Critica teoriei celulare la sfârșitul secolului al XIX-lea și primul sfert al secolului al XX-lea. Teoria celulară Postulatele de bază ale celulare

Test pe tema: «

1. Principalele postulate ale „teoriei celulare” au fost formulate în 1838-1839:

1. A. Leeuwenhoek, R. Brown

2. T. Schwann, M. Schleiden

3. R. Brown, M. Schleiden

4.T. Schwann, R. Virchow.

2. Fotosinteza are loc:

1 . în cloroplaste 2. în vacuole

3 . în leucoplaste 4. în citoplasmă

3. Proteinele, grăsimile și carbohidrații sunt stocate în rezervă:

1 . în ribozomi 2. în complexul Golgi

3 . în mitocondrii 4. în citoplasmă

4. Ce proporție (%) într-o celulă este în medie macroelemente?

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

5. Celulele nu sintetizează substanțe organice, ci le folosesc pe cele gata preparate

1. autotrofe 2. heterotrofe

3. procariote 4. eucariote

6. Una dintre funcțiile centrului celular

1. Formarea fusului

2.Formarea anvelopei nucleare

3.Managementul biosintezei proteinelor

4.Mișcarea substanțelor în celulă

7. Apare la lizozomi

1.Sinteza proteinelor

2. Fotosinteza

3. Defalcarea substantelor organice

4. Conjugarea cromozomilor

organoizi

caracteristici
1 Membrană plasmatică
2 Miez	B. Sinteza proteinelor.
3 Mitocondriile	B. Fotosinteza.
4 Plastide
5 Ribozomi
6 EPS	E. Nemembrană.
7 Centrul celular	G. Sinteza grăsimilor și carbohidraților.
8 Complexul Golgi	3. Conține ADN.
9 vacuol	I. Membrană unică
10 Lizozomi	M. Membrană dublă. A. Numai plantele o au. P. Numai plantele o au.

9. Membranele și canalele reticulului endoplasmatic granular (RE) realizează sinteza și transportul:

1. proteine 2. lipide

3. glucide 4. acizi nucleici.

10. În rezervoarele și veziculele aparatului Golgi:

1. secretia de proteine

2. sinteza proteinelor, secretia de glucide si lipide

3. sinteza glucidelor si lipidelor, secretia de proteine, glucide si lipide.

4. sinteza proteinelor si glucidelor, secretia de lipide si glucide.

11. Centrul celular este prezent în celule:

1. toate organismele 2. numai animalele

3. numai plantele 4. toate animalele și plantele inferioare.

A doua parte

B-1 Care structuri celulare suferă cele mai mari modificări în timpul procesului? mitoză?

1) nucleu 4) lizozomi

2) citoplasmă 5) centru celular

3) ribozomi 6) cromozomi

B-3 Stabiliți o corespondență între caracteristica metabolică și grupul de organisme pentru care este caracteristică.

ORGANISME CARACTERISTICE

a) eliberarea de oxigen în atmosferă 1) autotrofe

b) utilizarea energiei alimentare pentru sinteza ATP 2) heterotrofe

c) utilizarea substanțelor organice gata preparate

d) sinteza substanţelor organice din cele anorganice

e) utilizarea dioxidului de carbon pentru alimentație

LA 4. Stabiliți o corespondență între procesul care are loc în celulă și organele pentru care este caracteristic.

PROCESUL ORGANOID

A) reducerea dioxidului de carbon la glucoză 1) mitocondriile

B) sinteza ATP în timpul respirației 2) cloroplast

B) sinteza primară a substanțelor organice

D) conversia energiei luminoase în energie chimică

D) descompunerea substanţelor organice în dioxid de carbon şi apă.

Test pe tema: « Structura celulară a organismelor"

1. Membranele celulare constau din:

1. plasmalema (membrana citoplasmatica)

2. membranele plasmatice la animale și pereții celulari la plante

3. pereții celulari

4. plasmaleme la animale, plasmaleme și pereții celulari la plante.

2 .Funcțiile „centralelor electrice” sunt îndeplinite în celulă:

1 . ribozomi

2 . mitocondriile

3 . citoplasmă

4 . vacuole

3 .Organoid implicat în diviziunea celulară:

1 . ribozomi

2 . plastide

3 . Mitocondriile

4 .centrul celular

4. Celule care sintetizează substanțe organice din cele anorganice

1. autotrofi

2. heterotrofe

3. procariote

4. eucariote

5. Știință care studiază structura și funcționarea celulelor

1.Biologie 2.Citologie

3.Histologie 4.Fiziologie

6. Organele celulare non-membranare

1. Centru celular 2. Lizozom

3. Mitocondrii 4. Vacuole

7. Distribuiți caracteristicile în funcție de organitele celulare (puneți litere
corespunzătoare caracteristicilor organoidului, vizavi de numele organoidului).

organoizi

caracteristici
Membrană plasmatică	A. Transportul substanțelor în întreaga celulă.
Miez	B. Sinteza proteinelor.
Mitocondriile	B. Fotosinteza.
Plastide	D. Mișcarea organitelor în întreaga celulă.
Ribozomi	D. Stocarea informațiilor ereditare.
EPS	E. Nemembrană.
Centrul celular	G. Sinteza grăsimilor și carbohidraților.
Complexul Golgi	3. Conține ADN.
vacuol	I. Membrană unică
Lizozomi	K. Furnizarea de energie celulei. L. Autodigestia celulelor și digestia intracelulară. M. Membrană dublă. N. Comunicarea celulei cu mediul extern. A. Numai plantele o au. P. Numai plantele o au.

8. Principalul carbohidrat de stocare în celulele animale:

1. amidon 2. glucoză 3. glicogen 4. grăsime

9. Membranele și canalele reticulului endoplasmatic neted (RE) realizează sinteza și transportul:

1 proteine și carbohidrați 2 lipide 3 grăsimi și carbohidrați 4 acizi nucleici

10. Lizozomii se formează pe:

1. canale de EPS netede

2. canale de EPS aspre

3. tancuri ale aparatului Golgi

4. suprafata interioara a plasmalemei.

11. Microtubulii centrului celular participă la formarea:

1. numai citoscheletul celulei

2. fusuri

3. flageli și cili

4. citoscheletul celular, flagelii și cilii.

A doua parte

B-1.Principiile de bază ale teoriei celulare ne permit să concluzionăm că

1) migrarea biogenă a atomilor

2) înrudirea organismelor

3) originea plantelor și animalelor dintr-un strămoș comun

4) apariția vieții în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani

5) structură similară a celulelor tuturor organismelor

6) relația dintre natura vie și cea neînsuflețită

B-3 Stabiliți o corespondență între structura, funcția organelelor celulare și tipul acestora.

STRUCTURA, FUNCȚII ORGANOIZE

B) asigură formarea de oxigen

D) asigură oxidarea substanţelor organice

RĂSPUNSURI

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.

Direcția mecanicistă în dezvoltarea teoriei celulare nu a putut decât să conducă la o ruptură cu faptele, la schematizarea fenomenelor care este inevitabil cu o abordare mecanicistă.

Acest decalaj între teoria și practica observațiilor cotidiene era evident pentru unii cercetători deja la sfârșitul secolului trecut, dar, fără o poziție metodologică clară, uneori bazată pe aceleași principii mecaniciste, criticii predării celulare nu și-au îndreptat întotdeauna comentariile. în direcția corectă. Trebuie remarcat imediat că „frontul” criticilor teoriei celulare nu este omogen; atitudinile inițiale pe baza cărora a fost exprimată această critică sunt și ele extrem de diferite.

Una dintre primele încercări de a critica teoria celulară o găsim în lucrările medicului rus D. N. Kavalsky (1831-?). Pe lângă lucrările practice, Kavalsky în 1859-1860. a lucrat în străinătate într-un număr de laboratoare (în special cu Reichert) și a fost interesat de problemele teoretice ale histologiei și embriologiei. În 1855, a publicat un articol vitalist despre importanța celulei într-un organism sănătos și bolnav. În disertația sa intitulată „Oul și celulă”, D. I. Kavalsky (1863) critică teoria formării celulare a lui Schwann; totuși, el păstrează conceptul de „blastem”, care, crede el, poate exista în afara formei celulare. Refuzând să vadă continuitatea nucleelor în dezvoltarea embrionului, D. N. Kavalsky acționează ca un predecesor al lui O. B. Lepeshinskaya, care a apărat aceleași idei în timpul nostru; Conceptul lui Kavalsky de blastem este aproape de „substanța vie” despre care a vorbit O. B. Lepeshinskaya. Lipsa faptelor serioase și vagitatea gândirii autorului au condamnat opera lui Kavalsky la uitare. Ea nu a fost citată nicăieri și nu a jucat niciun rol în dezvoltarea doctrinei celulei.

Filosoful englez Spencer (Herbert Spencer, 1820-1903) în 1864 și „Principii de biologie” au vorbit despre limitările cu care ar trebui acceptată teoria celulară. „Doctrina conform căreia toate organismele sunt construite din celule sau că celulele sunt elementele din care este format fiecare țesut, este doar aproximativ adevărată”, a scris Spencer. Dar ideile lui Spencer nu au un conținut concret; ca și Kavalsky, el vorbește despre un „blastem fără formă”, pe care îl contrastează cu celulele. Cu toate acestea, Spencer a înțeles limitările interpretării celulare a organismului ca o colonie de celule. El subliniază că odată cu apariția organismelor pluricelulare nu a existat o simplă însumare, ci o integrare a celulelor.

Anatomistul austriac Julius Heitzmann (1847-1922) a fost unul dintre primii care au contrastat conceptul de structură celulară disecată a unui organism cu conceptul de structură continuă a protoplasmei. Potrivit lui Geizman (1883), diviziunea țesuturilor în celule este de fapt rară, mai des protoplasma are continuitate, iar nucleii sunt intercalate în această masă nedivizată de protoplasmă. Astfel, Geizman a fost primul care a făcut o critică pur morfologică a teoriei celulare. Dar, respingând viziunea extremă a organismului stabilită pe baza teoriei celulare - organismul este complet împărțit în părți - celule, Geizman trece la cealaltă extremă, propunând o antiteză: organismul este structural continuu și structura celulară este o exceptie. Această concluzie nu a fost o soluție a problemei; ea a fost prezentată în mod repetat ulterior de alți autori.

Rauber (August Rauber, 1841-1917), disector la Leipzig, ulterior celebru profesor de anatomie la Universitatea Yuryev, a publicat în 1883 un articol despre teoria celulară, arătându-și interesul pentru latura teoretică a problemei „În contrast cu structura primară. de protoplasmă, diferitele forme de structuri celulare interne care apar mai târziu ar trebui desemnate ca structuri secundare”, a scris Rauber. „Întregul determină părțile în ceea ce privește materie și structură, formă și dimensiune, poziție și forțe (nutriție, diviziune etc.).” Creșterea organismului este determinată de oul însuși și ar trebui caracterizată, potrivit lui Rauber, drept creștere „acelulară”. Această lucrare a trecut neobservată, iar autorul ei nu a revenit ulterior asupra problemei noastre.

