt er sich auf die von Wiesner vertretene Position, dass eine zwingende Eigenschaft der organischen Individualität ihre Fähigkeit zur Teilung (Spaltung) sein sollte. Im Gegensatz zur Zelltheorie, die ein einziges Strukturelement – die Zelle – akzeptiert, „akzeptiert die Theorie der Fragmentierung von Körperteilen morphologische Individualitäten höherer und niedrigerer Ordnung, die in einer aufsteigenden Reihe angeordnet sind: Jedes höhere Mitglied stammt aus einer speziellen Kombination.“ von Individuen niedrigerer Ordnung“ – so charakterisiert Heidenhain den Grundgedanken seiner Theorie (1911, S. 105).

Welches Kriterium bestimmt, ob eine bestimmte Entität eine solche Einzelperson ist? Laut Heidenhain müssen morphologische Formationen, die in diese Reihe eingeordnet werden, „der Anforderung genügen, sich durch Teilung zu reproduzieren. In diesem Fall kann sich die Teilbarkeit real manifestieren, wie in Zellen, oder sie kann als die Fähigkeit zur Spaltung (Spaltungsvermogen) des Rudiments dargestellt werden; Auf jeden Fall ist es im Sinne der Theorie die Haupteigenschaft, das wesentlichste Kriterium der morphologischen Individualität, und der gesamte Körper muss in Systeme von Körperteilen niedrigerer und höherer Ordnung zerlegbar sein.“ Heidenhain nennt solche morphologischen Individualitäten Histomere, wenn sie integraler Bestandteil eines höheren Systems sind, und Histosysteme, wenn sie ein Komplex niederer Formationen sind. Somit ist der Zellkern nach Heidenhain ein Histomer im Verhältnis zur Zelle und ein Histosystem im Verhältnis zu den Chromosomen. Dabei unterscheidet er zwischen zellulären, suprazellulären und infrazellulären Histomeren. Heidenhain umfasst infrazelluläre Histomeren: Kern, Chromosomen, Chromiole, Zentren und Zentriolen, Chlorophyllkörner und ihre Derivate, Myofibrillen und Scheiben, zytoplasmatische Fasern, Axialzylinder und Neurofibrillen, Chondrisomen und den Golgi-Apparat. Er nennt Zellen und ihre Homologen zelluläre Histomere; suprazellulär - mehrzellige Komplexe, die sich spalten können. Ihre Zusammenhänge erläutert er anhand von Diagrammen, in denen er die „vollständige“ Zerlegung einer Zelle und eines Muskels nach dem Prinzip der Fraktionierungstheorie darstellt. Da Heidenhain die Grenze der Teilbarkeit sichtbarer Strukturen nicht findet, geht er davon aus, dass diese Grenze im Bereich der submikroskopischen Struktur liegt. Die letzte teilungsfähige Struktur, die außerhalb unserer Sichtbarkeit liegt, ist aus Heidenhains Sicht „die Basis allen Lebewesens“ – eine biologische Einheit, für die er den Begriff „Protomer“ vorschlägt.

Indem Heidenhain der Zelle das Konzept einer biologischen Einheit verweigert und sie nur als Organisationsstufe, als eines von vielen Histomeren betrachtet, akzeptiert er das Protomer als „echte“ biologische Einheit. „Die Theorie der Protomeren oder die Theorie der elementaren Organisation“ ist die logische Schlussfolgerung der Theorie der Fragmentierung von Körperteilen.

Da die Fähigkeit zur Spaltung zellulärer und infrazellulärer Histomere weniger Beweise benötigte (hier konnte man sich auf alte Fakten verlassen), konzentrierte sich Heidenhain in späteren Arbeiten auf den Nachweis der Spaltung suprazellulärer Histomere – verschiedener Organe. Er versucht zu zeigen, dass seine Theorie es nicht nur ermöglicht, Strukturen zu analysieren und zu zerlegen, sondern umgekehrt auch durch Synthese die Struktur einer komplexen Formation aus einer elementareren abzuleiten. Im Gegensatz zur Zelltheorie, einer rein analytischen Lehre, stellt Heidenhain seine Theorie als synthetische Theorie dar; daher der Name „Synthesiologie“, der ihm treu geblieben ist.

Dies ist im Allgemeinen Heidenhains Theorie, die er als Ersatz für die Zelltheorie vorschlug.

Aus methodischer Sicht befriedigt uns Heidenhains Theorie jedoch nicht. Ihr Kernpunkt ist die Idee, dass das wesentlichste Merkmal organischer „individueller“ Strukturen ihre Teilbarkeit ist. Neben dem umstrittenen Charakter eines solchen Kriteriums ist für Heidenhain auch das Konzept der „Spaltungsfähigkeit“ formaler Natur. Teilung des Kerns, Spaltung von Fibrillen, Bildung von „Zwillingen“, „Drillingen“ in verschiedenen Organen – Heidenhain vereint all diese Phänomene mit dem allgemeinen Begriff der Spaltung und leitet daraus die Fähigkeit einer gegebenen Struktur zur Fortpflanzung ab. Allerdings werden hier verschiedene Phänomene künstlich kombiniert, was nicht als Ausdruck der allgemeinen Eigenschaft „Spreizbarkeit“ angesehen werden kann. Die Fähigkeit zur Spaltung ist auch in der anorganischen Natur bekannt, insbesondere bei sogenannten Flüssigkristallen. Heidenhain betrachtet Teilbarkeit als eine Art inneres, immanentes Merkmal organischer Strukturen, ohne deren funktionale Bedeutung und Zustand zu berücksichtigen, die durch die Summe äußerer und innerer Bedingungen bestimmt werden. Daher ist es schwierig, dem in der diskutierten Theorie aufgestellten Kriterium der Individualität zuzustimmen. Der Begriff der Individualität behält bei Heidenhain einen metaphysischen Charakter, obwohl er durch die Einführung der Begriffe „Histomer“ und „Histosystem“ versucht, diesen metaphysischen Charakter zu überwinden. Dies gelingt ihm jedoch nicht, da er die Struktur des Organismus als eine gewisse stufenweise Abfolge von Strukturen betrachtet, die konjugiert sind, aber nicht ineinander übergehen.

Der Begriff einer biologischen Einheit, eines „Protomers“, hat bei Heidenhain neben seiner hypothetischen Natur den gleichen metaphysischen Charakter wie in der Zelllehre. Nachdem er diese Einheit vom Bereich der mikroskopischen in den Bereich der submikroskopischen Strukturen weiterentwickelt hat, überwindet er nicht die metaphysische Natur des Konzepts der organischen Elemente. Indem er seine Theorie mit dem Konzept der „Kontinuität des Lebens“ verbindet, glaubt Heidenhain, dass seine Ansichten das Sprichwort rechtfertigen: omne vivum ex vivo. Damit kommt er zu einer Kluft zwischen anorganischer und organischer Natur und betrachtet das Protomer als eine spezielle organische Struktur, die nicht aus der anorganischen Natur abgeleitet werden kann. Aus Sicht der Heidenhain-Schemata bleibt der Zusammenhang zwischen den Bauwerken unklar. Sie bilden nach seiner Theorie getrennte Reihen, die nicht miteinander verbunden sind und nicht voneinander fließen. Daher kann Heidenhain, während er den metaphysischen Ansatz des Organismus als einer Summe von Teilen überwindet und versucht, die Synthese der Analyse des Organismus gegenüberzustellen, die metaphysische Natur des Gegensatzes „Teil oder Ganzes“ nicht überwinden. Durch die Aufteilung des Organismus in eine stufenweise Struktur (anstelle der homotypischen Struktur der Zelltheorie) wird die Relativität der Teilung selbst nicht überwunden.

Heidenhain macht den Fehler, eine allgemeine Strukturtheorie zu entwickeln, die den Bereich submikroskopischer, mikroskopischer und makroskopischer Strukturen abdeckt. Die Einteilung in diese Bereiche hat natürlich keine ernsthafte wissenschaftliche Bedeutung, aber es besteht kein Zweifel daran, dass in Gewebestrukturen und Strukturen einer solchen Ordnung wie Drüsen, Skelettteilen, Darmzotten, Metameren usw. nicht die gleichen Strukturmuster existieren. Hier vertritt Heidenhain den mechanistischen Standpunkt. Seine Synthese hat den gleichen mechanistischen Charakter. Dies ist eine Synthese von quantitativ klein zu quantitativ groß. In gewissen Grenzen ist eine solche Synthese natürlich; er erläutert beispielsweise die Architektur einzelner Organe, insbesondere der Drüsenformationen, deren äußere Gestaltung aus Heidenhains Sicht eine gewisse Klarheit erlangt. Eine solche Synthese reicht jedoch nicht aus, wenn ein Übergang von Quantität zu Qualität stattfindet, wenn neue Strukturen keine einfache quantitative Komplikation alter Strukturen sind (wie Drüsenläppchen, Geschmacksknospen, Darmzotten, die Zwei-, Drei- und Polymere bilden). aber qualitativ unterschiedliche Neubildungen.