În 1893, la congresul zoologic, zoologul american Whiteman (Whitman, 1842 - 1910) a ținut un discurs despre „inadecvarea teoriei celulare a dezvoltării”, care a dezvoltat pentru prima dată o critică cuprinzătoare a teoriei celulare ca bază. a doctrinei dezvoltării. Există câteva puncte interesante în critica lui Whiteman. Astfel, el indică ideea incorectă, în opinia sa, a protiștilor, care a apărut pe baza teoriei celulare. Whiteman oferă o serie de exemple de independență a funcțiilor față de structura celulară a organelor; de exemplu, un nefrostom rămâne același nefrostom indiferent dacă este format din una, două sau mai multe celule. Diferențierea celulară nu explică procesul de dezvoltare, iar referirea la celule nu îl satisface pe Whiteman. Dar, refuzând să vadă unitățile unui organism în celule, Whiteman a fost înclinat să transfere acest concept anumitor „idiozomi”. „Secretul organizării creșterii și dezvoltării nu constă în formarea celulelor, ci în acele ultime elemente ale materiei vii, pentru care termenul „idiosom” mi se pare a fi un nume potrivit. Vom întâlni această încercare de a transfera „misterul” manifestărilor vieții de la celule la unități ultramicroscopice ipotetice de la o serie de alți cercetători. Această soluție a problemei a fost evidentă; a împins problema înapoi, mai degrabă decât să-i apropie rezolvarea. Dar în special, remarcile lui Whiteman merită atenție, iar articolul său trebuie considerat una dintre primele afirmații serioase ale criticilor teoriei celulare.

Curând, zoologul englez Sedgwick (Adam Sedgwick, 1854-1913) a venit cu o lucrare cu același titlu. În studiile sale despre prototraheale (1886), el a întâmpinat dificultăți în interpretarea celulară a proceselor de dezvoltare. Sedgwick a făcut ulterior o critică generală a doctrinei celulare, apărând poziția potrivit căreia „dezvoltarea embrionară nu poate fi considerată ca formarea prin divizare a unui număr cunoscut de unități dintr-o unitate primară simplă și ca coordonarea și modificarea acestor unități într-un mod armonios. întreg. Trebuie privit mai degrabă ca o multiplicare a nucleelor și o specializare a secțiunilor și vacuolelor într-o masă continuă de protoplasmă vacuolată” (1894, p. 67). Pentru a demonstra acest punct, Sedgwick examinează dezvoltarea mezenchimului și a trunchiurilor nervoase la embrionii de Selachia. Practic, Sedgwick pune în contrast structura celulară cu structura continuă a protoplasmei, fără a analiza relațiile dintre acestea.

Critica lui Sachs la adresa teoriei celulare (Julius Sachs, 1832-1897) a fost de altă natură. El a înțeles dificultatea utilizării unei diagrame celulare simple pentru interpretarea fiziologică a structurilor morfologice. În 1878, demonstrând algele sifon la o reuniune a Societății Fizico-Medicale din Würzburg, Sachs a subliniat unicitatea structurii lor și le-a considerat plante necelulare. Mai târziu (1892, 1895), prin introducerea conceptului de „energid”, Sachs a încercat să facă o completare necesară, în opinia sa, la teoria celulară. Sachs definește conceptul de energidă după cum urmează: „Prin energidă înțeleg un nucleu celular separat cu protoplasma adiacentă, iar nucleul și protoplasma care o înconjoară sunt gândite ca un întreg, iar acest întreg este o unitate organică atât în simț morfologic și fiziologic” (1892 , pag. 57). Energide, crede Sachs, se transformă într-o celulă atunci când apare o coajă în jurul energidei. Organisme precum ameba, conform lui Sachs, sunt energizante goale.

Conceptul de energidă a atras mulți biologi, este adesea folosit astăzi de unii apărători ai învățăturii celulare ortodoxe (M. Hartmann și alții), care consideră că utilizarea sa elimină neajunsurile învățăturii celulare și dificultățile abordării celulare a non-ului. structuri celulare.

Printre criticii teoriei celulare din această perioadă, este de obicei citat Anton de Bary (1879) și este citată fraza sa că nu celulele formează planta, ci planta care formează celulele. De Bary nu a făcut o critică detaliată a predării celulare, dar în revista botanică pe care a editat-o a publicat o recenzie, unde, printre altele, a scris despre „hegemonia” celulei în predarea botanicii. De Bary a subliniat că de pe vremea lui Schleiden (adică „Principiile sale de botanică”) aproape toate manualele își încep prezentarea cu celula, care „a fost sau este o eroare care își are temeiul profund în hegemonia celulei, justificată de Schleiden, ca să spunem așa, în credința că celula formează planta și nu invers - planta formează celula.” Această expresie, datorită expresivității sale, s-a răspândit și apare adesea în critica ulterioară a doctrinei celulare ca o expresie a ideii de hegemonie a întregului asupra părților sale.

Pe baza teoriei celulare, a fost consolidată ideea că plantele și animalele multicelulare au apărut dintr-o colonie de unicelulare, unde indivizii individuali - celulele și-au pierdut independența și s-au transformat în părți structurale ale unui organism multicelular (E. Haeckel, I. I. Mechnikov). Zoologul francez Yves Delage (1854-1920) a propus o nouă ipoteză pentru originea multicelularității (1896). Conform ideilor sale, organismele multicelulare s-ar fi putut forma nu printr-o colonie de protisti, ci pe baza diviziunii corpului unui protist multinucleat în teritorii mononucleare separate - celule. Ideile lui Delage au găsit mai târziu susținători; majoritatea biologilor au rămas cu aceeași idee care domină în prezent biologia.

O serie de autori la sfârșitul secolului trecut și începutul celui actual au criticat doctrina celulei, dezvoltând ideea că celula nu este ultima structură elementară și că există unități de viață mai joase decât celula. „Ideologul” acestei tendințe a fost histologul de la Leipzig Altmann, care și-a prezentat pentru prima dată părerile în articolul „Despre istoria teoriilor celulare” (1889), iar anul următor a publicat o carte intitulată „Organisme elementare” (1890). Aceasta nu este prima încercare de a postula unități de viață sub celulă, dar Altman încearcă să ofere o bază morfologică pentru teoriile speculative. El nu se opune interpretării general acceptate a celulei. „Este o axiomă a concepțiilor biologice că toată viața organică este asociată cu forma unei celule, prin urmare descrierea unei celule este o condiție prealabilă oriunde proprietățile vieții sunt pe deplin manifestate.” Altman nu se opune teoriei celulare ca o schemă universală pentru structura și dezvoltarea unui organism; el insistă doar că celula nu este „ultima” unitate de viață și individualitate. „Probabil că există multe ființe organizate care nu sunt celule, care, pe baza proprietăților lor ego-ului, își pierd numele”, spune Altman. El vede unitatea morfologică a materiei vii în „bioblaste”, care, i se părea, se găsesc peste tot în compoziția celulelor atunci când se folosește o tehnică specială de procesare a țesuturilor. „Prin urmare”, scrie el, „bioblastele, ca unități morfologice în orice materie, sunt elemente vizibile; ca astfel de unități, ele reprezintă adevăratele organisme elementare ale lumii animate.” Astfel, Altman își pune doar bioblastele în locul celulelor și extinde granița individualității organice.

Teoria lui Altman s-a bazat pe fapte interpretate greșit, dar dincolo de aceasta nu avea niciun avantaj față de teoria celulară.

Bioblastele lui Altmann sunt acum identificate parțial cu condriosomi, parțial cu diverse granule, dar, desigur, nimeni nu încearcă să le atribuie semnificația unităților vitale. Teoria bioblastelor a experimentat un fel de recidivă în ideile despre „aparatul de bază al vieții” ale zoologului de la Kiev M. M. Voskoboynikov (1873-1942), care a vorbit pentru prima dată cu ei la a treia a treia Rusie. Congresul Zoologilor, Anatomiștilor și Histologilor (1928), apoi și-a prezentat ideile în formă detaliată la cel de-al 4-lea Congres din 1930.

Vestitorul nostru al teoriei bioblastului a fost histologul din Sankt Petersburg G. G. Shlater (1867-1919). În broșura „Noua direcție a morfologiei celulare și semnificația ei pentru biologie” (1895), apoi în teza sa de doctorat privind structura celulei hepatice (1898) și în eseul „Celula, bioblastul și materia vie” publicat în limba rusă. și German (1903) G G. Schlater promovează cu insistență teoria granulară a structurii celulare, insistând că celula nu este ultimul element morfologic indecomposabil. Într-un discurs citit la reuniunea anuală a Societății Patologilor (1910), G. G. Schlater merge totuși mai departe în evaluarea sa critică a predării celulare. Apărând în continuare direcția lui Altman, Schlater observă ignoranța incorectă a proprietăților vii ale substanței intercelulare, subliniază importanța integrității organismelor și semnificația stărilor necelulare ale structurilor tisulare în timpul histogenezei. „Cunoașterea histogenezei unui număr de grupe de țesuturi ne obligă să renunțăm la recunoașterea posibilității de a urmări continuitatea oricărei celule tisulare, deoarece în primele perioade ale histogenezei, granițele dintre celulele individuale dispar, nucleii se înmulțesc și un se produc număr de rearanjamente și rearanjamente ale diferitelor elemente structurale ale masei sincițiale generale. În astfel de cazuri, este imposibil să se determine originea fiecărei regiuni individuale de țesut asemănător celulelor.”

Altman nu a fost singur în încercarea sa de a depăși granițele individualității organice. Botanistul Julius Wiesner (1838-1916) în marea sa lucrare „Structura elementară și creșterea materiei organice” (1892) își propune și el însuși sarcina de a găsi cele mai simple „organe elementare”. „Ca ultime, ca adevărate organe elementare, se stabilesc plasmoamele, ultimele părți ale corpului unei plante și ale organismelor vii în general.” Wiesner nu se angajează să arate plasme precum bioblastele Altman. Wiesner postulează existența lor; le atribuie proprietățile de bază ale materiei organice: asimilarea, creșterea și capacitatea de a se reproduce prin diviziune. Părerile lui Wiesner au contribuit puțin în ceea ce era original, dar ideea că abilitatea de a diviza este una dintre proprietățile esențiale ale indivizilor organici a fost dezvoltată în lucrările lui Heidenhain.