Schließlich ist Heidenhains Theorie nur eine Theorie eines geformten Organismus. Es liefert keinen Schlüssel zum Verständnis der Ontogenese und lässt letztere völlig außer Sicht.

Zu Beginn des zweiten Jahrzehnts unseres Jahrhunderts verfasste der Physiologe A. V. Leontovich (1869-1943) das Werk „Syncellium als dominierende Zellstruktur eines tierischen Organismus“ (1912). „Der Körper der Tiere besteht zum größten Teil nicht aus Zellen – elementaren Organismen“, schrieb Leontovich, „sondern aus Syncellien.“ Elementarorganismen sind vielleicht nur bewegliche Bindegewebszellen und Blutleukozyten.“ „Trotzdem“, stellt der Autor fest, „bildet die Zelle die Grundlage für alles oben Genannte: nämlich die Eigenschaft einer Zelle, unter bestimmten normalen Bedingungen ihres Lebens Syncellien zu produzieren.“ Daher kann man nicht behaupten, dass die Zelle ihre Zeit überlebt hat; es wird immer im Zentrum des biologischen Denkens bleiben. Die Zelltheorie muss lediglich durch die Theorie des Syncelliums und jene Erkenntnisse ergänzt werden, die die Zerlegung der Zelle in Einheiten niedrigerer Ordnung bereits liefert und für die Zukunft verspricht“ (S. 86). Im Wesentlichen folgte Leontovichs Kritik dem Weg von Geizman und wies auf die Bedeutung nichtzellulärer Strukturen im Körper hin.

Der amerikanische Embryologe Minot (Charles Sedgwic Minot, 1852-1914) machte auf die Schwierigkeit aufmerksam, die Zelltheorie auf die Embryogenese anzuwenden. In Vorlesungen, die er in Jena hielt und in einer separaten Ausgabe (1913) veröffentlichte, stellt Minot fest, dass die Aufteilung in Zellterritorien nicht die ihr zugeschriebene Bedeutung für die Embryogenese hat.

Im Jahr 1911 erhob der englische Protistologe Dobell (Clifford S. Dobell, 1886-1949) einen grundsätzlichen Einwand gegen eine der Hauptbestimmungen der Zelllehre. Er wies darauf hin, dass der Begriff einer Zelle grundsätzlich unterschiedliche Strukturen vermischt: integrale Organismen (Proteste), strukturelle Teile des Organismus (Gewebezellen) und potenziell dem Gesamtorganismus gleichwertige Strukturen (Eier). Dobell schlug vor, das Konzept einer Zelle speziell für Gewebezellen zu reservieren. Im Gegensatz zum zellulären Schema der Einteilung von Organismen in einzellige und mehrzellige Organismen hält Dobell die Einteilung in zelluläre und nichtzelluläre Organismen für richtiger. „Der individuelle Protest ist kein Homolog der einzelnen Zellen des Körpers vielzelliger Pflanzen und Tiere; es kann nur mit einem ganzen vielzelligen Organismus homologiert werden ... Es ist unfair, Proteste als einfach, minderwertig, einzellig oder primitiv zu bezeichnen ... Alle diese Adjektive sind völlig willkürlich und ihre Anwendung auf Proteste ist in keiner Weise gerechtfertigt, da Letzteres der Fall ist unterscheiden sich von Metazoa und Metaphyta dadurch, dass sie unterschiedlich organisiert sind: nichtzellulär, im Gegensatz zu mehrzellig. Dobells Ansichten stießen auf breite Resonanz, sowohl positiv als auch negativ. Wir müssen weiter unten darauf zurückkommen, um das von Dobell aufgeworfene Problem der Interpretation von Protisten zu diskutieren.

Der deutsche Zoologe Emil Rhode (1904, 1908, 1914, 1916, 1922) widmete mehrere Werke der Kritik der Zelltheorie. Er sammelte zahlreiche literarische und eigene Daten zur Bedeutung nichtzellulärer Strukturen für die Morphogenese, stand den vorgelegten Literaturdaten jedoch nicht immer kritisch gegenüber. Sein Standpunkt: „Bei der histogenetischen Differenzierung von Tieren spielen nicht Zellen eine wesentliche Rolle, sondern mehrkernige Plasmodien; Nicht die Zellbildung, sondern die funktionelle Differenzierung lebender Materie, also mehrkerniger Plasmodien, ist das Leitprinzip der Entwicklung von Organismen“ (1914, S. 133) – diese Position ist ebenso einseitig wie die Erklärung der gesamten Verlauf der Ontogenese anhand der Reproduktion und Differenzierung von Zellen. Von einem Extrem: „Alles sind Zellen“ geht Rohde zum anderen Extrem über und erklärt: „Alles ist Synzytien und Plasmodien, und Zellen sind nur sekundäre Strukturen ohne wesentliche Bedeutung.“ Eine solche rein metaphysische Lösung der Frage kann nicht auf den richtigen Weg führen. Rodets Arbeiten stießen auf scharfe Einwände von Yu. Schaxel (Julius Schaxel, 1915, 1917), der Rodet für seine Faszination für nichtzelluläre Strukturen und unbestätigte Fakten kritisierte. Aber Chaxel geht in das andere Extrem und hält die rein zelluläre Sichtweise für völlig ausreichend, um alle Entwicklungsprozesse zu erklären.

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Die Grundprinzipien der Zelltheorie sind die Grundlage für das Verständnis der Entstehungs- und Existenzgesetze von Elementen, die aus elementaren Struktureinheiten bestehen. Diese biologische Verallgemeinerung beweist, dass Leben nur in einer Zelle existiert und dass jede „lebende Zelle“ ein ganzes System ist, das zur unabhängigen Existenz fähig ist.

Die Grundprinzipien der Zelltheorie wurden von M. Schleiden und T. Schwann formuliert und von R. Virchow ergänzt. Bevor Experten Schlussfolgerungen zogen und die Postulate dieser Theorie formulierten, studierten sie die Werke vieler ihrer Vorgänger. So sah ich 1665 zum ersten Mal auf einem Korken Formationen, die „Zellen“ genannt wurden. Dann wurden viele Pflanzen beschrieben. Später beschrieb A. Leeuwenhoek einzellige Organismen. Im 19. Jahrhundert. Die Verbesserung des Mikroskopdesigns führt zu einer Erweiterung der Konzepte über die Struktur von Organismen und das Konzept lebender Gewebe wird eingeführt. T. Schwann führt eine vergleichende Analyse der kleinsten Struktureinheit bei Vertretern der Flora und Fauna durch und Schleiden veröffentlicht ein Buch „Materials on Phytogenesis“.

Die wichtigsten Bestimmungen der von Schleiden und Schwann entwickelten Zelltheorie:

Alle Vertreter der Flora und Fauna bestehen aus elementaren Struktureinheiten.
Das Wachstum und die Entwicklung pflanzlicher und tierischer Organismen erfolgt durch die Entstehung neuer „lebender Zellen“.

Diese Struktur ist die kleinste Einheit der Lebewesen, und der Organismus ist ihre Gesamtheit.

Eine Zelle ist die elementare Einheit des Lebewesens.
Die kleinsten Struktureinheiten aller Lebewesen sind in ihrer Zusammensetzung, ihren Lebensvorgängen und ihrem Stoffwechsel homolog.
Sie vermehren sich mütterlicherseits.
Alle elementaren Einheiten des Lebewesens haben einen Anfang, d.h. sie sind totipotent.
Die kleinsten Einheiten von Lebewesen sind entsprechend ihrer Funktion miteinander verbunden und bilden komplexere Strukturen (Gewebe, Organ und Organsystem).
Jede „lebende Zelle“ ist ein offenes System, das in der Lage ist, die Prozesse der Erneuerung, Reproduktion und Aufrechterhaltung der Homöostase unabhängig zu regulieren.

In den letzten Jahren (nach vielen wissenschaftlichen Entdeckungen) wurde diese Theorie erweitert und durch neue Informationen ergänzt. Es ist jedoch nicht vollständig systematisiert, sodass seine Postulate von manchen eher willkürlich interpretiert werden. Betrachten wir die am häufigsten anzutreffenden Zusatzbestimmungen der Zelltheorie:

Die kleinsten Struktureinheiten pränuklearer und nuklearer Organismen sind in ihrer Zusammensetzung und Struktur nicht völlig identisch.
Die Kontinuität der Übertragung erblicher Informationen gilt auch für einige Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien, Chromosomen, Gene) der „lebenden Zelle“.
Obwohl die elementaren Einheiten der Lebewesen totipotent sind, ist die Arbeit ihrer Gene unterschiedlich. Dies führt zu ihrer Differenzierung.
Mehrzellige Organismen sind ein komplexes System, dessen Funktion auf chemischen Faktoren sowie humoraler und nervöser Regulierung beruht.