Am văzut că încă de pe vremea lui Virchow, substanța intercelulară a fost recunoscută ca un produs pasiv al secreției celulare, lipsit de proprietăți vitale cu care erau înzestrate doar celulele. Această idee a fost supusă pentru prima dată criticilor decisive de către patologul rus S. M. Lukyanov (1894, 1897). Într-un discurs la cel de-al 5-lea Congres Pirogov al Societății Medicilor Ruși, S. M. Lukyanov a criticat ideea lui Virchow despre substanțele intercelulare. El subliniază că „nu numai celulele, ci și așa-numitele substanțe intercelulare participă la construcția organismelor multicelulare” (1894, p. 1). „În adevăratele substanțe intercelulare se presupune unul sau altul schimb, chiar dacă mai limitat decât în celule” (p. vii). Prin urmare, afirmă autorul, „credem că un organism animal multicelular este compus nu dintr-o masă pasivă și celule active înglobate în el, ci din celule active și substanțe intercelulare active” (p. V). „În mod evident, trebuie să concluzionam”, a scris S. M. Lukyanov, „că nu numai celulele pot trăi și că teoria celulară nu constrânge deloc viața numai în forme celulare” (p. XII). Deși punctul de vedere al lui Virchow mai găsește apărători, majoritatea histologilor împărtășesc opinia exprimată la sfârșitul secolului trecut de Lukyanov.

La începutul a două secole, M.D. Lavdovsky (1846-1902), profesor de histologie la Academia de Medicină Militară, a încercat să atace principiul lui Virchow „fiecare celulă provine dintr-o celulă”. În 1900, a ținut un discurs de adunare intitulat „Conceptele noastre despre celula vie”, unde a criticat aspru ideea continuității dezvoltării celulare și a dovedit posibilitatea formării celulelor din „materia vie, materie vie”, care este „o masă de materie organizată și mai departe organizată.” . În special, a văzut o astfel de materie în gălbenușul unui ou, pe care M.D. Lavdovsky îl consideră o substanță formativă. Ideile lui M.D. Lavdovsky nu au primit un răspuns la un moment dat din cauza lipsei de concluzie a materialului faptic cu care a lucrat autorul. În timpul nostru, O. B. Lepeshinskaya a încercat să reînvie aceste idei.

Fără a ne opri la o serie de lucrări speciale care examinează aplicabilitatea teoriei celulei la fapte individuale, deja în pragul secolului al XIX-lea întâlnim o serie de lucrări în care doctrina celulei este considerată o problemă teoretică importantă și este criticată din diverse puncte de vedere. Este caracteristic că în cele mai multe cazuri este vorba de lucrări ale autorilor care au încercat să dea un rezumat general al doctrinei celulei și în această încercare au ajuns să critice conceptele de bază ale teoriei celulare.

Unul dintre primele rapoarte de acest fel este cartea menționată mai sus a histologului intern A. G. Gurvich (1904) - „Morfologia și biologia celulei”. Aici dezvoltă o serie de prevederi, la care revine mai târziu în cursul general de histologie (1923). Potrivit lui Gurvich, teoria celulară întâmpină o dificultate în faptul că același concept denotă atât oul, cât și acele structuri care, ca urmare a dezvoltării ulterioare, specializării și diferențierii, sunt derivate ale acestui ou. A. G. Gurvich consideră că următoarele întrebări sunt controversate: 1) este un organism multicelular în toate proprietățile sale doar o funcție a elementelor individuale - celulele; 2) este posibil să credem că aceste elemente individuale au practic ultima schimbare independentă; 3) protiștii pot fi priviți ca celule cu viață liberă; 4) dacă comparabilitatea diferitelor structuri numite celule este legitimă. În critica lui A. G. Gurvich există o serie de prevederi interesante care nu și-au pierdut semnificația. Pozițiile metodologice inițiale ale lui Gurvich, bazate pe un concept vitalist complex, desigur, nu pot fi împărtășite de noi. Totuși, acesta nu este locul unde să intri în criticile lor.

Gânduri interesante despre teoria celulară au fost exprimate de Oscar Hertwig în 1898 în rezumatul său „Celul și țesuturile” (în edițiile ulterioare „Biologie generală”). În secțiunea „Despre dubla semnificație a celulei ca organism elementar și ca parte integrantă definită a unui organism superior mai complex”, Hertwig examinează opiniile lui de Bary, Sachs, Whiteman și Rauber. Deși este de acord cu ei în special, Hertwig se opune criticii la adresa teoriei celulare în ansamblu. Hertwig ajunge la următoarea concluzie: „Nici unul dintre punctele de vedere unilaterale - nici cel extrem de celular, nici cel exprimat în opiniile lui Sachs, Whiteman și Rauber - nu poate fi numit complet corect și exhaustiv al subiectului. Așa cum este o greșeală, atunci când avem de-a face cu celule, să pierdem din vedere sensul întregului, de care totuși depind existența și modul de acțiune al unei celule individuale, ar fi la fel de greșit să încercăm să explicăm modul de acțiune. acţiunea întregului fără a acorda atenţia cuvenită părţilor sale. Prin urmare, cred că sloganurile „planta formează celulele” și „celulele formează planta” nu se exclud deloc reciproc. Putem folosi ambele ture de frază dacă înțelegem corect doar relația în care celula ca parte și planta în ansamblu stau una față de cealaltă. Numai acest lucru este important pentru înțelegerea organizării plantelor și animalelor.”

Acesta este modul corect de a pune întrebarea; Hertwig are aici un punct de vedere spontan-dialectic și caută modalitatea corectă de a rezolva problema. Din păcate, mai târziu în „teoria sa a biogenezei” el nu urmărește întotdeauna în mod constant acest punct de vedere. Cu toate acestea, prezentarea lui Hertwig este cu siguranță interesantă și merită atenție. Cu toate acestea, punctul de vedere al lui Hertwig cu privire la necesitatea unei abordări analitico-sintetice a corpului nu a fost evaluat în timp util și nu a avut o influență decisivă asupra dezvoltării doctrinei celulei.

Epoca a fost compilată de un alt rezumat major al doctrinei celulei - cartea lui Martin Heidenhain „Plasma și celula” (1907), menționată mai sus. Heidenhain subliniază că în 1894, după ce a primit o ofertă de a scrie secțiunea „Celula” din manualul anatomic al lui Bardeleben, în procesul de prelucrare a materialului, s-a confruntat cu poziția că „nu toate viețuitoarele sunt concentrate în celule” și chiar în titlul cărții a încercat să reflecte acest fapt. Pe lângă partea istorică detaliată, Heidenhain introduce în cartea sa un capitol „Către teoria celulelor și țesuturilor”, unde susține în mod decisiv poziția că „conceptul de materie vie este de natură mai generală decât conceptul de celulă.” Heidenhain face multe comentarii valoroase despre conceptul de celulă care nu și-au pierdut relevanța. Cartea lui M. Heidenhain și o serie de lucrări ale sale ulterioare au jucat un rol semnificativ în dezvoltarea unei atitudini critice față de forma ortodoxă a teoriei celulare în care aceasta s-a stabilit la începutul secolului nostru. Alături de aceasta, propria teorie a lui Heidenhain, pe care o propune să înlocuiască reprezentarea celulară, suferă de o serie de neajunsuri majore care o fac inacceptabilă dintr-o poziție dialectico-materialistă.

Heidenhain nu este mulțumit de „schema celulară” a organizației. El observă pe bună dreptate că principala metodă a teoriei celulare este analiza. „Teoria lui Schwann”, scrie el într-una dintre cele mai recente lucrări ale sale, „trebuie completată de o teorie sintetică a țesuturilor, care să le ridice de la rangul de agregate celulare la rangul de sisteme celulare care se formează conform unor anumite, formulate. legi determinate de dezvoltare.”

Heidenhain propune o nouă teorie a structurii corpului, pe care o numește „teoria fragmentării părților corpului” (Teilkorpertheorie). În această teorie, el se bazează pe poziția prezentată de Wiesner conform căreia o proprietate obligatorie a individualității organice ar trebui să fie capacitatea sa de a împărți (diviza). Spre deosebire de teoria celulară, care acceptă un singur element structural - celula, „teoria fragmentării părților corpului acceptă individualități morfologice de ordin superior și inferior, dispuse într-o serie ascendentă: fiecare membru superior provine dintr-o combinație specială. a indivizilor de ordin inferior,” - acesta este modul în care Heidenhain caracterizează ideea principală a teoriei sale (1911, p. 105).

Care este criteriul care determină dacă o anumită entitate este un astfel de individ? Potrivit lui Heidenhain, formațiunile morfologice plasate în această serie „trebuie să satisfacă cerința de a se reproduce prin diviziune. În acest caz, divizibilitatea se poate manifesta, reală, ca în celule, sau poate fi prezentată ca capacitatea de scindare (Spaltungsvermogen) a rudimentului; în orice caz, este, în sensul teoriei, proprietatea principală, criteriul cel mai esenţial al individualităţii morfologice, iar întregul corp trebuie să fie descompunebil în sisteme de părţi ale corpului de ordin inferior şi superior.” Heidenhain numește astfel de individualități morfologice histomeri, dacă sunt parte integrantă a unui sistem superior, și histosisteme, dacă sunt un complex de formațiuni inferioare. Astfel, nucleul, conform lui Heidenhain, este un histomer în raport cu celula și un histosistem în raport cu cromozomii. În același timp, el distinge între histomeri celulari, supracelulari și infracelulari. Heidenhain include histomeri infracelulari: nucleu, cromozomi, cromioli, centri și centrioli, granule de clorofilă și derivații acestora, miofibrile și discuri, fibre citoplasmatice, cilindri axiali și neurofibrile, condriosomi și aparatul Golgi. El numește celulele și omologii lor histomeri celulari; supracelular - complexe multicelulare capabile de scindare. El explică relațiile lor cu diagrame în care descrie disecția „completă” a unei celule și a unui mușchi conform principiului teoriei fracționalizării. Deoarece Heidenhain nu găsește limita de divizibilitate a structurilor vizibile, el acceptă că această limită se află în regiunea structurii submicroscopice. Ultima structură capabilă de divizare, care se află dincolo de vizibilitatea noastră, este, din punctul de vedere al lui Heidenhain, „baza tuturor viețuitoarelor” - o unitate biologică pentru care el propune termenul de „protomer”.

Astfel, negând celulei conceptul de unitate biologică, considerând-o doar ca o etapă de organizare, ca unul dintre mulți histomeri, Heidenhain acceptă protomerul ca pe o unitate biologică „adevărată”. „Teoria protomerilor sau teoria organizării elementare” este concluzia logică a teoriei fragmentării părților corpului.

Deoarece capacitatea de a diviza histomerii celulari și infracelulari avea nevoie de mai puține dovezi (aici a fost posibil să ne bazăm pe fapte vechi), Heidenhain în lucrările ulterioare s-a concentrat pe dovedirea divizării histomerilor supracelulari - diferite organe. El încearcă să demonstreze că teoria sa face posibilă nu numai analiza și descompunerea structurilor, ci și invers, prin sinteză, deducerea structurii unei formațiuni complexe dintr-una mai elementară. Spre deosebire de teoria celulară, o doctrină pur analitică, Heidenhain prezintă teoria sa ca o teorie sintetică; de unde și numele de „synthesiologie” (Synthesiologie) care a rămas cu ea.

Aceasta este, în termeni generali, teoria lui Heidenhain, pe care el a propus-o să înlocuiască teoria celulară.

Totuși, din punct de vedere metodologic, teoria lui Heidenhain nu ne satisface. Punctul său principal este ideea că cea mai esențială caracteristică a structurilor „individuale” organice este capacitatea lor de a se scinda (Teilbarkeit). Pe lângă caracterul controversat al unui astfel de criteriu, însuși conceptul de „capacitate de a diviza” este de natură formală pentru Heidenhain. Divizarea nucleului, divizarea fibrilelor, formarea de „gemeni”, „tripleți” în diferite organe - Heidenhain unește toate aceste fenomene cu conceptul general de scindare și din acesta derivă capacitatea unei structuri date de a se reproduce. Totuși, aici sunt combinate artificial diferite fenomene, care nu pot fi considerate ca o manifestare a proprietății generale a „spliabilității”. Capacitatea de scindare este cunoscută și în natura anorganică, în special în așa-numitele cristale lichide. Heidenhain consideră divizibilitatea ca un fel de trăsătură internă, imanentă a structurilor organice, fără a ține cont de semnificația și starea lor funcțională, determinată de suma condițiilor externe și interne. Prin urmare, este dificil de a fi de acord cu criteriul individualității pe care îl propune teoria în discuție. Conceptul de individualitate păstrează un caracter metafizic la Heidenhain, deși prin introducerea conceptelor de „histomer” și „histosistem” încearcă să depășească această natură metafizică. Dar el nu reușește să facă acest lucru, deoarece consideră structura organismului ca o anumită serie treptat de structuri care sunt conjugate, dar nu curg unele din altele.

Conceptul de unitate biologică, un „protomer”, pe lângă natura sa ipotetică, în Heidenhain are același caracter metafizic ca și în doctrina celulară. După ce a avansat această unitate de la domeniul microscopic în cel al structurilor submicroscopice, el nu depășește natura metafizică a conceptului de elemente organice. Conectând teoria sa cu conceptul de „continuitate a vieții”, Heidenhain consideră că opiniile sale justifică proverba: omne vivum ex vivo. Astfel, el ajunge la un decalaj între natura anorganică și cea organică, considerând protomerul ca fiind o structură organică specială care nu poate fi derivată din natura anorganică. Din punctul de vedere al schemelor Heidenhain, legătura dintre structuri rămâne neclară. Ele formează, conform teoriei sale, serii separate, nelegate între ele, necurgând unele din altele. Prin urmare, în timp ce depășește abordarea metafizică a organismului ca sumă de părți, încercând să opună sinteza analizei organismului, Heidenhain nu poate depăși natura metafizică a antitezei „parte sau întreg”. Împărțind organismul în structură treptat (în loc de structura homotipică a teoriei celulare), nu depășește relativitatea diviziunii în sine.

Heidenhain face greșeala de a încerca să creeze o teorie structurală generală care să acopere domeniul structurilor submicroscopice, microscopice și macroscopice. Împărțirea în aceste zone, desigur, nu are o semnificație științifică serioasă, dar nu există nicio îndoială că nu există aceleași modele structurale în structurile tisulare și structurile de o astfel de ordine precum glandele, părțile scheletice, vilozitățile intestinale, metamerele etc. Aici Heidenhain preia punctul de vedere mecanicist. Sinteza lui are același caracter mecanic. Aceasta este o sinteză de la cantitativ mic la cantitativ mare. În anumite limite, o astfel de sinteză este firească; el explică, de exemplu, arhitectura organelor individuale, în special a formațiunilor glandulare, a căror formare exterioară din punctul de vedere al lui Heidenhain capătă o anumită claritate. Dar o astfel de sinteză este insuficientă acolo unde există o tranziție de la cantitate la calitate, unde noile structuri nu sunt o simplă complicație cantitativă a celor vechi (cum ar fi lobulii glandei, papilele gustative, vilozitățile intestinale, formând doi, trei și polimeri), dar calitativ diferite formaţiuni noi .

În cele din urmă, teoria lui Heidenhain este doar o teorie a unui organism format. Nu oferă nicio cheie pentru înțelegerea ontogenezei, lăsând-o pe aceasta din urmă complet nevăzută.

La începutul celui de-al doilea deceniu al secolului nostru, fiziologul A.V. Leontovici (1869-1943) a venit cu lucrarea: „Syncellium ca structură celulară dominantă a unui organism animal” (1912). „Corpul animalelor nu constă în cea mai mare parte din celule – organisme elementare”, a scris Leontovici, „ci din syncellia. Organismele elementare sunt, probabil, doar celule mobile ale țesutului conjunctiv și leucocite din sânge.” „Cu toate acestea”, afirmă autorul, „baza tuturor celor de mai sus este formată de celulă: și anume, proprietatea unei celule, în anumite condiții normale ale vieții sale, de a produce syncellia. Prin urmare, nu se poate proclama că celula a supraviețuit timpului său; va rămâne mereu în centrul gândirii biologice. Teoria celulară trebuie completată doar de teoria syncelliumului și de acele constatări pe care descompunerea celulei în unități de ordin inferior deja oferă și promite în viitor” (p. 86). Practic, critica lui Leontovici a urmat calea lui Geizman, subliniind importanța structurilor non-celulare din organism.

Dificultatea aplicării teoriei celulare la embriogeneză a fost remarcată de embriologul american Minot (Charles Sedgwic Minot, 1852-1914). În prelegerile susținute la Jena și publicate într-o ediție separată (1913), Minot notează că împărțirea în teritorii celulare nu are semnificația în embriogeneză care i se atribuie.

În 1911, protistologul englez Dobell (Clifford S. Dobell, 1886-1949) a formulat o obiecție fundamentală la una dintre principalele prevederi ale doctrinei celulare. El a subliniat că conceptul de celulă amestecă în mod fundamental structuri diferite: organisme integrale (proteste), părți structurale ale organismului (celule tisulare) și structuri potențial egale cu întregul organism (ouă). Dobell a propus să rezerve conceptul de celulă special pentru celulele tisulare. Spre deosebire de schema celulară de împărțire a organismelor în unicelulare și multicelulare, Dobell consideră că este mai corectă împărțirea în organisme celulare și necelulare. „Protestul individual nu este un omolog al celulelor individuale ale corpului plantelor și animalelor multicelulare; nu poate fi omologat decât cu un întreg organism pluricelular... Este nedrept să numim proteste simple, inferioare, unicelulare sau primitive... Toate aceste adjective sunt complet arbitrare, iar aplicarea lor la proteste nu este în niciun caz justificată, întrucât acestea din urmă. diferă de Metazoa și Metaphyta prin faptul că sunt diferite organizate: necelulare, spre deosebire de multicelulare.” Opiniile lui Dobell au primit răspunsuri larg răspândite, atât pozitive, cât și negative. Va trebui să revenim mai jos pentru a discuta problema interpretării protiștilor pusă de Dobell.

Zoologul german Emil Rhode (1904, 1908, 1914, 1916, 1922) a dedicat o serie de lucrări criticii teoriei celulare. El a colectat o mulțime de date literare și proprii despre importanța structurilor non-celulare pentru morfogeneză, dar nu a fost întotdeauna critic cu datele din literatură prezentate. Poziția sa: „în diferențierea histogenetică a animalelor, nu celulele joacă un rol semnificativ, ci plasmodiile multinucleate; Nu este formarea celulelor, ci diferențierea funcțională a materiei vii, adică plasmodia multinucleată, care este principiul călăuzitor al dezvoltării organismelor” (1914, p. 133) - această poziție este la fel de unilaterală ca și explicația despre întregul curs al ontogenezei prin referire la reproducerea și diferențierea celulelor. De la o extremă: totul sunt celule, Rohde merge la cealaltă extremă și declară: totul este sincitie și plasmodia, iar celulele sunt doar structuri secundare lipsite de semnificație esențială. O astfel de soluție pur metafizică a întrebării nu poate duce la calea cea bună. Lucrările lui Rodet au întâmpinat obiecții ascuțite din partea lui Yu. Schaxel (Julius Schaxel, 1915, 1917), care l-a criticat pe Rodet pentru fascinația sa față de structurile necelulare și faptele neverificate. Dar Chaxel merge la cealaltă extremă, considerând punctul de vedere pur celular destul de suficient pentru a explica toate procesele de dezvoltare.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Principiile de bază ale teoriei celulare stau la baza înțelegerii legilor originii și existenței elementelor formate din unități structurale elementare. Această generalizare biologică demonstrează că viața există doar într-o celulă și, de asemenea, că fiecare „celulă vie” este un întreg sistem capabil de existență independentă.

Principiile de bază ale teoriei celulare au fost formulate de M. Schleiden și T. Schwann și completate de R. Virchow. Înainte de a trage concluzii și de a formula postulatele acestei teorii, experții au studiat lucrările multora dintre predecesorii lor. Astfel, în 1665, pentru prima dată pe un dop, am văzut formațiuni numite „celule”. Apoi au fost descrise multe plante. Mai târziu A. Leeuwenhoek a descris organisme unicelulare. În secolul 19. îmbunătățirea designului microscopului duce la o extindere a conceptelor despre structura organismelor și este introdus conceptul de țesuturi vii. T. Schwann efectuează o analiză comparativă a celei mai mici unități structurale din reprezentanții florei și faunei, iar Schleiden publică o carte „Materials on Phytogenesis”.

Principalele prevederi ale teoriei celulare dezvoltate de Schleiden și Schwann:

Toți reprezentanții florei și faunei sunt formați din unități structurale elementare.
Creșterea și dezvoltarea organismelor vegetale și animale are loc datorită apariției de noi „celule vii”.

Această structură este cea mai mică unitate a viețuitoarelor, iar organismul este totalitatea lor.

Celula este unitatea elementară a viețuitoarelor.
Cele mai mici unități structurale ale tuturor viețuitoarelor sunt omoloage în compoziție, procese vitale și metabolism.
Se reproduc matern.
Toate unitățile elementare ale viețuitoarelor au un început, adică. sunt totipotenţi.
Cele mai mici unități de viețuitoare sunt unite între ele în funcție de funcțiile pe care le îndeplinesc, formând în același timp structuri mai complexe (țesut, organ și sistem de organe).
Fiecare „celulă vie” este un sistem deschis care este capabil să regleze independent procesele de reînnoire, reproducere și menținere a homeostaziei.

În ultimii ani (după multe descoperiri științifice), această teorie a fost extinsă, completată cu noi informații. Cu toate acestea, nu este complet sistematizat, așa că postulatele sale sunt interpretate de unii destul de arbitrar. Să luăm în considerare cele mai frecvent întâlnite prevederi suplimentare ale teoriei celulare:

Cele mai mici unități structurale ale organismelor prenucleare și nucleare nu sunt complet identice între ele în compoziția și structura lor.
Continuitatea transmiterii informațiilor ereditare se aplică și unor organele (cloroplaste, mitocondrii, cromozomi, gene) ale „celulei vii”.
Deși unitățile elementare ale viețuitoarelor sunt totipotente, activitatea genelor lor este diferită. Aceasta este ceea ce duce la diferențierea lor.
Organismele multicelulare sunt un sistem complex, a cărui funcționare se realizează datorită factorilor chimici, reglării umorale și nervoase.