Somit sind die Hauptbestimmungen der Zelltheorie eine allgemein anerkannte biologische Verallgemeinerung, die die Einheit des Prinzips von Struktur, Existenz und Entwicklung aller Lebewesen mit einer Zellstruktur beweist.

Erstmals entdeckte der englische Wissenschaftler Robert Hooke im Jahr 1665 mit einem Mikroskop Zellen bzw. Zellwände (Hüllen) abgestorbener Zellen in Korkabschnitten. Er war es, der den Begriff „Zelle“ vorschlug.
Später entdeckte der Niederländer A. Van Leeuwenhoek viele Einzeller in Wassertropfen und rote Blutkörperchen (Erythrozyten) im menschlichen Blut.

Dass alle lebenden Zellen neben der Zellmembran über einen inneren Inhalt verfügen, eine halbflüssige gallertartige Substanz, konnten Wissenschaftler erst Anfang des 19. Jahrhunderts entdecken. Diese halbflüssige gelatineartige Substanz wurde Protoplasma genannt. Im Jahr 1831 wurde der Zellkern entdeckt und der gesamte lebende Inhalt der Zelle – das Protoplasma – begann in Kern und Zytoplasma unterteilt zu werden.

Später, als sich die Mikroskopietechniken verbesserten, wurden zahlreiche Organellen im Zytoplasma entdeckt (das Wort „Organoid“ hat griechische Wurzeln und bedeutet „organähnlich“), und das Zytoplasma begann sich in Organellen und den flüssigen Teil – Hyaloplasma – zu unterteilen.

Berühmte deutsche Wissenschaftler, der Botaniker Matthias Schleiden und der Zoologe Theodor Schwann, die aktiv mit pflanzlichen und tierischen Zellen arbeiteten, kamen zu dem Schluss, dass alle Zellen eine ähnliche Struktur haben und aus einem Zellkern, Organellen und Hyaloplasma bestehen. Später in den Jahren 1838-1839 formulierten sie Grundprinzipien der Zelltheorie. Nach dieser Theorie ist die Zelle die grundlegende Struktureinheit aller lebenden Organismen, sowohl pflanzlicher als auch tierischer Natur, und der Prozess des Wachstums von Organismen und Geweben wird durch den Prozess der Bildung neuer Zellen sichergestellt.

20 Jahre später machte der deutsche Anatom Rudolf Virchow eine weitere wichtige Verallgemeinerung: Eine neue Zelle kann nur aus einer vorherigen Zelle entstehen. Als klar wurde, dass es sich bei Spermium und Eizelle ebenfalls um Zellen handelt, die sich während des Befruchtungsprozesses miteinander verbinden, wurde klar, dass das Leben von Generation zu Generation eine kontinuierliche Abfolge von Zellen ist. Mit der Entwicklung der Biologie und der Entdeckung der Prozesse der Zellteilung (Mitose und Meiose) wurde die Zelltheorie durch immer neue Bestimmungen ergänzt. In ihrer modernen Form lassen sich die wesentlichen Bestimmungen der Zelltheorie wie folgt formulieren:

1. Die Zelle ist die grundlegende strukturelle, funktionelle und genetische Einheit aller lebenden Organismen und die kleinste Einheit eines Lebewesens.

Dieses Postulat wurde durch die moderne Zytologie vollständig bewiesen. Darüber hinaus ist die Zelle ein selbstregulierendes und sich selbst reproduzierendes System, das für den Austausch mit der äußeren Umgebung offen ist.

Derzeit haben Wissenschaftler gelernt, verschiedene Bestandteile der Zelle (bis hin zu einzelnen Molekülen) zu isolieren. Viele dieser Komponenten können unter den richtigen Bedingungen sogar unabhängig voneinander funktionieren. Beispielsweise können Kontraktionen des Aktin-Myosin-Komplexes durch die Zugabe von ATP in das Reagenzglas verursacht werden. Auch die künstliche Synthese von Proteinen und Nukleinsäuren ist in unserer Zeit Realität geworden, doch all dies ist nur ein Teil des Lebens. Für das volle Funktionieren all dieser Komplexe, aus denen die Zelle besteht, werden zusätzliche Substanzen, Enzyme, Energie usw. benötigt. Und nur Zellen sind unabhängige und selbstregulierende Systeme, denn alles Notwendige haben, um ein erfülltes Leben zu führen.

2. Der Aufbau der Zellen, ihre chemische Zusammensetzung und die wichtigsten Erscheinungsformen lebenswichtiger Prozesse sind in allen lebenden Organismen (einzellig und mehrzellig) ähnlich.

In der Natur gibt es zwei Arten von Zellen: prokaryotische und eukaryotische. Trotz einiger Unterschiede gilt diese Regel für sie.
Das allgemeine Prinzip der Zellorganisation wird durch die Notwendigkeit bestimmt, eine Reihe obligatorischer Funktionen auszuführen, die auf die Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Aktivität der Zellen selbst abzielen. Beispielsweise verfügen alle Zellen über eine Membran, die einerseits ihren Inhalt von der Umgebung isoliert und andererseits den Stofffluss in die Zelle hinein und aus ihr heraus steuert.

Organellen oder Organellen sind dauerhafte spezialisierte Strukturen in den Zellen lebender Organismen. Organellen verschiedener Organismen haben einen gemeinsamen Strukturplan und funktionieren nach gemeinsamen Mechanismen. Jedes Organell ist für bestimmte Funktionen verantwortlich, die für die Zelle lebenswichtig sind. Dank Organellen findet in Zellen der Energiestoffwechsel, die Proteinbiosynthese statt und die Fähigkeit zur Fortpflanzung entsteht. Man begann, Organellen mit den Organen eines vielzelligen Organismus zu vergleichen, daher dieser Begriff.

In vielzelligen Organismen ist eine erhebliche Zellvielfalt deutlich erkennbar, die mit ihrer funktionellen Spezialisierung zusammenhängt. Wenn Sie beispielsweise Muskel- und Epithelzellen vergleichen, werden Sie feststellen, dass sie sich in der bevorzugten Entwicklung verschiedener Organellentypen voneinander unterscheiden. Durch die zelluläre Differenzierung während der Ontogenese erwerben Zellen Merkmale der funktionellen Spezialisierung, die für die Ausführung spezifischer Funktionen erforderlich sind.

3. Jede neue Zelle kann nur durch Teilung der Mutterzelle entstehen.

Die Reproduktion von Zellen (d. h. die Erhöhung ihrer Anzahl), egal ob Prokaryoten oder Eukaryoten, kann nur durch Teilung vorhandener Zellen erfolgen. Der Teilung geht notwendigerweise ein Prozess der vorläufigen Verdoppelung des genetischen Materials (DNA-Replikation) voraus. Der Beginn des Lebens eines Organismus ist eine befruchtete Eizelle (Zygote), d. h. eine Zelle, die durch die Verschmelzung einer Eizelle und eines Spermiums entsteht. Die übrige Zellvielfalt im Körper ist das Ergebnis unzähliger Zellteilungen. Wir können also sagen, dass alle Zellen im Körper miteinander verbunden sind und sich auf die gleiche Weise aus derselben Quelle entwickeln.

4. Mehrzellige Organismen sind lebende Organismen, die aus vielen Zellen bestehen. Die meisten dieser Zellen sind differenziert, d.h. unterscheiden sich in ihrer Struktur, Funktion und bilden unterschiedliche Gewebe.

Mehrzellige Organismen sind integrale Systeme spezialisierter Zellen, die durch interzelluläre, nervöse und humorale Mechanismen reguliert werden. Es muss zwischen Vielzelligkeit und Kolonialität unterschieden werden. Kolonialorganismen haben keine differenzierten Zellen und daher gibt es keine Unterteilung des Körpers in Gewebe. Vielzellige Organismen enthalten neben Zellen auch nichtzelluläre Elemente, beispielsweise die Interzellularsubstanz des Bindegewebes, der Knochenmatrix und des Blutplasmas.

Als Ergebnis können wir sagen, dass alle Lebensaktivitäten von Organismen von ihrer Geburt bis zu ihrem Tod: Vererbung, Wachstum, Stoffwechsel, Krankheit, Altern usw. - All dies sind verschiedene Aspekte der Aktivität verschiedener Körperzellen.