Astfel, principalele prevederi ale teoriei celulare sunt o generalizare biologică general acceptată, care dovedește unitatea principiului structurii, existenței și dezvoltării tuturor ființelor vii cu structură celulară.

Pentru prima dată, celulele, sau mai degrabă pereții celulelor (cochilii) celulelor moarte, au fost descoperite în secțiuni de plută folosind un microscop de către omul de știință englez Robert Hooke în 1665. El a fost cel care a propus termenul de „celulă”.
Mai târziu, olandezul A. Van Leeuwenhoek a descoperit multe organisme unicelulare în picături de apă și globule roșii (eritrocite) în sângele uman.

Faptul că, pe lângă membrana celulară, toate celulele vii au un conținut intern, o substanță gelatinoasă semilichidă, oamenii de știință l-au putut descoperi abia la începutul secolului al XIX-lea. Această substanță gelatinoasă semi-lichidă a fost numită protoplasmă. În 1831, nucleul celulei a fost descoperit și toate conținuturile vii ale celulei - protoplasma - au început să fie împărțite în nucleu și citoplasmă.

Mai târziu, pe măsură ce tehnicile de microscopie s-au îmbunătățit, în citoplasmă au fost descoperite numeroase organite (cuvântul „organoid” are rădăcini grecești și înseamnă „asemănător unui organ”), iar citoplasma a început să fie împărțită în organele și partea lichidă - hialoplasmă.

Oameni de știință germani renumiți, botanistul Matthias Schleiden și zoologul Theodor Schwann, care au lucrat activ cu celule vegetale și animale, au ajuns la concluzia că toate celulele au o structură similară și constau dintr-un nucleu, organele și hialoplasmă. Mai târziu în 1838-1839 au formulat principiile de bază ale teoriei celulare. Conform acestei teorii, celula este unitatea structurală de bază a tuturor organismelor vii, atât vegetale cât și animale, iar procesul de creștere a organismelor și țesuturilor este asigurat de procesul de formare a celulelor noi.

20 de ani mai târziu, anatomistul german Rudolf Virchow a făcut o altă generalizare importantă: o celulă nouă nu poate apărea decât dintr-o celulă anterioară. Când a devenit clar că sperma și ovulul sunt, de asemenea, celule care se conectează între ele în timpul procesului de fertilizare, a devenit clar că viața din generație în generație este o secvență continuă de celule. Pe măsură ce biologia s-a dezvoltat și procesele de diviziune celulară (mitoză și meioză) au fost descoperite, teoria celulară a fost completată cu tot mai multe prevederi noi. În forma sa modernă, principalele prevederi ale teoriei celulare pot fi formulate după cum urmează:

1. Celula este unitatea structurală, funcțională și genetică de bază a tuturor organismelor vii și cea mai mică unitate a unui lucru viu.

Acest postulat a fost pe deplin dovedit de citologia modernă. În plus, celula este un sistem de autoreglare și auto-reproducere deschis schimbului cu mediul extern.

În prezent, oamenii de știință au învățat să izoleze diferite componente ale celulei (până la molecule individuale). Multe dintre aceste componente pot funcționa chiar și independent dacă sunt oferite condițiile potrivite. De exemplu, contracțiile complexului actină-miozină pot fi cauzate prin adăugarea de ATP în eprubetă. Sinteza artificială a proteinelor și acizilor nucleici a devenit, de asemenea, o realitate în timpul nostru, dar toate acestea sunt doar părți ale vieții. Pentru funcționarea deplină a tuturor acestor complexe care alcătuiesc celula, sunt necesare substanțe suplimentare, enzime, energie etc. Și numai celulele sunt sisteme independente și autoreglabile, pentru că să aibă tot ce este necesar pentru a menține viața deplină.

2. Structura celulelor, compoziția lor chimică și principalele manifestări ale proceselor vitale sunt similare la toate organismele vii (unicelulare și pluricelulare).

Există două tipuri de celule în natură: procariote și eucariote. În ciuda unor diferențe, această regulă este valabilă pentru ei.
Principiul general al organizării celulare este determinat de necesitatea îndeplinirii unui număr de funcții obligatorii care vizează menținerea activității vitale a celulelor în sine. De exemplu, toate celulele au o membrană care, pe de o parte, își izolează conținutul de mediu și, pe de altă parte, controlează fluxul de substanțe în interiorul și în afara celulei.

Organelele sau organitele sunt structuri specializate permanente din celulele organismelor vii. Organelele diferitelor organisme au un plan structural comun și funcționează conform mecanismelor comune. Fiecare organel este responsabil pentru anumite funcții care sunt vitale pentru celulă. Datorită organelelor, în celule are loc metabolismul energetic, biosinteza proteinelor și apare capacitatea de reproducere. Organelele au început să fie comparate cu organele unui organism multicelular, de unde acest termen.

În organismele multicelulare, este clar vizibilă o diversitate semnificativă de celule, care este asociată cu specializarea lor funcțională. Dacă comparați, de exemplu, celulele musculare și epiteliale, veți observa că acestea diferă unele de altele în dezvoltarea preferențială a diferitelor tipuri de organite. Celulele dobândesc caracteristici de specializare funcțională, care sunt necesare pentru a îndeplini funcții specifice, ca urmare a diferențierii celulare în timpul ontogenezei.

3. Orice celulă nouă se poate forma numai ca urmare a diviziunii celulei mamă.

Reproducerea celulelor (adică creșterea numărului lor), indiferent dacă sunt procariote sau eucariote, poate avea loc numai prin divizarea celulelor existente. Diviziunea este în mod necesar precedată de un proces de dublare preliminară a materialului genetic (replicarea ADN). Începutul vieții unui organism este un ou fecundat (zigot), adică. o celulă formată prin fuziunea unui ovul și a unui spermatozoid. Restul diversității celulelor din organism este rezultatul nenumăratelor diviziuni. Astfel, putem spune că toate celulele din organism sunt înrudite, dezvoltându-se în același mod din aceeași sursă.

4. Organismele pluricelulare sunt organisme vii formate din mai multe celule. Majoritatea acestor celule sunt diferențiate, adică. diferă în structura, funcțiile și formează țesuturi diferite.

Organismele multicelulare sunt sisteme integrale de celule specializate reglementate de mecanisme intercelulare, nervoase și umorale. Este necesar să se facă distincția între multicelularitate și colonialitate. Organismele coloniale nu au celule diferențiate și, prin urmare, nu există o diviziune a corpului în țesuturi. În plus față de celule, organismele multicelulare conțin și elemente necelulare, de exemplu, substanța intercelulară a țesutului conjunctiv, matricea osoasă și plasma sanguină.

Ca urmare, putem spune că toată activitatea de viață a organismelor de la naștere până la moarte: ereditate, creștere, metabolism, boală, îmbătrânire etc. - toate acestea sunt aspecte diverse ale activității diferitelor celule ale corpului.

Teoria celulară a avut o influență imensă asupra dezvoltării nu numai a biologiei, ci și a științei naturale în general, deoarece a stabilit baza morfologică a unității tuturor organismelor vii și a oferit o explicație biologică generală a fenomenelor vieții. În ceea ce privește semnificația sa, teoria celulară nu este inferioară unor realizări remarcabile ale științei precum legea transformării energiei sau teoria evoluționistă a lui Charles Darwin. Deci, celula - baza pentru organizarea reprezentanților regatelor plantelor, ciupercilor și animalelor - a apărut și s-a dezvoltat în procesul de evoluție biologică.

Teoria celulei Structura celulară este principala, dar nu singura formă de existență a vieții. Virușii pot fi considerați forme de viață necelulare. Adevărat, ele prezintă semne de viață (metabolism, capacitatea de a se reproduce etc.) numai în interiorul celulelor; în afara celulelor, virusul este o substanță chimică complexă. Potrivit majorității oamenilor de știință, la originea lor, virușii sunt asociați cu celula, fac parte din materialul ei genetic, genele „sălbatice”. S-a dovedit că există două tipuri de celule - procariote (celule de bacterii și arheebacterii), care nu au un nucleu delimitat de membrane, și eucariote (celule de plante, animale, ciuperci și protisti), care au un nucleu înconjurat de o membrană dublă cu pori nucleari. Există multe alte diferențe între celulele procariote și eucariote. Majoritatea procariotelor nu au organele membranare interne, iar majoritatea eucariotelor au mitocondrii și cloroplaste. Conform teoriei simbiogenezei, aceste organite semi-autonome sunt descendenți ai celulelor bacteriene. Astfel, o celulă eucariotă este un sistem de un nivel superior de organizare; nu poate fi considerată în întregime omoloagă cu o celulă bacteriană (o celulă bacteriană este omoloagă cu o mitocondrie a unei celule umane).

Teoria celulară a considerat organismul ca o sumă de celule, iar manifestările de viață ale organismului au fost dizolvate în suma manifestărilor de viață ale celulelor sale constitutive. Considerând celula ca fiind un element structural universal, teoria celulară a considerat celulele tisulare și gameții, protisții și blastomerii ca structuri complet omoloage. Aplicabilitatea conceptului de celulă la protisti este o problemă controversată în teoria celulară, în sensul că multe celule protiste complexe multinucleate pot fi considerate structuri supracelulare. În celulele tisulare, celulele germinale și protisti se manifestă o organizare celulară generală, exprimată în separarea morfologică a carioplasmei sub formă de nucleu, însă aceste structuri nu pot fi considerate echivalente calitativ, ducându-și toate caracteristicile specifice dincolo de conceptul de „celulă”. În special, gameții animalelor sau plantelor nu sunt doar celule ale unui organism multicelular, ci o generație haploidă specială a ciclului lor de viață, care posedă caracteristici genetice, morfologice și uneori de mediu și supuse acțiunii independente a selecției naturale. În același timp, aproape toate celulele eucariote au, fără îndoială, o origine comună și un set de structuri omoloage - elemente citoscheletice, ribozomi de tip eucariotic etc.

Teoria celulară dogmatică a ignorat specificul structurilor non-celulare din corp sau chiar le-a recunoscut, așa cum a făcut Virchow, ca nevii. De fapt, în organism, pe lângă celule, există structuri supracelulare multinucleare (sincitie, simplaste) și substanță intercelulară fără nucleu, care are capacitatea de a metaboliza și, prin urmare, este vie. Stabilirea specificului manifestărilor lor de viață și a semnificației lor pentru organism este sarcina citologiei moderne. În același timp, atât structurile multinucleare, cât și substanța extracelulară apar numai din celule. Sincitia si simplastele organismelor pluricelulare sunt produsul fuziunii celulelor originale, iar substanta extracelulara este produsul secretiei lor, i.e. se formează ca urmare a metabolismului celular. Problema părții și a întregului a fost rezolvată metafizic de teoria celulară ortodoxă: toată atenția a fost transferată către părțile organismului - celule sau „organisme elementare”.