Die Zelltheorie hatte großen Einfluss auf die Entwicklung nicht nur der Biologie, sondern der Naturwissenschaften im Allgemeinen, da sie die morphologische Grundlage für die Einheit aller lebenden Organismen legte und eine allgemeine biologische Erklärung von Lebensphänomenen lieferte. In ihrer Bedeutung steht die Zelltheorie so herausragenden Errungenschaften der Wissenschaft wie dem Gesetz der Energieumwandlung oder der Evolutionstheorie von Charles Darwin in nichts nach. So entstand und entwickelte sich die Zelle – die Grundlage für die Organisation von Vertretern des Pflanzen-, Pilz- und Tierreichs – im Prozess der biologischen Evolution.

Zelltheorie Die Zellstruktur ist die wichtigste, aber nicht die einzige Existenzform des Lebens. Viren können als nichtzelluläre Lebensformen betrachtet werden. Zwar zeigen sie nur innerhalb von Zellen Lebenszeichen (Stoffwechsel, Fortpflanzungsfähigkeit usw.); außerhalb von Zellen ist das Virus eine komplexe chemische Substanz. Nach Ansicht der meisten Wissenschaftler sind Viren ihrem Ursprung nach mit der Zelle verbunden, sie sind Teil ihres genetischen Materials, „wilde“ Gene. Es stellte sich heraus, dass es zwei Arten von Zellen gibt – Prokaryoten (Zellen von Bakterien und Archaebakterien), die keinen durch Membranen begrenzten Kern haben, und Eukaryoten (Zellen von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Protisten), die einen von Membranen umgebenen Kern haben eine Doppelmembran mit Kernporen. Es gibt viele weitere Unterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen. Die meisten Prokaryoten haben keine inneren Membranorganellen und die meisten Eukaryoten haben Mitochondrien und Chloroplasten. Nach der Theorie der Symbiogenese sind diese halbautonomen Organellen Nachkommen von Bakterienzellen. Somit ist eine eukaryotische Zelle ein System höherer Organisationsebene; sie kann nicht als vollständig homolog zu einer Bakterienzelle angesehen werden (eine Bakterienzelle ist homolog zu einem Mitochondrium einer menschlichen Zelle).

Die Zelltheorie betrachtete den Organismus als eine Summe von Zellen, und die Lebensmanifestationen des Organismus lösten sich in der Summe der Lebensmanifestationen seiner konstituierenden Zellen auf. Die Zelltheorie betrachtete die Zelle als universelles Strukturelement und betrachtete Gewebezellen und Gameten, Protisten und Blastomere als völlig homologe Strukturen. Die Anwendbarkeit des Konzepts einer Zelle auf Protisten ist in der Zelltheorie ein umstrittenes Thema, da viele komplexe mehrkernige Protistenzellen als suprazelluläre Strukturen betrachtet werden können. In Gewebezellen, Keimzellen und Protisten manifestiert sich eine allgemeine zelluläre Organisation, die sich in der morphologischen Trennung von Karyoplasma in Form eines Kerns ausdrückt. Diese Strukturen können jedoch nicht als qualitativ gleichwertig angesehen werden, da alle ihre spezifischen Merkmale über den Begriff hinausgehen "Zelle". Insbesondere sind Gameten von Tieren oder Pflanzen nicht nur Zellen eines mehrzelligen Organismus, sondern eine besondere haploide Generation ihres Lebenszyklus, die genetische, morphologische und manchmal auch umweltbedingte Merkmale besitzt und der unabhängigen Wirkung der natürlichen Selektion unterliegt. Gleichzeitig haben fast alle eukaryotischen Zellen zweifellos einen gemeinsamen Ursprung und eine Reihe homologer Strukturen – Zytoskelettelemente, Ribosomen vom eukaryotischen Typ usw.

Die dogmatische Zelltheorie ignorierte die Spezifität nichtzellulärer Strukturen im Körper oder erkannte sie sogar, wie Virchow, als nicht lebend an. Tatsächlich gibt es im Körper zusätzlich zu den Zellen mehrkernige suprazelluläre Strukturen (Syncytien, Symplasten) und kernfreie interzelluläre Substanz, die die Fähigkeit zum Stoffwechsel besitzt und daher lebendig ist. Die Spezifität ihrer Lebenserscheinungen und ihre Bedeutung für den Körper festzustellen, ist Aufgabe der modernen Zytologie. Gleichzeitig entstehen sowohl mehrkernige Strukturen als auch extrazelluläre Substanz nur aus Zellen. Synzytien und Symplasten vielzelliger Organismen sind das Produkt der Verschmelzung der ursprünglichen Zellen, und die extrazelluläre Substanz ist das Produkt ihrer Sekretion, d. h. Es entsteht durch den Zellstoffwechsel. Das Problem des Teils und des Ganzen wurde durch die orthodoxe Zelltheorie metaphysisch gelöst: Alle Aufmerksamkeit wurde auf die Teile des Organismus – Zellen oder „Elementarorganismen“ – gelenkt.

3-Struktur und Funktionen von Protoplasten Inhalt von Protoplasten Pflanzenzelle; besteht aus einer Zellmembran, einem Zytoplasma und einem Zellkern, enthält aber keine Zellmembran. Protoplasten werden künstlich gewonnen, um daraus ganze Regionen zu klonen und für die Zelltechnik zu verwenden oder mehr Kerne. Von der chemischen Zusammensetzung her enthält P Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Mineralien. P besteht zu 75–90 % aus Wasser. Proteine können sich mit anderen organischen Verbindungen verbinden und komplexe Verbindungen – Proteine – bilden

4- Struktur und allgemeine Eigenschaften von Zellmembranen. Die Plasmamembran (Zytoplasmamembran) ist ein wesentlicher Bestandteil jeder Zelle. Es grenzt die Zelle ab und sorgt dafür, dass bestehende Unterschiede zwischen Zellinhalt und Umgebung erhalten bleiben. Die Membran dient als hochselektiver „Eintritts“-Selektivfilter und ist für den aktiven Stofftransport in die Zelle hinein und aus ihr heraus verantwortlich. Die Zytoplasmamembran einer Pflanzenzelle wird üblicherweise Plasmalemma genannt. Wie jede biologische Membran ist sie eine Lipiddoppelschicht mit einer Vielzahl von Proteinen. Die Basis der Lipiddoppelschicht sind Phospholipide. Darüber hinaus umfasst die Lipidschicht Glykolipide und Sterole. Lipide bewegen sich innerhalb ihrer Monoschicht recht aktiv, es sind jedoch auch Übergänge von einer Monoschicht zur anderen möglich. Dieser Übergang, „Flip-Flop“ (vom englischen Flip-Flop) genannt, wird durch das Enzym Flipase durchgeführt. Neben Lipiden und Proteinen enthält das Plasmalemma Kohlenhydrate. Das Verhältnis von Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten in der Plasmamembran einer Pflanzenzelle beträgt etwa 40:40:20. Membranproteine sind auf verschiedene Weise mit der Lipiddoppelschicht verbunden. Ursprünglich wurden Membranproteine in zwei Haupttypen unterteilt: periphere und integrale. Periphere Proteine sind mit der Membran verbunden, indem sie sich über schwache Bindungen an integrale Proteine oder die Lipiddoppelschicht binden: Wasserstoff, elektrostatisch, Salzbrücken. Sie sind größtenteils wasserlöslich und lassen sich leicht von der Membran trennen, ohne diese zu zerstören. Einige periphere Proteine sorgen für die Kommunikation zwischen Membranen und dem Zytoskelett. Integrale Membranproteine sind in Wasser unlöslich.

Membranen, Typen, Zusammensetzung und Funktionen.Membranen- Zellstrukturen mit Lipoproteincharakter, trennen den Zellinhalt von der äußeren Umgebung, regulieren den Materialaustausch zwischen der Zelle und der Umgebung, unterteilen den Protoplasten in Kompartimente oder Kompartimente, die für bestimmte spezialisierte Stoffwechselwege bestimmt sind. Etwas Chem. Reaktionen, insbesondere Lichtreaktionen der Photosynthese in Chloroplasten oder oxidative Phosphorylierung während der Atmung in Mitochondrien, finden an den Membranen selbst statt. Auf den Membranen befinden sich Rezeptorstellen zur Erkennung äußerer Reize (Hormone oder andere chemische Substanzen) aus der Umgebung. Umwelt oder von einem anderen Teil des Körpers selbst. UnterscheidenÄußere Grenzmembranen, einschließlich der Protoplasmamembran (Plasmalemma), der Vakuole (Tonoplat), des Zellkerns, der Mitochondrien, der Plastiden, der Lysosomen und der Dictyosomen-Untereinheiten sowie der inneren Zytoplasmamembranen (EDM), Mitochondrien und Plastiden. Die Membranen haben Folgendes heilig: Beweglichkeit, Fließfähigkeit, Schließfähigkeit, Halbdurchlässigkeit abhängig vom Turgordruck. Allgemeine Funktionen von Membranen: Barriere, selektive Permeabilität für Ionen und Metaboliten, Ort der Lokalisierung integraler Proteine. Spezifische Funktionen: Nahtransport entlang des Symplasten, photosynthetische Phosphorylierung, oxidative Phosphorylierung, Lage des Redoxsystems, Rezeptor. Chem. Verbindung: Proteine, Lipide, Wasser, Polysaccharide, Kalzium.

Membraneigenschaften. Membranen sind sehr dynamische Strukturen. Sie erholen sich schnell von Schäden und dehnen und ziehen sich bei Zellbewegungen zusammen. Die wichtigste Eigenschaft der Membran ist auch die selektive Permeabilität. Das bedeutet, dass Moleküle und Ionen die Membran mit unterschiedlicher Geschwindigkeit passieren. Je größer die Moleküle sind, desto langsamer ist die Geschwindigkeit, mit der sie die Membran passieren. Diese Eigenschaft definiert die Plasmamembran als osmotische Barriere. Wasser und darin gelöste Gase haben das maximale Durchdringungsvermögen; Ionen passieren die Membran viel langsamer. Die Funktionen biologischer Membranen sind wie folgt: Sie grenzen den Inhalt der Zelle von der äußeren Umgebung und den Inhalt von Organellen vom Zytoplasma ab. Sie sorgen für den Transport von Stoffen in die Zelle hinein und aus ihr heraus, vom Zytoplasma zu den Organellen und umgekehrt. Fungieren als Rezeptoren (Empfangen und Umwandeln von Chemikalien aus der Umgebung, Erkennen von Zellsubstanzen usw.). Sie sind Katalysatoren (sie sorgen für membrannahe chemische Prozesse). Beteiligen Sie sich an der Energieumwandlung.

5-Struktur und Funktionen des endoplasmatischen Retikulums. Endoplasmat Und Zelluläres Retikulum, endoplasmatisches Retikulum(ER) ist ein komplexes System von Kanälen, die von Membranen (6–7 nm) umgeben sind und die gesamte Dicke des Zytoplasmas durchdringen. Die Kanäle haben Erweiterungen – Zisternen, die sich in große Bläschen aufteilen und in Vakuolen verschmelzen können. Die EPR-Kanäle und -Tanks sind mit einer elektronentransparenten Flüssigkeit gefüllt, die lösliche Proteine und andere Verbindungen enthält. Ribosomen können an der ER-Membran befestigt werden. Dadurch wird die Oberfläche der Membranen rau. Solche Membranen werden im Gegensatz zu glatten als körnig bezeichnet - agranular. Die ER-Membranen sind mit der Kernmembran verbunden. Es gibt Hinweise darauf, dass das endoplasmatische Retikulum durch Vorsprünge entsteht, die sich auf der äußeren Kernmembran bilden. Andererseits wird die Kernhülle im Telophasenstadium aus ER-Vesikeln wiederhergestellt. Die physiologische Bedeutung des endoplasmatischen Retikulums ist vielfältig. Die ER-Membranen unterteilen die Zelle in separate Kompartimente und teilen die Zelle im gesamten Zytoplasma auf. Der Golgi-Apparat hat zwei Enden, zwei Pole: An einem Pol, dem Formungspol, werden neue Zisternen gebildet, am zweiten Pol, dem Sekretionspol, kommt es zur Bildung von Bläschen. Beide Prozesse laufen kontinuierlich ab: Während ein Tank Blasen bildet und sich dadurch auflöst, tritt ein anderer Tank an ihre Stelle. Der Abstand zwischen den einzelnen Tanks ist konstant (20-25 sm). Eine der Hauptfunktionen des Golgi-Apparats ist die Ansammlung und Sekretion von Stoffen und vor allem Kohlenhydraten, was sich in seiner Beteiligung an der Bildung der Zellmembran und des Plasmalemmas äußert. Gleichzeitig können die Zisternen des Golgi-Apparats offenbar dazu dienen, einige von der Zelle produzierte Substanzen abzutransportieren.

6 – Vakuolen – große Membranvesikel oder Hohlräume im Zytoplasma, gefüllt Zellflüssigkeit. Vakuolen entstehen in Pflanzen- und Pilzzellen aus vesikelartigen Ausläufern des endoplasmatischen Retikulums oder aus Vesikeln des Golgi-Komplexes. In den meristematischen Zellen von Pflanzen treten zunächst viele kleine Vakuolen auf. Wenn sie zunehmen, verschmelzen sie miteinander zentrale Vakuole das bis zu 70–90 % des Zellvolumens einnimmt und von Zytoplasmasträngen durchdrungen werden kann (Abb. 1.12).

Reis. 1.12. Vakuole in einer Pflanzenzelle: 1 - Vakuole; 2 - zytopasmatische Stränge; 3 - Kern; 4 - Chloroplasten.

Inhalt von Vakuolen - Zellflüssigkeit. Es handelt sich um eine wässrige Lösung verschiedener anorganischer und organischer Substanzen. Die meisten von ihnen sind Produkte des Protoplastenstoffwechsels, die in verschiedenen Phasen des Zelllebens auftreten und verschwinden können. Die chemische Zusammensetzung und Konzentration des Zellsafts ist sehr unterschiedlich und hängt von der Pflanzenart, dem Organ, dem Gewebe und dem Zellzustand ab. Zellsaft enthält Salze, Zucker (hauptsächlich Saccharose, Glucose, Fructose), organische Säuren (Äpfelsäure, Zitronensäure, Oxalsäure, Essigsäure usw.), Aminosäuren und Proteine. Bei diesen Stoffen handelt es sich um Stoffwechselzwischenprodukte, die vorübergehend aus dem Zellstoffwechsel in die Vakuole abgeführt werden. Sie sind Ersatzteil Zellsubstanzen.

Neben Reservestoffen, die im Stoffwechsel wiederverwendet werden können, enthält der Zellsaft Phenole, Gerbstoffe (Gerbstoffe), Alkaloide und Anthocyane, die aus dem Stoffwechsel in die Vakuole ausgeschieden und so aus dem Zytoplasma isoliert werden.

Tannine kommen besonders häufig im Zellsaft (sowie im Zytoplasma und in den Membranen) von Zellen in Blättern, Rinde, Holz, unreifen Früchten und Samenschalen vor. Alkaloide kommen beispielsweise in Kaffeesamen (Koffein), Mohnfrüchten (Morphin) und Bilsenkraut (Atropin), Stängeln und Blättern von Lupinen (Lupinin) usw. vor. Es wird angenommen, dass Tannine mit ihrem adstringierenden Geschmack Alkaloide und giftige Polyphenole sind erfüllen eine Schutzfunktion: Ihr giftiger (meist bitterer) Geschmack und ihr unangenehmer Geruch stoßen Pflanzenfresser ab und verhindern so, dass sie gefressen werden.

In Vakuolen sammeln sich häufig auch Endprodukte der Zellaktivität an. (Abfall). Eine solche Substanz für Pflanzenzellen ist Calciumoxalat, das sich in Form von Kristallen unterschiedlicher Form in Vakuolen ablagert.

Der Zellsaft vieler Pflanzen enthält Pigmente, dem Zellsaft eine Vielzahl von Farben verleihen. Pigmente bestimmen die Farbe der Blütenkrone, Früchte, Knospen und Blätter sowie der Wurzeln einiger Pflanzen (z. B. Rüben).

Der Zellsaft einiger Pflanzen enthält physiologisch aktive Substanzen – Phytohormone (Wachstumsregulatoren), Phytonzide, Enzyme. Im letzteren Fall fungieren die Vakuolen als Lysosomen. Nach dem Zelltod verliert die Vakuolenmembran ihre selektive Permeabilität und aus ihr freigesetzte Enzyme verursachen eine Autolyse der Zelle.

Funktionen von Vakuolen die folgende:

Vakuolen spielen eine wichtige Rolle bei der Wasseraufnahme durch Pflanzenzellen. Wasser gelangt durch Osmose durch seine Membran in die Vakuole, deren Zellsaft konzentrierter ist als das Zytoplasma, und übt Druck auf das Zytoplasma und damit auf die Zellmembran aus. Dadurch entsteht in der Zelle ein Turgordruck, der die relative Steifigkeit der Pflanzenzellen bestimmt und eine Zelldehnung während ihres Wachstums bewirkt.

Im Speichergewebe von Pflanzen gibt es oft statt einer zentralen Vakuolen mehrere Vakuolen, in denen sich Reservenährstoffe (Fette, Proteine) ansammeln. Kontraktile (pulsierende) Vakuolen dienen der osmotischen Regulierung vor allem bei Süßwasser-Protozoen, da durch Osmose kontinuierlich Wasser aus der umgebenden hypotonen Lösung in ihre Zellen gelangt (die Stoffkonzentration im Fluss- oder Seewasser ist viel geringer als die Stoffkonzentration in Protozoenzellen). Kontraktile Vakuolen nehmen überschüssiges Wasser auf und stoßen es dann durch Kontraktionen aus.

8 -Chemische Zusammensetzung der Glaswand Die Zellwand pflanzlicher Zellen besteht hauptsächlich aus Polysacchariden. Alle Bestandteile der Zellwand lassen sich in 4 Gruppen einteilen: Strukturell Bestandteile, die in den meisten autotrophen Pflanzen durch Zellulose repräsentiert werden. Komponenten Matrix, d.h. die Hauptsubstanz, der Füllstoff der Schale – Hemizellulosen, Proteine, Lipide. Komponenten, verkrustend Zellwand (d. h. von innen abgelagert und ausgekleidet) - Lignin und Suberin.

Komponenten, verkrustend Wand, d.h. auf seiner Oberfläche abgelagert - Cutin, Wachs. Der Hauptstrukturbestandteil der Schale ist Zellulose wird durch unverzweigte Polymermoleküle dargestellt, die aus 1000–11000 Resten bestehen – D-Glukose, die durch glykosidische Bindungen miteinander verbunden sind. Das Vorhandensein glykosidischer Bindungen ermöglicht die Bildung von Vernetzungen. Dadurch werden lange und dünne Cellulosemoleküle zu Elementarfibrillen oder Mizellen zusammengefasst. Jede Mizelle besteht aus 60–100 parallelen Zelluloseketten. Hunderte Mizellen gruppieren sich zu Mizellenreihen und bilden Mikrofibrillen mit einem Durchmesser von 10-15 nm. Cellulose hat aufgrund der geordneten Anordnung der Mizellen in Mikrofibrillen kristalline Eigenschaften. Mikrofibrillen wiederum verflechten sich wie Stränge in einem Seil und verbinden sich zu Makrofibrillen. Makrofibrillen haben eine Dicke von etwa 0,5 µm. und kann eine Länge von 4 Mikrometern erreichen. Cellulose hat weder saure noch alkalische Eigenschaften. Zellwandstruktur Zellwand (Hülle) ist ein integraler Bestandteil von Pflanzen- und Pilzzellen und ein Produkt ihrer lebenswichtigen Aktivität. Es verleiht den Zellen mechanische Festigkeit, schützt ihren Inhalt vor Schäden und übermäßigem Wasserverlust, erhält die Form und Größe der Zellen und verhindert Zellbrüche in einer hypotonischen Umgebung. Die Zellwand ist an der Aufnahme und dem Austausch verschiedener Ionen beteiligt, d.h. sie ist es Ionenaustauscher. Der Stofftransport erfolgt durch die Zellwand. Die Zellwand umfasst Strukturbestandteile (Zellulose bei Pflanzen und Chitin bei Pilzen), Matrixbestandteile (Hemizellulose, Pektin, Proteine), verkrustende Bestandteile (Lignin, Suberin) und auf der Oberfläche der Membran abgelagerte Stoffe (Cutin und Wachs).

Funktionen der Zellwand Zellwände verleihen einzelnen Zellen und der Pflanze als Ganzes mechanische Festigkeit und Halt. In einigen Geweben wird die Festigkeit durch umfangreiche Verholzung (geringe Mengen Lignin in allen Zellwänden vorhanden) erhöht. Bei Baum- und Straucharten spielt die Verholzung der Zellwände eine besonders wichtige Rolle. . Relativ Zellwandsteifigkeit und der Widerstand gegen Dehnung bestimmen die Prallheit der Zellen, wenn Wasser osmotisch in sie eindringt. Dies verstärkt die Stützfunktion bei allen Pflanzen und dient als einzige Stützquelle für krautige Pflanzen und für Organe wie Blätter, also dort, wo es kein Sekundärwachstum gibt. Zellwände schützen Zellen auch vor dem Bruch in einer hypotonischen Umgebung.

Orientierung von Cellulose-Mikrofibrillen begrenzt und reguliert bis zu einem gewissen Grad sowohl das Wachstum als auch die Form der Zellen, da die Fähigkeit der Zellen, sich zu dehnen, von der Position dieser Mikrofibrillen abhängt. Wenn beispielsweise Mikrofibrillen quer über die Zelle verteilt sind und diese wie mit Reifen umschließen, dehnt sich die Zelle, in die durch Osmose Wasser eindringt, in Längsrichtung aus. Endodermale Wurzelzellwände sind mit Suberin imprägniert und dienen daher als Barriere gegen die Wasserbewegung. In einigen Zellen ihre veränderten Wände speichern Nährstoffreserven; Auf diese Weise werden beispielsweise in manchen Samen Hemizellulosen eingelagert.

9-Allgemeine Merkmale der Klasse der Pflanzenproteine. Proteine (Proteine, Polypeptide) sind hochmolekulare organische Substanzen, die aus Alpha-Aminosäuren bestehen, die durch eine Peptidbindung zu einer Kette verbunden sind. In lebenden Organismen wird die Aminosäurezusammensetzung von Proteinen durch den genetischen Code bestimmt; in den meisten Fällen werden bei der Synthese 20 Standardaminosäuren verwendet. Viele ihrer Kombinationen verleihen Proteinmolekülen eine große Vielfalt an Eigenschaften. Darüber hinaus unterliegen Aminosäuren in einem Protein häufig posttranslationalen Modifikationen, die sowohl vor Beginn der Funktion des Proteins als auch während seiner „Arbeit“ in der Zelle auftreten können. In lebenden Organismen bilden häufig mehrere Proteinmoleküle komplexe Komplexe, beispielsweise den Photosynthesekomplex. Die Funktionen von Proteinen in den Zellen lebender Organismen sind vielfältiger als die Funktionen anderer Biopolymere – Polysaccharide und DNA. Somit katalysieren Enzymproteine den Ablauf biochemischer Reaktionen und spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel. Einige Proteine haben eine strukturelle oder mechanische Funktion und bilden das Zytoskelett, das die Form der Zellen beibehält. Proteine spielen auch eine wichtige Rolle in den Signalsystemen der Zellen, in der Immunantwort und im Zellzyklus. Proteine sind ein wichtiger Bestandteil der Ernährung von Tieren und Menschen, da ihr Körper nicht alle notwendigen Aminosäuren synthetisieren kann und einige davon aus eigener Produktion stammen proteinhaltige Lebensmittel. Während des Verdauungsprozesses zerlegen Enzyme verbrauchte Proteine in Aminosäuren, die in der Biosynthese von Körperproteinen verwendet werden oder einem weiteren Abbau unterliegen, um Energie zu erzeugen. Die Bestimmung der Aminosäuresequenz des ersten Proteins, Insulin, durch Proteinsequenzierung brachte Frederick Sanger 1958 den Nobelpreis für Chemie. Die ersten dreidimensionalen Strukturen der Proteine Hämoglobin und Myoglobin wurden 1958 von Max Perutz und John Kendrew durch Röntgenbeugung ermittelt, wofür sie 1962 den Nobelpreis für Chemie erhielten.

Funktionen von Proteinen:

Genau wie andere biologische Makromoleküle (Polysaccharide, Lipide) und Nukleinsäuren sind Proteine notwendige Bestandteile aller lebenden Organismen; sie sind an den meisten Lebensvorgängen der Zelle beteiligt. Proteine führen Stoffwechsel und Energieumwandlungen durch. Proteine sind Teil zellulärer Strukturen – Organellen, die für den Signalaustausch zwischen Zellen, die Hydrolyse von Nahrungsmitteln und die Bildung interzellulärer Substanz in den extrazellulären Raum abgesondert werden. Proteine erfüllen aufgrund ihrer enzymatischen Aktivität viele Funktionen. Bei den Enzymen handelt es sich also um das Motorprotein Myosin, regulatorische Proteine, Proteinkinasen, Transportprotein Natrium-Kalium-Adenosin-Triphosphatase usw. Katalytische Funktion Die bekannteste Rolle von Proteinen im Körper ist die Katalyse verschiedener chemischer Reaktionen. Enzyme sind eine Gruppe von Proteinen mit spezifischen katalytischen Eigenschaften, das heißt, jedes Enzym katalysiert eine oder mehrere ähnliche Reaktionen. Enzyme katalysieren die Reaktionen des Abbaus komplexer Moleküle (Katabolismus) und ihrer Synthese (Anabolismus) sowie die Replikation und Reparatur von DNA und die Matrizen-RNA-Synthese. Es sind mehrere tausend Enzyme bekannt; unter ihnen, wie zum Beispiel Pepsin, bauen Proteine während der Verdauung ab. Während des Prozesses der posttranslationalen Modifikation fügen einige Enzyme chemische Gruppen an anderen Proteinen hinzu oder entfernen sie. Es sind etwa 4000 durch Proteine katalysierte Reaktionen bekannt. Die Beschleunigung einer Reaktion durch enzymatische Katalyse ist teilweise enorm: Beispielsweise läuft eine durch das Enzym Orotatcarboxylase katalysierte Reaktion 1017-mal schneller ab als eine nicht katalysierte (78 Millionen Jahre ohne Enzym, 18 Millisekunden mit Beteiligung von ein Enzym). Moleküle, die sich an ein Enzym binden und sich infolge der Reaktion verändern, werden als Substrate bezeichnet. Obwohl Enzyme typischerweise aus Hunderten von Aminosäuren bestehen, interagiert nur ein kleiner Teil davon mit dem Substrat, und eine noch geringere Anzahl – im Durchschnitt 3–4 Aminosäuren, die oft weit voneinander entfernt in der primären Aminosäuresequenz liegen – ist direkt beteiligt in der Katalyse. Der Teil des Enzyms, der das Substrat bindet und die katalytischen Aminosäuren enthält, wird als aktives Zentrum des Enzyms bezeichnet.

Strukturelle Funktion Strukturproteine des Zytoskeletts geben als eine Art Verstärkung Zellen und vielen Organellen ihre Form und sind an der Veränderung der Zellform beteiligt. Die meisten Strukturproteine sind filamentöse Proteine: Beispielsweise sind die Monomere von Aktin und Tubulin kugelförmige, lösliche Proteine, aber nach der Polymerisation bilden sie lange Filamente, die das Zytoskelett bilden und es der Zelle ermöglichen, ihre Form beizubehalten. Kollagen und Elastin sind die Hauptbestandteile der interzellulären Substanz des Bindegewebes (z. B. Knorpel), und ein weiteres Strukturprotein, Keratin, besteht aus Haaren, Nägeln, Vogelfedern und einigen Muscheln.

Schutzfunktion Es gibt verschiedene Arten von Schutzfunktionen von Proteinen:

Physischer Schutz. Daran beteiligt ist Kollagen – ein Protein, das die Grundlage der interzellulären Substanz des Bindegewebes (einschließlich Knochen, Knorpel, Sehnen und tiefer Hautschichten) bildet; Keratin, das die Grundlage für Hornschilde, Haare, Federn, Hörner und andere Derivate der Epidermis bildet. Typischerweise werden solche Proteine als Proteine mit struktureller Funktion angesehen. Beispiele für diese Gruppe von Proteinen sind Fibrinogene und Thrombine, die an der Blutgerinnung beteiligt sind.

Chemikalienschutz. Die Bindung von Giftstoffen durch Eiweißmoleküle kann deren Entgiftung sicherstellen. Immunschutz. Proteine, aus denen Blut und andere biologische Flüssigkeiten bestehen, sind an der Abwehrreaktion des Körpers sowohl auf Schäden als auch auf Angriffe durch Krankheitserreger beteiligt. Proteine des Komplementsystems und Antikörper (Immunglobuline) gehören zu den Proteinen der zweiten Gruppe; Sie neutralisieren Bakterien, Viren oder fremde Proteine. Antikörper, die Teil des adaptiven Immunsystems sind, heften sich an Substanzen, Antigene, die einem bestimmten Organismus fremd sind, neutralisieren sie dadurch und leiten sie an Orte der Zerstörung. Antikörper können in den extrazellulären Raum abgesondert oder in die Membranen spezialisierter B-Lymphozyten, sogenannter Plasmazellen, eingebettet werden. Während Enzyme eine begrenzte Affinität zum Substrat haben, da eine zu starke Bindung an das Substrat die katalysierte Reaktion stören kann, ist die Beständigkeit der Antikörperbindung an ein Antigen in keiner Weise eingeschränkt.

Regulierungsfunktion Viele Prozesse im Zellinneren werden durch Eiweißmoleküle reguliert, die weder als Energiequelle noch als Baustoff für die Zelle dienen. Diese Proteine regulieren die Transkription, Translation, das Spleißen sowie die Aktivität anderer Proteine usw. Proteine erfüllen ihre regulatorische Funktion entweder durch enzymatische Aktivität (z. B. Proteinkinase) oder durch spezifische Bindung an andere Moleküle, die normalerweise die Interaktion mit beeinflusst Diese Moleküle sind Enzyme. Somit wird die Gentranskription durch die Anlagerung von Transkriptionsfaktoren – Aktivatorproteinen und Repressorproteinen – an die regulatorischen Sequenzen von Genen bestimmt. Auf der Translationsebene wird das Ablesen vieler mRNAs auch durch die Anlagerung von Proteinfaktoren reguliert, und auch der Abbau von RNA und Proteinen erfolgt durch spezialisierte Proteinkomplexe. Die wichtigste Rolle bei der Regulierung intrazellulärer Prozesse spielen Proteinkinasen – Enzyme, die die Aktivität anderer Proteine aktivieren oder unterdrücken, indem sie Phosphatgruppen an sie anhängen.

Signalfunktion Die Signalfunktion von Proteinen ist die Fähigkeit von Proteinen, als Signalstoffe zu dienen und Signale zwischen Zellen, Geweben, Organen und verschiedenen Organismen zu übertragen. Die Signalfunktion wird oft mit der regulatorischen Funktion kombiniert, da viele intrazelluläre regulatorische Proteine auch Signale übertragen. Die Signalfunktion wird von Hormonproteinen, Zytokinen, Wachstumsfaktoren usw. übernommen. Zellen interagieren miteinander über Signalproteine, die über die Interzellularsubstanz übertragen werden. Zu solchen Proteinen zählen beispielsweise Zytokine und Wachstumsfaktoren. Zytokine sind kleine Peptid-Informationsmoleküle. Sie regulieren die Interaktionen zwischen Zellen, bestimmen ihr Überleben, stimulieren oder unterdrücken Wachstum, Differenzierung, funktionelle Aktivität und Apoptose und sorgen für die Koordination der Aktionen des Immun-, Hormon- und Nervensystems. Ein Beispiel für Zytokine ist der Tumornekrosefaktor, der Entzündungssignale zwischen Körperzellen überträgt.

Transportfunktion Lösliche Proteine, die am Transport kleiner Moleküle beteiligt sind, müssen eine hohe Affinität (Affinität) zum Substrat aufweisen, wenn dieses in hoher Konzentration vorliegt, und an Stellen mit niedriger Substratkonzentration leicht freigesetzt werden. Ein Beispiel für Transportproteine ist Hämoglobin, das Sauerstoff von der Lunge zu anderen Geweben und Kohlendioxid von Gewebe zur Lunge transportiert, sowie dazu homologe Proteine, die in allen Reichen lebender Organismen vorkommen. Einige Membranproteine sind am Transport kleiner Moleküle durch die Zellmembran beteiligt und verändern deren Permeabilität. Die Lipidkomponente der Membran ist wasserdicht (hydrophob), was die Diffusion polarer oder geladener (Ionen) Moleküle verhindert. Membrantransportproteine werden üblicherweise in Kanalproteine und Trägerproteine unterteilt. Kanalproteine enthalten innere, wassergefüllte Poren, die es Ionen (über Ionenkanäle) oder Wassermolekülen (über Aquaporinproteine) ermöglichen, sich durch die Membran zu bewegen. Viele Ionenkanäle sind auf den Transport nur eines Ions spezialisiert; Daher unterscheiden Kalium- und Natriumkanäle oft zwischen diesen ähnlichen Ionen und lassen nur eines von ihnen passieren. Transporterproteine binden wie Enzyme jedes transportierte Molekül oder Ion und können im Gegensatz zu Kanälen einen aktiven Transport mit der Energie von ATP durchführen. „Das Kraftwerk der Zelle“ – die ATP-Synthase, die aufgrund des Protonengradienten ATP synthetisiert, kann ebenfalls zu den Membrantransportproteinen gezählt werden. Ersatzfunktion (Reservefunktion) von Proteinen Zu diesen Proteinen gehören die sogenannten Reserveproteine, die als Energie- und Stoffquelle in Pflanzensamen und tierischen Eiern gespeichert sind; Auch die Proteine der Tertiärschale von Eiern (Ovalbumin) und das Hauptprotein der Milch (Kasein) erfüllen hauptsächlich eine Ernährungsfunktion. Eine Reihe anderer Proteine dienen dem Körper als Quelle für Aminosäuren, die wiederum Vorläufer biologisch aktiver Substanzen sind, die Stoffwechselprozesse regulieren. Rezeptorfunktion Proteinrezeptoren können entweder im Zytoplasma lokalisiert oder in der Zellmembran eingebettet sein. Ein Teil des Rezeptormoleküls nimmt ein Signal wahr, meist eine chemische, in manchen Fällen aber auch leichte, mechanische Belastung (z. B. Dehnung) und andere Reize. Wenn ein Signal auf einen bestimmten Teil des Rezeptorproteinmoleküls einwirkt, kommt es zu dessen Konformationsänderungen. Dadurch ändert sich die Konformation eines anderen Teils des Moleküls, der das Signal an andere Zellbestandteile weiterleitet. Es gibt mehrere Signalübertragungsmechanismen. Einige Rezeptoren katalysieren eine bestimmte chemische Reaktion; andere dienen als Ionenkanäle, die sich öffnen oder schließen, wenn sie durch ein Signal ausgelöst werden; wieder andere binden gezielt intrazelluläre Botenmoleküle. Bei Membranrezeptoren befindet sich der Teil des Moleküls, der an das Signalmolekül bindet, auf der Oberfläche der Zelle, und die Domäne, die das Signal überträgt, befindet sich im Inneren. Motorfunktion (Motor). Eine ganze Klasse von Motorproteinen sorgt für die Bewegung des Körpers (z. B. Muskelkontraktion, einschließlich Fortbewegung (Myosin), Bewegung von Zellen innerhalb des Körpers (z. B. amöboide Bewegung von Leukozyten), Bewegung von Flimmerhärchen und Flagellen sowie für aktive und gerichteter intrazellulärer Transport (Kinesin, Dynein) Dyneine und Kinesine transportieren Moleküle entlang der Mikrotubuli und nutzen die ATP-Hydrolyse als Energiequelle. Dyneine transportieren Moleküle und Organellen von den peripheren Teilen der Zelle in Richtung des Zentrosoms Die Bewegung von Zilien und Flagellen in Eukaryoten kann am Transport von Molekülen und Organellen entlang von Mikrofilamenten beteiligt sein.

. Strukturen eines Proteinmoleküls. Proteinmoleküle sind lineare Polymere, die aus α-L-Aminosäuren (die Monomere sind) und in einigen Fällen modifizierten basischen Aminosäuren bestehen (obwohl Modifikationen nach der Proteinsynthese am Ribosom auftreten). In der wissenschaftlichen Literatur werden zur Bezeichnung von Aminosäuren Abkürzungen aus einem oder drei Buchstaben verwendet. Auch wenn es auf den ersten Blick scheinen mag, dass die Verwendung von „nur“ 20 Arten von Aminosäuren in den meisten Proteinen die Vielfalt der Proteinstrukturen einschränkt, ist die Zahl der Optionen tatsächlich kaum zu überschätzen: Bei einer Kette von nur 5 Aminosäuren ist dies der Fall bereits mehr als 3 Millionen, und für eine Kette von 100 Aminosäuren (kleines Protein) kann es in mehr als 10.130 Varianten dargestellt werden. Proteine mit einer Länge von 2 bis mehreren zehn Aminosäureresten werden oft als Peptide bezeichnet, mit einem höheren Polymerisationsgrad als Proteine, obwohl diese Unterteilung sehr willkürlich ist, wenn ein Protein durch die Wechselwirkung von α-Amino gebildet wird Gruppe (-NH2) einer Aminosäure mit der α-Carboxylgruppe (-COOH), andere Aminosäuren bilden Peptidbindungen. Die Enden des Proteins werden C- und N-Terminus genannt (je nachdem, welche der terminalen Aminosäuregruppen frei ist: -COOH bzw. -NH2). Während der Proteinsynthese am Ribosom werden neue Aminosäuren am C-Terminus hinzugefügt, sodass der Name des Peptids oder Proteins durch die Auflistung der Aminosäurereste ausgehend vom N-Terminus angegeben wird auf die im Gen für dieses Protein enthaltenen Informationen. Diese Informationen werden in Form einer Nukleotidsequenz dargestellt, und eine Aminosäure entspricht einer Sequenz von drei Nukleotiden in der DNA – dem sogenannten Triplett oder Codon. Welche Aminosäure einem bestimmten Codon in der mRNA entspricht, wird durch den genetischen Code bestimmt, der von Organismus zu Organismus leicht unterschiedlich sein kann. Die Proteinsynthese an Ribosomen erfolgt in der Regel aus 20 Aminosäuren, den sogenannten Standardaminosäuren. Es gibt 61 bis 63 Tripletts, die Aminosäuren in der DNA verschiedener Organismen kodieren (d. h. von der Anzahl möglicher Tripletts (4³ = 64) wird die Anzahl der Stoppcodons (1-3) abgezogen). Daher besteht die Möglichkeit, dass die meisten Aminosäuren durch unterschiedliche Tripletts kodiert werden. Das heißt, der genetische Code kann redundant oder mit anderen Worten degeneriert sein. Dies wurde schließlich in einem Experiment bei der Analyse von Mutationen nachgewiesen. Der genetische Code, der verschiedene Aminosäuren kodiert, weist unterschiedliche Degenerationsgrade auf (kodiert durch 1 bis 6 Codons). Dies hängt von der Häufigkeit des Vorkommens einer bestimmten Aminosäure in Proteinen ab, mit Ausnahme von Arginin. Oftmals ist die Base an der dritten Position für die Spezifität nicht wesentlich, das heißt, eine Aminosäure kann durch vier Codons dargestellt werden, die sich nur in der dritten Base unterscheiden. Manchmal liegt der Unterschied darin, dass Purin gegenüber Pyrimidin bevorzugt wird. Dies wird als Entartung der dritten Base bezeichnet.

9-Klassifizierung und Eigenschaften von Kohlenhydraten Chemisch gesehen können Kohlenhydrate als Aldehyd- oder Ketonderivate mehrwertiger Alkohole oder als Verbindungen definiert werden, deren Hydrolyse diese Derivate erzeugt. Monosaccharide sind Kohlenhydrate, die nicht zu einfacheren Formen hydrolysiert werden können. Abhängig von der Anzahl der in ihrem Molekül enthaltenen Kohlenstoffatome können sie in Triosen, Tetrosen, Petnosen, Hexosen, Heptosen und Oktosen unterteilt werden; Abhängig vom Vorhandensein einer Aldehyd- oder Ketongruppe können sie auch in Aldosen und Ketosen eingeteilt werden. Von den Hexosen sind Glucose, Galactose, Fructose und Mannose die wichtigsten. Glykoside entstehen durch die Kondensation eines Monosaccharids mit der Hydroxylgruppe einer anderen Verbindung, bei der es sich um ein anderes Monosaccharid oder eine Substanz ohne Kohlenhydratcharakter handeln kann. Glykoside kommen in vielen Medikamenten und Gewürzen vor und sind auch Bestandteile tierischer Gewebe. Herzglykoside kommen in vielen Pflanzen vor und beeinflussen die Funktion des Herzmuskels. Disaccharide ergeben bei der Hydrolyse zwei Monosaccharidmoleküle (identisch oder unterschiedlich). Ein Beispiel ist Saccharose, Laktose oder Maltose. Oligosaccharide ergeben bei Hydrolyse 3-6 Monosaccharide. Physiologisch wichtige Disaccharide sind Maltose, Saccharose, Lactose und Trehalose. Polysaccharide ergeben bei der Hydrolyse mehr als 6 Moleküle Monosaccharide. Sie können linear oder verzweigt sein. Beispiele sind Stärke und Dextrine.

10-Allgemeine Eigenschaften der Klasse der Pflanzenlipide. Lipide sind strukturell vielfältige Verbindungen, die durch das nahezu vollständige Fehlen polarer Gruppen in der Molekülstruktur gekennzeichnet sind. Lipide sind dabei in unpolaren Flüssigkeiten (Ether, Chloroform) löslich. In der Agrarwissenschaft werden alle in diesen Lösungsmitteln löslichen Stoffe als „Rohfett“ bezeichnet. Ein charakteristisches Merkmal von Lipiden ist hoher Gehalt an hydrophoben Radikalen und Gruppen in den Molekülen, was sie in Wasser unlöslich macht. Alle Lipide können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Fette und fettähnliche Substanzen oder Lipoide. Zu den fettähnlichen Substanzen gehören Phospholipide, Sphingolipide, Glykolipide, Steroide (sie spielen eine Rolle in der Struktur von Zellmembranen und sind Vitamine der Gruppe D), Wachse (schützen), Cutin und Suberin, fettlösliche Pigmente (Chlorophylle, Carotinoide, Phycobiline). ). Sie haben hydrophobe Eigenschaften. Löslich in Benzin, Benzol, Chloroform, Ethern, Aceton. Beteiligen sich an der Adsorption, werden als Reserve gespeichert, haben Schutzfunktionen (Schutz vor Austrocknung).

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