3-Structura și funcțiile protoplastei Conținutul protoplastului celula plantei; constă dintr-o membrană celulară, citoplasmă și nucleu, dar nu include o membrană celulară.Protoplastele sunt obținute artificial pentru clonarea și regenerarea unor regiuni întregi din ele, pentru utilizare în ingineria celulară.Compoziția unei protoplaste include citoplasmă (C) și una sau mai multe nuclee. În ceea ce privește compoziția chimică, P conține proteine, grăsimi, carbohidrați și minerale. P este 75-90% apă. Proteinele pot fi asociate cu alți compuși organici și formează compuși complecși - proteine

4- Structura și caracteristicile generale ale membranelor celulare. Membrana plasmatică (citoplasmatică) este o componentă esențială a oricărei celule. Delimitează celula și asigură menținerea diferențelor existente între conținutul celular și mediu. Membrana servește ca un filtru selectiv de „intrare” foarte selectiv și este responsabilă pentru transportul activ al substanțelor în și din celulă. Membrana citoplasmatică a unei celule vegetale este de obicei numită plasmalemă. Ca orice membrană biologică, este un strat dublu lipidic cu un număr mare de proteine. Baza dublului strat lipidic este fosfolipidele. În plus față de acestea, stratul lipidic include glicolipide și steroli. Lipidele se mișcă destul de activ în monostratul lor, dar tranzițiile lor de la un monostrat la altul sunt, de asemenea, posibile. Această tranziție, numită „flip-flop” (din engleză flip-flop), este efectuată de enzima flipaza. Pe lângă lipide și proteine, în plasmalemă sunt prezenți carbohidrați. Raportul dintre lipide, proteine și carbohidrați din membrana plasmatică a unei celule vegetale este de aproximativ 40: 40: 20. Proteinele membranei sunt asociate cu stratul dublu lipidic în diferite moduri. Inițial, proteinele membranare au fost împărțite în două tipuri principale: periferice și integrale. Proteinele periferice sunt asociate cu membrana prin atașarea la proteinele integrale sau la stratul dublu lipidic cu legături slabe: hidrogen, electrostatic, punți de sare. Ele sunt în mare parte solubile în apă și sunt ușor separate de membrană fără a o distruge. Unele proteine periferice asigură comunicarea între membrane și citoschelet. Proteinele membranare integrale sunt insolubile în apă.

Membrane, tipuri, compoziție și funcții.Membrane- structuri celulare de natura lipoproteica, separa continutul celular de mediul extern, regleaza schimbul de materiale intre celula si mediu, impart protoplasta in compartimente, sau compartimente, destinate anumitor cai metabolice specializate. Niște chimie. reacțiile, în special reacțiile luminoase de fotosinteză în cloroplaste sau fosforilarea oxidativă în timpul respirației în mitocondrii, au loc pe membranele în sine. Pe membrane există situsuri receptori pentru recunoașterea stimulilor externi (hormoni sau alte substanțe chimice) proveniți din mediu. mediu sau din altă parte a corpului însuși. Distinge membranele limitatoare exterioare, inclusiv membrana protoplasmatică (plasmalema), vacuola (tonoplată), nucleul, mitocondriile, plastidele, lizozomii și subunitățile dictiozomilor, precum și membranele citoplasmatice interne (EDM), mitocondriile și plastidele. Membranele au următoarele sfânt: mobilitate, fluiditate, capacitate de închidere, semi-permeabilitate în funcție de presiunea turgenței. Funcțiile generale ale membranelor: barieră, permeabilitate selectivă pentru ioni și metaboliți, locul de localizare a proteinelor integrale. Funcții specifice: transport pe distanță scurtă de-a lungul simplast, fosforilare fotosintetică, fosforilare oxidativă, localizarea sistemului redox, receptor. Chim. compus: proteine, lipide, apa, polizaharide, calciu.

Proprietățile membranei. Membranele sunt structuri foarte dinamice. Ele se recuperează rapid după daune și, de asemenea, se întind și se contractă cu mișcările celulare. Cea mai importantă proprietate a membranei este, de asemenea, permeabilitatea selectivă. Aceasta înseamnă că moleculele și ionii trec prin el cu viteze diferite și, cu cât dimensiunea moleculelor este mai mare, cu atât viteza cu care trec prin membrană este mai mică. Această proprietate definește membrana plasmatică ca o barieră osmotică. Apa și gazele dizolvate în ea au capacitatea maximă de penetrare; Ionii trec prin membrană mult mai încet. Funcțiile membranelor biologice sunt următoarele: Delimitează conținutul celulei de mediul extern și conținutul de organele din citoplasmă. Ele asigură transportul substanțelor în și în afara celulei, de la citoplasmă la organite și invers. Acționează ca receptori (primind și transformând substanțe chimice din mediu, recunoașterea substanțelor celulare etc.). Sunt catalizatori (prevăzând procese chimice aproape de membrană). Participa la conversia energiei.

5-structura și funcțiile reticulului endoplasmatic. EndoplasmatȘi reticulul celular, reticulul endoplasmatic(ER) este un sistem complex de canale inconjurate de membrane (6-7 nm), care patrund in toata grosimea citoplasmei. Canalele au expansiuni - cisterne, care se pot separa în vezicule mari și se pot îmbina în vacuole. Canalele și rezervoarele EPR sunt umplute cu un lichid transparent la electroni care conține proteine solubile și alți compuși. Ribozomii pot fi atașați de membrana ER. Din acest motiv, suprafața membranelor devine aspră. Astfel de membrane se numesc granulare, spre deosebire de cele netede - agranulare. Membranele ER sunt conectate la membrana nucleară. Există dovezi că reticulul endoplasmatic apare din cauza proiecțiilor formate pe membrana nucleară exterioară. Pe de altă parte, învelișul nuclear este recreat din veziculele ER în stadiul de telofază Semnificația fiziologică a reticulului endoplasmatic este diversă. Membranele ER împart celula în compartimente separate și împart celula în întreaga citoplasmă. Aparatul Golgi are două capete, doi poli: la un pol, polul de formare, se formează noi cisterne, la al doilea pol, polul secretor, are loc formarea veziculelor. Ambele procese au loc continuu: pe măsură ce un rezervor formează bule și astfel se desface, un alt rezervor îi ia locul. Distanța dintre rezervoarele individuale este constantă (20-25 nm). Una dintre funcțiile principale ale aparatului Golgi este acumularea și secreția de substanțe și, mai ales, carbohidrați, care se manifestă prin participarea sa la formarea membranei celulare și a plasmalemei. În același timp, cisternele aparatului Golgi, aparent, pot servi la îndepărtarea unor substanțe produse de celulă.

6 - Vacuole - vezicule membranare mari sau cavități din citoplasmă, umplute seva celulară. Vacuolele se formează în celulele vegetale și fungice din prelungiri asemănătoare veziculelor ale reticulului endoplasmatic sau din veziculele complexului Golgi. În celulele meristematice ale plantelor apar mai întâi multe vacuole mici. Pe măsură ce cresc, se contopesc în vacuola centrală care ocupă până la 70-90% din volumul celular și poate fi pătruns de fire de citoplasmă (Fig. 1.12).

Orez. 1.12. Vacuola într-o celulă vegetală: 1 - vacuol; 2 - cordoane citopasmatice; 3 - miez; 4 - cloroplaste.

Conținutul de vacuole - seva celulară. Este o soluție apoasă de diferite substanțe anorganice și organice. Cele mai multe dintre ele sunt produse ale metabolismului protoplastelor, care pot apărea și dispărea în diferite perioade ale vieții celulare. Compoziția chimică și concentrația sevei celulare sunt foarte variabile și depind de tipul plantei, organul, țesutul și starea celulei. Seva celulară conține săruri, zaharuri (în primul rând zaharoză, glucoză, fructoză), acizi organici (malic, citric, oxalic, acetic etc.), aminoacizi și proteine. Aceste substanțe sunt produse metabolice intermediare, îndepărtate temporar din metabolismul celulei în vacuolă. Sunt de rezervă substanțe celulare.

Pe lângă substanțele de rezervă care pot fi reutilizate în metabolism, seva celulară conține fenoli, taninuri (taninuri), alcaloizi și antociani, care sunt excretați din metabolism în vacuole și astfel izolate din citoplasmă.

Taninurile sunt obișnuite în special în seva celulară (precum și în citoplasmă și membrane) celulelor din frunze, scoarță, lemn, fructe necoapte și învelișul semințelor. Alcaloizii sunt prezenți, de exemplu, în semințele de cafea (cofeină), fructele de mac (morfină) și henbane (atropină), tulpini și frunze de lupin (lupinină), etc. Se crede că taninurile cu gustul lor astringent, alcaloizi și polifenoli toxici îndeplinesc o funcție de protecție: gustul lor otrăvitor (de obicei amar) și mirosul neplăcut resping erbivorele, ceea ce le împiedică să fie consumate.

Vacuolele acumulează adesea produse finale ale activității celulare. (deşeuri). O astfel de substanță pentru celulele vegetale este oxalatul de calciu, care se depune în vacuole sub formă de cristale de diferite forme.

Seva celulară a multor plante conține pigmenti, dând sevei celulare o varietate de culori. Pigmenții determină culoarea corolelor florilor, fructelor, mugurilor și frunzelor, precum și rădăcinile unor plante (de exemplu, sfecla).

Seva celulară a unor plante conține substanțe active fiziologic - fitohormoni (regulatori de creștere), fitoncide, enzime.În acest din urmă caz, vacuolele acționează ca lizozomi. După moartea celulei, membrana vacuolei își pierde permeabilitatea selectivă, iar enzimele eliberate din aceasta provoacă autoliza celulei.

Funcțiile vacuolelor următoarele:

Vacuolele joacă un rol major în absorbția apei de către celulele vegetale. Apa prin osmoză prin membrana sa pătrunde în vacuola, a cărei seva celulară este mai concentrată decât citoplasma, și pune presiune asupra citoplasmei și, prin urmare, asupra membranei celulare. Ca urmare, în celulă se dezvoltă presiunea turgenței, ceea ce determină rigiditatea relativă a celulelor plantelor și provoacă alungirea celulelor în timpul creșterii lor.

În țesuturile de depozitare ale plantelor, în loc de unul central, există adesea mai multe vacuole în care se acumulează nutrienți de rezervă (grăsimi, proteine). Vacuole contractile (pulsante). servesc pentru reglarea osmotică, în primul rând la protozoarele de apă dulce, deoarece apa din soluția hipotonică înconjurătoare intră continuu în celulele lor prin osmoză (concentrația de substanțe în apa de râu sau lac este mult mai mică decât concentrația de substanțe în celulele protozoare). Vacuolele contractile absorb excesul de apă și apoi o elimină prin contracții.

8 -Compoziția chimică a peretelui de sticlă Peretele celular al celulelor vegetale este format în principal din polizaharide. Toate componentele care alcătuiesc peretele celular pot fi împărțite în 4 grupe: Structural componente reprezentate de celuloză la majoritatea plantelor autotrofe. Componente matrice, adică substanța principală, umplutura cochiliei - hemiceluloze, proteine, lipide. Componente, încrustând peretele celular, (adică depus și căptușit din interior) - lignină și suberina.

Componente, încrustată perete, adică depus pe suprafața sa - cutină, ceară. Componenta structurală principală a carcasei este celuloză este reprezentată de molecule polimerice neramificate formate din 1000-11000 de resturi - D glucoză, interconectate prin legături glicozidice. Prezența legăturilor glicozidice creează posibilitatea formării de legături încrucișate. Datorită acestui fapt, moleculele de celuloză lungi și subțiri sunt combinate în fibrile sau micelii elementare. Fiecare micelă este formată din 60-100 de lanțuri de celuloză paralele. Sute de micelii sunt grupate în rânduri micelare și formează microfibrile cu diametrul de 10-15 nm. Celuloza are proprietăți cristaline datorită aranjamentului ordonat al micelilor în microfibrile. Microfibrilele, la rândul lor, se împletesc unele cu altele ca firele într-o frânghie și se combină în macrofibrile. Macrofibrilele au o grosime de aproximativ 0,5 µm. și poate atinge o lungime de 4 microni. Celuloza nu are proprietăți nici acide, nici alcaline. Structura peretelui celular Peretele celular (plic) este o componentă integrantă a celulelor vegetale și fungice și este un produs al activității lor vitale. Conferă celulelor rezistență mecanică, protejează conținutul acestora de deteriorarea și pierderea excesivă de apă, menține forma și dimensiunea celulelor și previne ruperea celulelor într-un mediu hipotonic. Peretele celular este implicat în absorbția și schimbul diferiților ioni, adică este schimbător de ioni. Substanțele sunt transportate prin peretele celular.Peretele celular include componente structurale (celuloza la plante și chitina la ciuperci), componente ale matricei (hemiceluloză, pectină, proteine), componente de încrustație (lignină, suberina) și substanțe depuse pe suprafața membranei. (cutina si ceara).

Funcțiile peretelui celular Pereții celulari oferi celulelor individuale și plantei în ansamblu rezistență mecanică și sprijin. În unele țesuturi, rezistența este îmbunătățită prin lignificare extinsă (cantități mici de lignină prezente în toți pereții celulari). Lignificarea pereților celulari joacă un rol deosebit de important la speciile de arbori și arbuști. . Relativ rigiditatea peretelui celular iar rezistenţa la întindere determină turgenţa celulelor când apa pătrunde în ele prin osmoză. Acest lucru îmbunătățește funcția de susținere a tuturor plantelor și servește ca singura sursă de sprijin pentru plantele erbacee și pentru organe precum frunzele, adică acolo unde creșterea secundară este absentă. Pereții celulari protejează, de asemenea, celulele de ruptură într-un mediu hipotonic.

Orientarea microfibrilelor de celuloză limitează și într-o anumită măsură reglează atât creșterea, cât și forma celulelor, deoarece capacitatea celulelor de a se întinde depinde de localizarea acestor microfibrile. Dacă, de exemplu, microfibrilele sunt situate peste celulă, înconjurând-o ca cu cercuri, atunci celula, în care apa intră prin osmoză, se va întinde pe direcția longitudinală. Pereții celulari endodermici radiculari impregnat cu suberină și, prin urmare, servesc ca o barieră la mișcarea apei. În unele celule pereții lor modificați stochează rezerve de nutrienți; În acest fel, de exemplu, hemicelulozele sunt depozitate în unele semințe.

9-Caracteristici generale ale clasei de proteine vegetale. Proteinele (proteine, polipeptide) sunt substanțe organice cu molecul înalt, formate din alfa-aminoacizi legați într-un lanț printr-o legătură peptidică. În organismele vii, compoziția de aminoacizi a proteinelor este determinată de codul genetic; în majoritatea cazurilor, în timpul sintezei sunt utilizați 20 de aminoacizi standard. Multe dintre combinațiile lor oferă o mare varietate de proprietăți ale moleculelor de proteine. În plus, aminoacizii dintr-o proteină sunt adesea supuși unor modificări post-translaționale, care pot apărea atât înainte ca proteina să înceapă să-și îndeplinească funcția, cât și în timpul „lucrării” acesteia în celulă. Adesea, în organismele vii, mai multe molecule de proteine formează complexe complexe, de exemplu, complexul fotosintetic. Funcțiile proteinelor din celulele organismelor vii sunt mai diverse decât funcțiile altor biopolimeri - polizaharide și ADN. Astfel, proteinele enzimatice catalizează apariția reacțiilor biochimice și joacă un rol important în metabolism. Unele proteine au o funcție structurală sau mecanică, formând citoscheletul care menține forma celulelor. Proteinele joacă, de asemenea, un rol important în sistemele de semnalizare celulară, în răspunsul imunitar și în ciclul celular.Proteinele sunt o parte importantă a alimentației animalelor și oamenilor, deoarece corpul lor nu poate sintetiza toți aminoacizii necesari și unii dintre ei provin din alimente proteice. În timpul procesului de digestie, enzimele descompun proteinele consumate în aminoacizi, care sunt utilizați în biosinteza proteinelor din organism sau sunt supuși unei defalcări ulterioare pentru a produce energie.Determinarea secvenței de aminoacizi a primei proteine, insulină, prin secvențierea proteinelor l-a adus pe Frederick Sanger. Premiul Nobel pentru Chimie în 1958. Primele structuri tridimensionale ale proteinelor hemoglobină și mioglobină au fost obținute prin difracția cu raze X de către Max Perutz și, respectiv, John Kendrew, în 1958, pentru care au primit Premiul Nobel pentru Chimie în 1962.

Funcțiile proteinelor:

La fel ca și alte macromolecule biologice (polizaharide, lipide) și acizi nucleici, proteinele sunt componente necesare tuturor organismelor vii; ele participă la majoritatea proceselor de viață ale celulei. Proteinele realizează metabolismul și transformările energetice. Proteinele fac parte din structurile celulare - organele, secretate în spațiul extracelular pentru schimbul de semnale între celule, hidroliza alimentelor și formarea substanței intercelulare. Proteinele îndeplinesc multe funcții datorită activității lor enzimatice. Astfel, enzimele sunt proteina motora miozina, proteinele reglatoare protein kinazele, proteina de transport sodiu-potasiu adenozin trifosfataza etc. Funcția catalitică Cel mai cunoscut rol al proteinelor în organism este cataliza diferitelor reacții chimice. Enzimele sunt un grup de proteine care au proprietăți catalitice specifice, adică fiecare enzimă catalizează una sau mai multe reacții similare. Enzimele catalizează reacțiile de descompunere a moleculelor complexe (catabolism) și sinteza lor (anabolism), precum și replicarea și repararea sintezei ADN-ului și a ARN-ului șablon. Sunt cunoscute câteva mii de enzime; printre acestea, cum ar fi pepsina, descompun proteinele în timpul digestiei. În timpul procesului de modificare post-translațională, unele enzime adaugă sau îndepărtează grupuri chimice de pe alte proteine. Sunt cunoscute aproximativ 4000 de reacții catalizate de proteine. Accelerarea unei reacții ca urmare a catalizei enzimatice este uneori enormă: de exemplu, o reacție catalizată de enzima orotat carboxilază are loc de 1017 ori mai repede decât una necatalizată (78 de milioane de ani fără enzimă, 18 milisecunde cu participarea o enzimă). Moleculele care se atașează de o enzimă și se modifică ca urmare a reacției se numesc substraturi. Deși enzimele sunt în mod obișnuit compuse din sute de aminoacizi, doar o mică parte dintre aceștia interacționează cu substratul și un număr și mai mic - în medie 3-4 aminoacizi, adesea localizați la distanță unul de celălalt în secvența primară de aminoacizi - sunt direct implicați. în cataliză. Partea enzimei care atașează substratul și conține aminoacizii catalitici se numește locul activ al enzimei.

Funcția structurală Proteinele structurale ale citoscheletului, ca un fel de întărire, dau formă celulelor și multor organite și sunt implicate în schimbarea formei celulelor. Majoritatea proteinelor structurale sunt proteine filamentoase: de exemplu, monomerii actinei și tubulinei sunt proteine globulare, solubile, dar după polimerizare formează filamente lungi care alcătuiesc citoscheletul, permițând celulei să-și mențină forma. Colagenul și elastina sunt componentele principale ale substanței intercelulare ale țesutului conjunctiv (de exemplu, cartilajul), iar o altă proteină structurală, keratina, este formată din păr, unghii, pene de pasăre și unele cochilii.

Funcție de protecție Există mai multe tipuri de funcții de protecție ale proteinelor:

Protecție fizică. Colagenul ia parte la el - o proteină care formează baza substanței intercelulare a țesuturilor conjunctive (inclusiv oase, cartilaj, tendoane și straturi profunde ale pielii) derm); keratina, care formează baza scutelor cornoase, părului, penelor, coarnelor și altor derivați ai epidermei. De obicei, astfel de proteine sunt considerate a fi proteine cu o funcție structurală. Exemple din acest grup de proteine sunt fibrinogene și trombine, care sunt implicate în coagularea sângelui.

Protecție chimică. Legarea toxinelor de către moleculele proteice poate asigura detoxifierea acestora. Protecție imunitară. Proteinele care alcătuiesc sângele și alte fluide biologice sunt implicate în răspunsul de apărare al organismului atât la deteriorarea, cât și la atacul agenților patogeni. Proteinele sistemului complement și anticorpii (imunoglobuline) aparțin proteinelor din a doua grupă; neutralizează bacteriile, virusurile sau proteinele străine. Anticorpii care fac parte din sistemul imunitar adaptativ se atașează de substanțe, antigene, care sunt străine unui anumit organism și, prin urmare, îi neutralizează, îndreptându-i către locurile de distrugere. Anticorpii pot fi secretați în spațiul extracelular sau încorporați în membranele limfocitelor B specializate numite plasmocite. În timp ce enzimele au o afinitate limitată pentru substrat, deoarece legarea prea puternică la substrat poate interfera cu reacția catalizată, persistența legării anticorpului la un antigen nu este limitată în niciun fel.

Funcția de reglementare Multe procese din interiorul celulelor sunt reglementate de molecule de proteine, care nu servesc nici ca sursă de energie, nici ca material de construcție pentru celulă. Aceste proteine reglează transcripția, translația, splicing-ul, precum și activitatea altor proteine etc. Proteinele își îndeplinesc funcția de reglare fie prin activitate enzimatică (de exemplu, protein kinaza), fie prin legarea specifică de alte molecule, care afectează de obicei interacțiunea cu aceste molecule enzime. Astfel, transcripția genelor este determinată de atașarea factorilor de transcripție - proteine activatoare și proteine represoare - la secvențele reglatoare ale genelor. La nivel de traducere, citirea multor ARNm este, de asemenea, reglementată de atașarea factorilor proteici, iar degradarea ARN-ului și a proteinelor este realizată și de complexe proteice specializate. Cel mai important rol în reglarea proceselor intracelulare îl au protein kinazele - enzime care activează sau suprimă activitatea altor proteine prin atașarea grupărilor fosfat la acestea.

Funcția semnal Funcția de semnalizare a proteinelor este capacitatea proteinelor de a servi ca substanțe de semnalizare, transmițând semnale între celule, țesuturi, organe și diferite organisme. Funcția de semnalizare este adesea combinată cu funcția de reglare, deoarece multe proteine de reglare intracelulare transmit și semnale. Funcția de semnalizare este îndeplinită de proteinele hormonale, citokine, factori de creștere etc. Celulele interacționează între ele folosind proteinele de semnalizare transmise prin substanța intercelulară. Astfel de proteine includ, de exemplu, citokine și factori de creștere. Citokinele sunt molecule de informare peptidice mici. Acestea reglează interacțiunile dintre celule, determină supraviețuirea acestora, stimulează sau suprimă creșterea, diferențierea, activitatea funcțională și apoptoza și asigură coordonarea acțiunilor sistemului imunitar, endocrin și nervos. Un exemplu de citokine este factorul de necroză tumorală, care transmite semnale inflamatorii între celulele corpului.

Funcția de transport Proteinele solubile implicate în transportul moleculelor mici trebuie să aibă afinitate (afinitate) mare pentru substrat atunci când este prezent în concentrație mare și să fie ușor eliberate în locuri cu concentrație scăzută de substrat. Un exemplu de proteine de transport este hemoglobina, care transportă oxigenul de la plămâni la alte țesuturi și dioxidul de carbon de la țesuturi la plămâni, precum și proteinele omoloage acesteia, care se găsesc în toate regnurile organismelor vii. Unele proteine membranare sunt implicate în transportul moleculelor mici prin membrana celulară, modificându-i permeabilitatea. Componenta lipidica a membranei este impermeabila (hidrofoba), ceea ce previne difuzia moleculelor polare sau incarcate (ioni). Proteinele de transport pe membrană sunt de obicei împărțite în proteine canal și proteine portoare. Proteinele canalului conțin pori interni umpluți cu apă care permit ionilor (prin canale ionice) sau moleculelor de apă (prin proteine aquaporinei) să se deplaseze prin membrană. Multe canale ionice sunt specializate pentru a transporta doar un ion; Astfel, canalele de potasiu și sodiu disting adesea între acești ioni similari și permit doar unuia dintre ei să treacă. Proteinele transportoare leagă, ca și enzimele, fiecare moleculă sau ion transportat și, spre deosebire de canale, pot efectua transport activ folosind energia ATP. „Centrarea de putere a celulei” - ATP sintetaza, care sintetizează ATP datorită gradientului de protoni, poate fi, de asemenea, clasificată ca o proteină de transport membranar. Funcția de rezervă (rezervă) a proteinelor Aceste proteine includ așa-numitele proteine de rezervă, care sunt stocate ca sursă de energie și materie în semințele de plante și ouăle de animale; Proteinele cojilor terțiare ale ouălor (ovalbumină) și proteina principală a laptelui (cazeina) servesc, de asemenea, în principal o funcție nutritivă. O serie de alte proteine sunt folosite în organism ca sursă de aminoacizi, care la rândul lor sunt precursori ai substanțelor biologic active care reglează procesele metabolice. Funcția receptorului Receptorii proteici pot fi localizați fie în citoplasmă, fie încorporați în membrana celulară. O parte a moleculei receptorului simte un semnal, cel mai adesea o substanță chimică, dar în unele cazuri stres mecanic ușor (cum ar fi întinderea) și alți stimuli. Când un semnal acționează asupra unei anumite părți a moleculei proteinei receptorului, apar modificări conformaționale ale acestuia. Ca urmare, conformația unei alte părți a moleculei, care transmite semnalul altor componente celulare, se modifică. Există mai multe mecanisme de transmitere a semnalului. Unii receptori catalizează o reacție chimică specifică; altele servesc ca canale ionice care se deschid sau se închid atunci când sunt declanșate de un semnal; încă altele leagă în mod specific moleculele mesager intracelulare. În receptorii de membrană, partea moleculei care se leagă de molecula semnal este situată pe suprafața celulei, iar domeniul care transmite semnalul este în interior. Funcția motor (motor). O întreagă clasă de proteine motorii asigură mișcarea corpului (de exemplu, contracția musculară, inclusiv locomoția (miozina), mișcarea celulelor în interiorul corpului (de exemplu, mișcarea amoeboidă a leucocitelor), mișcarea cililor și flagelilor, precum și activ. și transport intracelular dirijat (kinezină, dineină) Dineinele și kinezinele transportă molecule de-a lungul microtubulilor folosind hidroliza ATP ca sursă de energie Dininele transportă molecule și organele din părțile periferice ale celulei către centrozom, kinezinele în direcția opusă. responsabile de mișcarea cililor și flagelilor la eucariote.Variantele citoplasmatice ale miozinei pot lua parte la transportul moleculelor și organelelor de-a lungul microfilamentelor.

. Structurile unei molecule de proteine. Moleculele proteice sunt polimeri liniari formați din α-L-aminoacizi (care sunt monomeri) și, în unele cazuri, aminoacizi bazici modificați (deși modificări apar după sinteza proteinelor la ribozom). Abrevierile cu una sau trei litere sunt folosite pentru a desemna aminoacizii în literatura științifică. Deși la prima vedere poate părea că utilizarea a „doar” 20 de tipuri de aminoacizi în majoritatea proteinelor limitează diversitatea structurilor proteice, de fapt, numărul de opțiuni este greu de supraestimat: pentru un lanț de doar 5 aminoacizi este deja peste 3 milioane, iar pentru un lanț de 100 de aminoacizi (proteine mici) pot fi reprezentați în peste 10.130 de variante. Proteinele cu o lungime de 2 până la câteva zeci de resturi de aminoacizi sunt adesea numite peptide, cu un grad mai mare de polimerizare - proteine, deși această diviziune este foarte arbitrară.Când o proteină se formează ca urmare a interacțiunii α-amino. gruparea (-NH2) a unui aminoacid cu gruparea α-carboxil (-COOH) alți aminoacizi formează legături peptidice. Capetele proteinei sunt numite C- și N-terminal (în funcție de care dintre grupările terminale de aminoacizi este liberă: -COOH sau respectiv -NH2). În timpul sintezei proteinelor pe ribozom, la capătul C-terminal se adaugă noi aminoacizi, astfel încât denumirea peptidei sau proteinei este dată prin enumerarea resturilor de aminoacizi începând de la capătul N. Secvența de aminoacizi dintr-o proteină corespunde la informațiile conținute în gena pentru proteina respectivă. Aceste informații sunt prezentate sub forma unei secvențe de nucleotide, iar un aminoacid corespunde unei secvențe de trei nucleotide din ADN - așa-numitul triplet sau codon. Ce aminoacid corespunde unui codon dat din ARNm este determinat de codul genetic, care poate diferi ușor de la organism la organism. Sinteza proteinelor pe ribozomi are loc, de regulă, din 20 de aminoacizi, numiți standard. Există de la 61 la 63 de tripleți care codifică aminoacizi în ADN în diferite organisme (adică din numărul de tripleți posibili (4³ = 64), se scade numărul de codoni stop (1-3). Prin urmare, apare posibilitatea ca majoritatea aminoacizilor să fie codificați de diferiți tripleți. Adică, codul genetic poate fi redundant sau, cu alte cuvinte, degenerat. Acest lucru a fost în cele din urmă dovedit într-un experiment la analizarea mutațiilor. Codul genetic care codifică diferiți aminoacizi are grade diferite de degenerare (codificat de 1 până la 6 codoni), aceasta depinde de frecvența de apariție a unui anumit aminoacid în proteine, cu excepția argininei. Adesea, baza din poziția a treia nu este esențială pentru specificitate, adică un aminoacid poate fi reprezentat de patru codoni care diferă doar în baza a treia. Uneori, diferența este preferința pentru purine față de pirimidină. Aceasta se numește degenerarea bazei a treia.

9-Clasificarea și caracteristicile carbohidraților Din punct de vedere chimic, carbohidrații pot fi definiți ca derivați de aldehidă sau cetonă ai alcoolilor polihidroxilici sau ca compuși a căror hidroliză produce acești derivați. Monozaharidele sunt carbohidrați care nu pot fi hidrolizați în forme mai simple. Ele pot fi împărțite în trioze, tetroze, petnoze, hexoze, heptoze și octoze în funcție de numărul de atomi de carbon conținute în molecula lor; ele pot fi, de asemenea, clasificate în aldoze și cetoze în funcție de prezența unei grupări aldehide sau cetonice. Dintre hexoze, cele mai importante sunt glucoza, galactoza, fructoza si manoza.Glicozidele sunt compusi formati prin condensarea unei monozaharide cu gruparea hidroxil a unui alt compus, care poate fi o alta monozaharida sau o substanta de natura neglucidica. Glicozidele se găsesc în multe medicamente și condimente și sunt, de asemenea, componente ale țesuturilor animale. Glicozidele cardiace se găsesc în multe plante și afectează funcționarea mușchiului inimii. Dizaharidele, atunci când sunt hidrolizate, produc două molecule de monozaharide (identice sau diferite). Un exemplu este zaharoza, lactoza sau maltoza. Oligozaharidele la hidroliză produc 3-6 monozaharide. Dizaharidele importante din punct de vedere fiziologic sunt maltoza, zaharoza, lactoza și trehaloza. Polizaharidele produc mai mult de 6 molecule de monozaharide la hidroliză. Ele pot fi liniare sau ramificate. Exemple sunt amidonul și dextrinele.

10-Caracteristici generale ale clasei de lipide vegetale. Lipidele sunt compuși diverși din punct de vedere structural, caracterizați prin absența aproape completă a grupărilor polare în structura moleculei. În acest sens, lipidele sunt solubile în lichide nepolare (eter, cloroform). În agronomie, toate substanțele solubile în acești solvenți sunt numite „grăsimi brute”. O trăsătură caracteristică a lipidelor este conținut ridicat de radicali hidrofobi și grupări în molecule, ceea ce le face insolubile în apă. Toate lipidele pot fi împărțite în două grupe: grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor sau lipoide. Substanțele asemănătoare grăsimilor includ fosfolipide, sfingolipide, glicolipide, steroizi (au un rol în structura membranelor celulare și sunt vitamine din grupa D), cerurile (protejează), cutina și suberina, pigmenții liposolubili (clorofile, carotenoide, ficobiline). ). Au proprietăți hidrofobe. Solubil în benzină, benzen, cloroform, eteri, acetonă. Participă la adsorbție, sunt depozitate în rezervă, au funcții de protecție (protejează împotriva deshidratării).

Ar putea fi util să citiți: