Deutsche Wissenschaftler m schleiden t schann. Zelltheorie von Schleiden und Schwann, ihre Bedeutung für die Entwicklung der Biologie. Grundbestimmungen der Zelltheorie von Schleiden und Schwann. Welche Ergänzungen hat Virchow zu dieser Theorie vorgenommen? Aktueller Stand der Zelltheorie

1838 - 1839 Zwei deutsche Wissenschaftler – der Botaniker M. Schleiden und der Zoologe T. Schwann – sammelten alle ihnen zur Verfügung stehenden Informationen und Beobachtungen in einer einzigen Theorie, die besagte, dass kernhaltige Zellen die strukturelle und funktionelle Grundlage aller Lebewesen darstellen.

Etwa 20 Jahre nach der Proklamation von Schleiden und Schwann Zelltheorie Ein anderer deutscher Wissenschaftler, Arzt R. Virchow, machte eine sehr wichtige Verallgemeinerung: Eine Zelle kann nur aus einer vorherigen Zelle entstehen. Akademiemitglied Russische Akademie Der Wissenschaftler Karl Baer entdeckte das Säugetierei und stellte fest, dass alle mehrzelligen Organismen ihre Entwicklung von einer Zelle aus beginnen und diese Zelle die Zygote ist.

Moderne Zelltheorie enthält die folgenden Hauptbestimmungen:

Die Zelle ist die Grundeinheit für Struktur und Entwicklung aller lebenden Organismen, die kleinste Einheit aller Lebewesen.

Die Zellen aller ein- und mehrzelligen Organismen sind im Aufbau ähnlich (homolog), chemische Zusammensetzung, grundlegende Manifestationen der lebenswichtigen Aktivität und des Stoffwechsels.

Die Zellreproduktion erfolgt durch Teilung, d.h. Jede neue Zelle entsteht durch die Teilung der ursprünglichen (Mutter-)Zelle. Die Bestimmungen der genetischen Kontinuität gelten nicht nur für die Zelle als Ganzes, sondern auch für einige ihrer kleineren Bestandteile – Gene und Chromosomen – sowie für den genetischen Mechanismus, der die Übertragung der Vererbungssubstanz auf die nächste Generation gewährleistet.

In komplexen mehrzelligen Organismen sind Zellen auf die Funktion spezialisiert, die sie erfüllen und Gewebe bilden; Gewebe bestehen aus Organen, die eng miteinander verbunden und nervösen und humoralen Regulierungssystemen untergeordnet sind.

3 Arten vorhandener Zellen und ihre allgemeine Struktur.

Alle Zellen sind in zwei allgemeine Gruppen unterteilt: - Eine Gruppe besteht aus Bakterien und Cyanobakterien, die genannt werden vornuklear (prokaryotisch), da sie keinen geformten Kern und einige andere Organellen haben; -- die andere Gruppe (ihre Mehrheit) sind es Eukaryoten, deren Zellen Kerne und verschiedene Organellen enthalten, die bestimmte Funktionen erfüllen. (siehe Klassifizierung lebender Organismen nach Margelis und Schwartz (Abbildung 2)

Die prokaryotische Zelle ist die einfachste und, dem Fossilienbestand nach zu urteilen, wahrscheinlich die erste Zelle, die vor 3 bis 3,5 Milliarden Jahren entstand. Es ist klein (zum Beispiel erreichen Mykoplasmenzellen 0,10–0,25 Mikrometer).

Eine eukaryotische Zelle ist viel komplexer organisiert als eine prokaryotische Zelle. Von eukaryotischen Zellen bis dieser Kurs werden untersucht Tier und Pflanze Zellen, eine Schimmelzelle und eine Hefezelle. Vertreter der Prokaryoten sind Bakterienzelle.

Tabelle 1. Vergleich einiger Merkmale der prokaryotischen und eukaryotischen Zellorganisation

Eine eukaryotische Zelle besteht aus drei untrennbar miteinander verbundenen Teilen: der Plasmamembran (Plasmalemma), dem Zytoplasma und dem Zellkern. Auf einer Pflanzenzelle befindet sich eine Membran. Außenwand aus Zellulose und anderen Materialien, die eine wichtige Rolle spielen. Es ist ein äußerer Rahmen, eine Schutzhülle, sorgt für Turgor für Pflanzenzellen und ermöglicht den Durchgang von Wasser, Salzen und Molekülen vieler organischer Substanzen. Bei den meisten Zellen (insbesondere bei Tieren) ist die Außenseite der Membran mit einer Schicht aus Polysacchariden und Glykoproteinen (Glykokalyx) bedeckt. Die Glykokalyx ist eine sehr dünne, elastische Schicht (unter dem Lichtmikroskop nicht sichtbar). Es übernimmt wie die Zellulosewand von Pflanzen in erster Linie die Funktion der direkten Verbindung von Zellen mit Außenumgebung Es hat jedoch keine tragende Funktion wie die Wand einer Pflanzenzelle. Einzelne Abschnitte der Membran und der Glykokalyx können sich differenzieren und zu Mikrovilli (normalerweise auf der Oberfläche einer Zelle, die mit der Umwelt in Kontakt steht), interzellulären Verbindungen und Verbindungen zwischen Gewebezellen und unterschiedlicher Struktur werden. Einige von ihnen spielen eine mechanische Rolle (interzelluläre Verbindungen), während andere an interzellulären Stoffwechselprozessen beteiligt sind und das elektrische Potenzial der Membran verändern. Jede Zelle besteht also aus Zytoplasma und einem Zellkern; außen ist sie mit einer Membran (Plasmolemma) bedeckt, die eine Zelle von benachbarten trennt. Der Raum zwischen den Membranen benachbarter Zellen ist mit flüssiger Interzellularsubstanz gefüllt.

Zwischen Zellen Pflanzen und Tiere Es gibt keine grundsätzlichen Unterschiede in Aufbau und Funktion. Einige Unterschiede beziehen sich nur auf die Struktur ihrer Membranen, Zellwände und einzelnen Organellen. In der Abbildung können Sie die Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen gut erkennen

Egal wie ähnlich tierische und pflanzliche Zellen sind, es gibt erhebliche Unterschiede zwischen ihnen. Der Hauptunterschied ist das Fehlen eines Zellzentrums mit Zentriolen, das in einer tierischen Zelle vorhanden ist, und Vakuolen mit Wasser, die es besetzen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen Zellen ist das Vorhandensein von Chloroplasten in der Pflanzenzelle sorgen für Pflanzenphotosynthese und andere Funktionen.

Es entsteht ein ausreichend großer Raum in der Zelle, der für den Turgor der Pflanze sorgt.

Abbildung 25 – Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen

Tabelle 2 zeigt die Besonderheiten pflanzlicher und tierischer Zellen.

4 Der Aufbau biologischer Membranen.

Der Hauptbestandteil von Membranen – Phospholipide – entsteht, wenn ihnen Glycerin anstelle der dritten Fettsäure – Phosphorsäure – zugesetzt wird

Abbildung 3 – Lipid (schematische Darstellung)

Fettsäuren sind lange oder kurze Ketten aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die manchmal Doppelbindungen enthalten. Sie haben ausgeprägte hydrophobe Eigenschaften.

Abbildung 4 – Diagramm der Fettsäuren

Phospholipide, die in ihrer chemischen Struktur Ester mehrwertiger Alkohole mit Fettsäuren sind, enthalten als zusätzliche Strukturelemente einen Phosphorsäurerest und eine hydrophile Base. Der Phospholipidkopf, der neben dem Glyceridalkoholrest auch einen Phosphorsäurerest und eine Base enthält, weist ausgeprägte hydrophile Eigenschaften auf.

Aufgrund ihrer ausgeprägten Polarität bilden Phospholipide in Wasser die in Abbildung 5 dargestellte Struktur.

Abbildung 5 – Ein Tropfen Fett in Wasser (A) und eine Phospholipid-Doppelschicht aus Membranen (B)

Lipide und Proteine. Die Membran basiert auf einer Doppelschicht aus Lipiden und Phospholipiden. Die Schwänze der Moleküle liegen sich in einer Doppelschicht gegenüber, während die Polköpfe außen bleiben und hydrophile Oberflächen bilden.

Proteinmoleküle bilden keine kontinuierliche Schicht (Abbildung 6), sie befinden sich in der Lipidschicht, tauchen in unterschiedliche Tiefen ein (es gibt periphere Proteine, einige Proteine ​​dringen durch die Membran ein, andere tauchen in die Lipidschicht ein) und erfüllen verschiedene Funktionen . Protein- und Lipidmoleküle sind mobil, was für die Dynamik der Plasmamembran sorgt.

Glykolipide und Cholesterin. Die Membranen enthalten außerdem Glykolipide und Cholesterin. Glykolipide sind Lipide, an die Kohlenhydrate gebunden sind. Glykolipide haben wie Phospholipide polare Köpfe und unpolare Schwänze. Cholesterin ist den Lipiden ähnlich; sein Molekül hat auch einen polaren Teil.

Hydrophiler Phospholipidkopf

Hydrophober Schwanz eines Phospholipids

Abbildung 6 – Schema der Phospholipidschicht der Membran mit eingebetteten Proteinen.

1972 machten Singer und Nicholson einen Vorschlag flüssiges Mosaikmodell Membran (Abbildung 7), nach der Proteinmoleküle in einer flüssigen Phospholipid-Doppelschicht schweben. Sie bilden darin eine Art Mosaik, aber da diese Doppelschicht flüssig ist, ist das Mosaikmuster selbst nicht starr fixiert; Proteine ​​können darin ihre Position verändern. Die dünne Membran, die die Zelle bedeckt, ähnelt dem Film einer Seifenblase – sie „schimmert“ außerdem ständig. Nachfolgend fassen wir die bekannten Daten zum Aufbau und den Eigenschaften von Zellmembranen zusammen.

Abbildung 7 – A. Dreidimensionales Bild eines Flüssigmosaikmembranmodells. B. Planares Bild. Glykoproteine ​​und Glykolipide sind nur mit der äußeren Oberfläche der Membran verbunden.

1. Die Dicke der Membranen beträgt etwa 7 nm.

2. Die Hauptstruktur der Membran ist eine Phospholipid-Doppelschicht.

3. Die hydrophilen Köpfe der Phospholipidmoleküle zeigen nach außen – zum wässrigen Inhalt der Zelle und zur äußeren wässrigen Umgebung.

4. Hydrophobe Schwänze zeigen nach innen – sie bilden das hydrophobe Innere der Doppelschicht.

5. Phospholipide liegen in flüssigem Zustand vor und diffundieren schnell innerhalb der Doppelschicht.

6. Fettsäuren, die die Schwänze von Phospholipidmolekülen bilden, sind gesättigt und ungesättigt. Ungesättigte Säuren enthalten Knicke, wodurch die Doppelschichtpackung lockerer wird. Je größer der Grad der Ungesättigtheit ist, desto flüssiger ist die Membran.

7. Die meisten Proteine ​​​​schwimmen in einer flüssigen Phospholipid-Doppelschicht und bilden darin eine Art Mosaik, das ständig sein Muster ändert.

8. Proteine ​​bleiben mit der Membran verbunden, weil sie über Bereiche verfügen, die aus hydrophoben Aminosäuren bestehen, die mit den hydrophoben Schwänzen von Phospholipiden interagieren: Das heißt, sie kleben zusammen und Wasser wird aus diesen Stellen herausgedrückt. Andere Proteinbereiche sind hydrophil. Sie sind entweder der Umgebung der Zelle oder ihrem Inhalt, also dem wässrigen Milieu, zugewandt.

9. Einige Membranproteine ​​sind nur teilweise in die Phospholipiddoppelschicht eingebettet, während andere diese durchdringen.

10. An einige Proteine ​​und Lipide sind verzweigte Oligosaccharidketten gebunden, die als Antennen fungieren. Solche Verbindungen werden Glykoproteine ​​bzw. Glykolipide genannt.

11. Die Membranen enthalten auch Cholesterin. Wie ungesättigte Fettsäuren stört es die dichte Packung der Phospholipide und macht sie flüssiger. Dies ist wichtig für Organismen, die in kalten Umgebungen leben, in denen die Membranen verhärten könnten. Cholesterin macht die Membranen außerdem flexibler und gleichzeitig stärker. Ohne sie würden sie leicht auseinanderreißen.

12. Die beiden Seiten der Membran, die äußere und die innere, unterscheiden sich sowohl in ihrer Zusammensetzung als auch in ihrer Funktion.

Die Phospholipiddoppelschicht bildet, wie bereits erwähnt, die Grundlage der Membranstruktur. Es begrenzt auch den Ein- und Austritt polarer Moleküle und Ionen in die Zelle. Eine Reihe von Funktionen werden auch von anderen Membrankomponenten übernommen.

5 Funktionen biologischer Membranen. Transport durch die Membran

Membranstrukturen sind die „Arena“ für die wichtigsten Lebensprozesse, und der zweischichtige Aufbau des Membransystems vergrößert die Fläche der „Arena“ deutlich. Darüber hinaus sorgen Membranstrukturen für die Trennung von Zellen Umfeld. Zusätzlich zu Allzweckmembranen verfügen Zellen über innere Membranen, die die Zellorganellen begrenzen.

Durch die Regulierung des Austauschs zwischen der Zelle und der Umwelt verfügen Membranen über Rezeptoren, die äußere Reize wahrnehmen. Beispiele für die Wahrnehmung äußerer Reize sind insbesondere die Wahrnehmung von Licht, die Bewegung von Bakterien in Richtung einer Nahrungsquelle und die Reaktion von Zielzellen auf Hormone wie Insulin. Einige der Membranen erzeugen gleichzeitig selbst Signale (chemische und elektrische). Eine bemerkenswerte Eigenschaft von Membranen ist, dass auf ihnen eine Energieumwandlung stattfindet. Besonders auf inneren Membranen Chloroplasten es passiert Photosynthese, und auf den inneren Membranen Mitochondrien ausgetragen oxidative Phosphorylierung.

Membrankomponenten sind in Bewegung. Membranen bestehen hauptsächlich aus Proteinen und Lipiden und zeichnen sich durch verschiedene Umlagerungen aus, die die Reizbarkeit von Zellen bestimmen – die wichtigste Eigenschaft von Lebewesen.

Seit Ende des letzten Jahrhunderts ist bekannt, dass sich Zellmembranen anders verhalten als semipermeable Membranen, die nur Wasser und andere kleine Moleküle, etwa Gasmoleküle, durchlassen können. Zellmembranen haben gezielte Durchlässigkeit: Glukose, Aminosäuren, Fettsäuren, Glycerin und Ionen diffundieren langsam durch sie hindurch, und die Membranen selbst regulieren diesen Prozess aktiv – einige Stoffe passieren sie, andere nicht.

Der russische Physiologe Iwan Pawlow verglich die Wissenschaft mit einer Baustelle, auf der Wissen wie Ziegelsteine ​​das Fundament des Systems bildet. Ebenso wird die Zelltheorie mit ihren Begründern Schleiden und Schwann von vielen Naturforschern und Wissenschaftlern, ihren Anhängern, geteilt. Einer der Begründer der Theorie der Zellstruktur von Organismen, R. Virchow, sagte einmal: „Schwann stand auf den Schultern von Schleiden.“ Es ist die gemeinsame Arbeit dieser beiden Wissenschaftler, die in dem Artikel besprochen wird. Zur Zelltheorie von Schleiden und Schwann.

Matthias Jacob Schleiden

Im Alter von 26 Jahren beschloss der junge Anwalt Matthias Schleiden (1804–1881), sein Leben zu ändern, was seiner Familie überhaupt nicht gefiel. Nachdem er seine Anwaltstätigkeit aufgegeben hatte, wechselte er an die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg. Und im Alter von 35 Jahren wurde er Professor am Lehrstuhl für Botanik und Pflanzenphysiologie der Universität Jena. Schleiden sah seine Aufgabe darin, den Mechanismus der Zellreproduktion zu entschlüsseln. In seinen Werken betonte er zu Recht die Vorrangigkeit des Zellkerns bei den Fortpflanzungsprozessen, sah jedoch keine Ähnlichkeiten in der Struktur pflanzlicher und tierischer Zellen.

In dem Artikel „Zur Frage der Pflanzen“ (1844) weist er die Gemeinsamkeit in der Struktur aller, unabhängig von ihrem Standort, nach. Eine Rezension seines Artikels stammt von dem deutschen Physiologen Johann Müller, dessen damaliger Assistent Theodor Schwann war.

Gescheiterter Priester

Theodor Schwann (1810-1882) studierte an der Philosophischen Fakultät der Universität Bonn, da er diese Richtung als seinem Traum, Priester zu werden, am nächsten kam. Das Interesse an den Naturwissenschaften war jedoch so groß, dass Theodore bereits an der medizinischen Fakultät sein Studium abschloss. Der bereits erwähnte I. Müller machte in fünf Jahren so viele Entdeckungen, dass mehrere Wissenschaftler davon profitieren würden. Dazu gehört der Nachweis von Pepsin und Nervenfaserhüllen im Magensaft. Er hat die direkte Beteiligung von Hefepilzen am Fermentationsprozess nachgewiesen.

Gefährten

Die wissenschaftliche Gemeinschaft Deutschlands war damals nicht sehr groß. Daher war das Treffen der deutschen Wissenschaftler Schleiden und Schwann eine Selbstverständlichkeit. Es fand 1838 in einer der Mittagspausen in einem Café statt. Zukünftige Kollegen diskutierten über ihre Arbeit. Matthias Schleiden und Theodor Schwann teilten seine Entdeckung, Zellen anhand ihres Zellkerns zu erkennen. Schwann wiederholt Schleidens Experimente und untersucht Zellen tierischen Ursprungs. Sie kommunizieren viel und werden Freunde. Und ein Jahr später erschien die gemeinsame Arbeit „Mikroskopische Untersuchungen zur Ähnlichkeit in der Struktur und Entwicklung elementarer Einheiten tierischen und pflanzlichen Ursprungs“, die Schleiden und Schwann zu den Begründern der Lehre von der Zelle, ihrem Aufbau und ihrer Lebenstätigkeit machte.

Theorie über die Zellstruktur

Das Hauptpostulat, das sich in der Arbeit von Schwann und Schleiden widerspiegelt, ist, dass Leben in den Zellen aller lebenden Organismen zu finden ist. Die Arbeit eines anderen Deutschen – des Pathologen Rudolf Virchow – brachte 1858 endgültig Klarheit. Er war es, der die Arbeit von Schleiden und Schwann um ein neues Postulat ergänzte. „Jede Zelle ist eine Zelle“, beendete er die Frage nach der spontanen Entstehung von Leben. viele halten ihn für einen Co-Autor, und einige Quellen verwenden den Ausdruck „Zellentheorie von Schwann, Schleiden und Virchow“.

Moderne Lehre von der Zelle

Einhundertachtzig Jahre, die seit diesem Moment vergangen sind, haben experimentelles und theoretisches Wissen über Lebewesen hinzugefügt, aber die Grundlage bleibt die Zelltheorie von Schleiden und Schwann, deren Hauptpostulate wie folgt lauten:

Gabelungspunkt

Die Theorie der deutschen Wissenschaftler Matthias Schleiden und Theodor Schwann wurde zu einem Wendepunkt in der Entwicklung der Wissenschaft. Alle Wissenszweige – Histologie, Zytologie, Molekularbiologie, pathologische Anatomie, Physiologie, Biochemie, Embryologie, Evolutionsstudien und viele andere – erhielten einen starken Entwicklungsimpuls. Die Theorie, die ein neues Verständnis der Wechselwirkungen innerhalb eines lebenden Systems ermöglichte, eröffnete den Wissenschaftlern neue Horizonte, die sie sofort nutzten. Der Russe I. Tschistjakow (1874) und der polnisch-deutsche Biologe E. Strassburger (1875) enthüllen den Mechanismus der mitotischen (asexuellen) Zellteilung. Gefolgt von der Entdeckung der Chromosomen im Zellkern und ihrer Rolle bei der Vererbung und Variabilität von Organismen, der Entschlüsselung des Prozesses der DNA-Replikation und -Translation und ihrer Rolle bei der Proteinbiosynthese, dem Energie- und Kunststoffstoffwechsel in Ribosomen, der Gametogenese und der Zygotenbildung.

All diese Entdeckungen bilden Bausteine ​​für den wissenschaftlichen Aufbau der Zelle als strukturelle Einheit und Grundlage allen Lebens auf dem Planeten Erde. Ein Wissenszweig, dessen Grundstein durch die Entdeckungen von Freunden und Weggefährten wie den deutschen Wissenschaftlern Schleiden und Schwann gelegt wurde. Heutzutage sind Biologen mit Elektronenmikroskopen mit einer Auflösung von Dutzenden oder Hundertfachen und hochentwickelten Instrumenten, Methoden der Strahlungsmarkierung und Isotopenbestrahlung, Genmodellierungstechnologien und künstlicher Embryologie ausgestattet, aber die Zelle bleibt immer noch die mysteriöseste Struktur des Lebens. Immer mehr neue Entdeckungen über seine Struktur und Lebensaktivität bringen die wissenschaftliche Welt näher an das Dach dieses Gebäudes, aber niemand kann vorhersagen, ob und wann sein Bau enden wird. Inzwischen ist das Gebäude noch nicht fertig und wir alle warten auf neue Entdeckungen.

Fachmann für Staatshaushalt Bildungseinrichtung

„Kurgan Basic Medical College“

Durchgeführt:

Studentengruppe 191

Fachgebiet „Geburtshilfe“

Makhova M.S.

Geprüft:

Sarsenova A.B.
Biologie Lehrer

«____»_____________

Grad:_____

Kurgan, 2016

Die Zelltheorie ist eine der allgemein anerkannten biologischen Verallgemeinerungen, die die Einheit des Prinzips der Struktur und Entwicklung der Welt der Pflanzen, Tiere und anderer lebender Organismen mit einer Zellstruktur behauptet, in der die Zelle als eine Einheit betrachtet wird Strukturelement lebende Organismen.

allgemeine Informationen

Die Zelltheorie ist eine grundlegende Theorie der Biologie, die Mitte des 19. Jahrhunderts formuliert wurde und die Grundlage für das Verständnis der Gesetze der lebenden Welt und für die Entwicklung der Evolutionslehre bildete. Matthias Schleideni Theodor Schwann formulierte die Zelltheorie auf der Grundlage vieler Studien über die Zelle (1838). Rudolf Virchow ergänzte es später (1855) um die wichtigste Position (jede Zelle kommt von einer anderen Zelle).

Schleiden und Schwann fassten das vorhandene Wissen über die Zelle zusammen und bewiesen, dass die Zelle die Grundeinheit jedes Organismus ist. Tierische, pflanzliche und bakterielle Zellen haben einen ähnlichen Aufbau. Später wurden diese Schlussfolgerungen zur Grundlage für den Beweis der Einheit der Organismen. T. Schwann und M. Schleiden führten das grundlegende Konzept der Zelle in die Wissenschaft ein: Außerhalb von Zellen gibt es kein Leben.

Die Zelltheorie wurde mehrfach ergänzt und überarbeitet.

Bestimmungen der Schleiden-Schwann-Zelltheorie

Die Schöpfer der Theorie formulierten ihre wichtigsten Bestimmungen wie folgt:

v Alle Tiere und Pflanzen bestehen aus Zellen.

v Pflanzen und Tiere wachsen und entwickeln sich durch die Entstehung neuer Zellen.

v Eine Zelle ist die kleinste Einheit von Lebewesen, und ein ganzer Organismus ist eine Ansammlung von Zellen.

Grundbestimmungen der modernen Zelltheorie.

ü Eine Zelle ist eine elementare, funktionale Struktureinheit aller Lebewesen. Ein mehrzelliger Organismus ist ein komplexes System aus vielen Zellen, die in miteinander verbundenen Gewebe- und Organsystemen vereint und integriert sind (mit Ausnahme von Viren, die keine Zellstruktur haben).

ü Zelle - ein System Es umfasst viele natürlich miteinander verbundene Elemente und stellt eine integrale Formation dar, die aus konjugierten Funktionseinheiten – Organellen – besteht.

ü Die Zellen aller Organismen sind homolog.

ü Die Zelle entsteht nur durch Teilung der Mutterzelle.

Entwicklung der Zelltheorie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts.
Seit den 1840er Jahren des 19. Jahrhunderts ist die Erforschung der Zelle in den Mittelpunkt der gesamten Biologie gerückt und hat sich rasch zu einem eigenständigen Wissenschaftszweig entwickelt – der Zytologie.

Für die Weiterentwicklung der Zelltheorie war ihre Ausweitung auf Protisten (Protozoen) (den Flimmerschuh), die als frei lebende Zellen erkannt wurden, wesentlich (Siebold, 1848).

Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Vorstellung von der Zusammensetzung der Zelle. Die sekundäre Bedeutung der Zellmembran, die früher als wesentlichster Teil der Zelle galt, wird geklärt und die Bedeutung des Protoplasmas (Zytoplasmas) und des Zellkerns in den Vordergrund gerückt (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig , Huxley), was sich in der Definition einer Zelle von M. Schulze aus dem Jahr 1861 widerspiegelt

Im Jahr 1861 stellte Brücko eine Theorie über die komplexe Struktur der Zelle auf, die er als „Elementarorganismus“ definierte, und erläuterte die von Schleiden und Schwann entwickelte Theorie der Bildung von Zellen aus einer strukturlosen Substanz (Zytoblastem) weiter. Es wurde entdeckt, dass die Methode zur Bildung neuer Zellen die Zellteilung ist, die erstmals von Mohl an Fadenalgen untersucht wurde. Die Studien von Negeli und N.I. Zhele spielten eine wichtige Rolle bei der Widerlegung der Theorie des Zytoblastems anhand von botanischem Material.

Die Zellteilung von Geweben bei Tieren wurde 1841 von Remak entdeckt. Es stellte sich heraus, dass die Fragmentierung von Blastomeren eine Reihe aufeinanderfolgender Teilungen ist (Bishtuf, N.A. Kölliker). Die Idee der universellen Verbreitung der Zellteilung als Mittel zur Bildung neuer Zellen wird in Form eines Aphorismus von R. Virchow verankert.
Bei der Entwicklung der Zelltheorie im 19. Jahrhundert kam es zu starken Widersprüchen, die die Doppelnatur der Zelltheorie widerspiegelten, die sich im Rahmen einer mechanistischen Naturauffassung entwickelte. Schon bei Schwann gibt es den Versuch, den Organismus als eine Summe von Zellen zu betrachten. Eine besondere Entwicklung findet diese Tendenz in Virchows „Zellularpathologie“ (1858).

Virchows Arbeiten hatten kontroversen Einfluss auf die Entwicklung der Zellularwissenschaft:

· Die Zelltheorie wurde von ihm auf das Gebiet der Pathologie ausgeweitet, was zur Anerkennung der Universalität der Zelllehre beitrug. Virchows Arbeiten festigten die Ablehnung der Zytoblastem-Theorie von Schleiden und Schwann und lenkten die Aufmerksamkeit auf das Protoplasma und den Zellkern, die als die wesentlichsten Teile der Zelle gelten.

· Virchow lenkte die Entwicklung der Zelltheorie auf den Weg einer rein mechanistischen Interpretation des Organismus.

· Virchow erhob die Zellen auf die Ebene eines eigenständigen Wesens, wodurch der Organismus nicht als Ganzes, sondern einfach als Summe von Zellen betrachtet wurde.

Zelltheorie des 20. Jahrhunderts

Seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts hat die Zelltheorie einen zunehmend metaphysischen Charakter angenommen, der durch Verworns „Zellphysiologie“ verstärkt wurde, die jeden im Körper ablaufenden physiologischen Prozess als eine einfache Summe der physiologischen Manifestationen einzelner Zellen betrachtete. Am Ende dieser Entwicklungslinie der Zelltheorie erschien die mechanistische Theorie des „zellulären Zustands“, zu deren Vertreter Haeckel zählte. Nach dieser Theorie wird der Körper mit dem Staat und seine Zellen mit Bürgern verglichen. Eine solche Theorie widersprach dem Prinzip der Integrität des Organismus.

In den 1930er Jahren stellte die sowjetische Biologin O. B. Lepeshinskaya auf der Grundlage ihrer Forschungsdaten eine „neue Zelltheorie“ im Gegensatz zum „Virchowianismus“ vor. Es basierte auf der Idee, dass sich bei der Ontogenese Zellen aus einer nichtzellulären lebenden Substanz entwickeln können. Eine kritische Überprüfung der von O. B. Lepeshinskaya und ihren Anhängern als Grundlage für die von ihr aufgestellte Theorie dargelegten Fakten bestätigte die Daten über die Entwicklung von Zellkernen aus kernfreier „lebender Materie“ nicht.

M. Schleiden untersuchte die Entstehung von Zellen während des Wachstums verschiedener Pflanzenteile, und dieses Problem war für ihn selbständig.

Was die Zelltheorie selbst in dem Sinne betrifft, wie wir sie heute verstehen, so hat er sie nicht studiert. Schleidens Hauptverdienst ist seine klare Formulierung der Frage nach der Herkunft der Zellen im Körper. Dieses Problem wurde von grundlegender Bedeutung, da es die Forscher dazu drängte, die Zellstruktur aus der Sicht von Entwicklungsprozessen zu untersuchen. Am bedeutsamsten ist Schleidens Vorstellung von der Natur der Zelle, die er offenbar zunächst als Organismus bezeichnete. So schrieb er: „Es ist nicht schwer zu verstehen, dass sowohl für die Physiologie der Pflanzen als auch für die allgemeine Physiologie die lebenswichtige Aktivität einzelner Zellen die wichtigste und völlig unvermeidliche Grundlage ist, und daher stellt sich zunächst die Frage, wie.“ dieser kleine eigenartige Organismus – eine Zelle – entsteht tatsächlich.“

Schleidens Theorie der Zellbildung nannte er später die Theorie der Zytogenese. Es ist sehr bezeichnend, dass sie als Erste die Frage nach dem Ursprung einer Zelle mit ihrem Inhalt und (hauptsächlich) mit dem Zellkern in Verbindung brachte; Dadurch wurde die Aufmerksamkeit der Forscher von der Zellmembran auf diese unvergleichlich wichtigeren Strukturen verlagert.

Schleiden selbst glaubte, er sei der Erste gewesen, der die Frage nach der Entstehung von „Letlets“ aufgeworfen habe, obwohl Botaniker vor ihm die Fortpflanzung von Zellen in Form der Zellteilung, wenn auch alles andere als klar, beschrieben hatten, diese Arbeiten jedoch wahrscheinlich unbekannt waren ihn bis 1838.

Die Entstehung von Zellen verläuft nach Schleidens Theorie folgendermaßen. Im Schleim, der die lebende Masse bildet, erscheint ein kleiner runder Körper. Um ihn herum kondensiert ein kugelförmiges Gerinnsel aus Granulat. Die Oberfläche dieser Kugel ist mit einer Membran – einer Hülle – bedeckt. Dadurch entsteht ein runder Körper, der Zellkern genannt wird. Um letztere wiederum sammelt sich eine gallertartige körnige Masse, die ebenfalls von einer neuen Hülle umgeben ist. Dies wird bereits die Zellmembran sein. Damit ist der Prozess der Zellentwicklung abgeschlossen.

Der Zellkörper, den wir heute Protoplasma nennen, wurde von Schleiden (1845) als Zytoblastem bezeichnet (der Begriff stammt von Schwann). „Cytos“ bedeutet im Griechischen „Zelle“ (daher die Wissenschaft der Zellen – Zytologie) und „blasteo“ bedeutet „bilden“. So betrachtete Schleiden das Protoplasma (oder vielmehr den Zellkörper) als eine zellbildende Masse. Laut Schleiden kann eine neue Zelle daher ausschließlich in alten Zellen gebildet werden, und das Zentrum ihrer Entstehung ist der aus den Körnern verdichtete Kern, oder in seiner Terminologie der Zytoblast.

Etwas später erwähnte Schleiden bei der Beschreibung der Entstehung von Zellen im Jahr 1850 auch die Vermehrung von Zellen durch ihre Querteilung und zitierte dabei die Beobachtungen des Botanikers Hugo von Mohl (1805-1872). Schleiden hielt diese Methode der Zellentwicklung für selten, ohne die Richtigkeit von Mohls sorgfältigen Beobachtungen zu leugnen.

Schleidens Ideen lassen sich wie folgt zusammenfassen: Durch Kondensation einer schleimigen Substanz entstehen in alten Zellen junge Zellen. Schleiden hat dies schematisch wie folgt dargestellt. Er hielt diese Methode der Zellentstehung aus dem Zytoblastem für ein universelles Prinzip. Er führte seine Ideen sozusagen ad absurdum und beschrieb beispielsweise die Vermehrung von Hefezellen. Er betrachtete ein Bild von aufkeimender Hefe. Beim Betrachten dieses Bildes besteht für uns nun kein Zweifel mehr daran, dass er das typische Ausknospen von Hefezellen gesehen hat. Schleiden selbst argumentierte im Gegensatz zu den Beweisen immer noch, dass die Bildung von Knospen nur durch die Verschmelzung von Körnerklumpen in der Nähe vorhandener Hefezellen erfolgt.

Schleiden stellte sich die Entstehung der Hefezelle folgendermaßen vor. Er sagte, dass man im Saft der Beeren, wenn man ihn im Raum lässt, nach einem Tag kleine Körner bemerken kann. Der weitere Prozess besteht darin, dass diese suspendierten Körner an Zahl zunehmen und durch Zusammenkleben Hefezellen bilden. Neue Hefezellen werden aus denselben Körnern gebildet, hauptsächlich jedoch um alte Hefezellen herum. Schleiden neigte dazu, das Auftreten von Ciliaten in verrottenden Flüssigkeiten auf ähnliche Weise zu erklären. Seine Beschreibungen sowie die ihnen beigefügten Zeichnungen lassen keinen Zweifel daran, dass diese winzigen geheimnisvollen Körner, aus denen Hefe und Flimmerhärchen „gebildet“ werden, nichts anderes sind als in derselben Flüssigkeit vermehrte Bakterien, die natürlich nicht direkt vorhanden sind im Zusammenhang mit der Hefeentwicklung.

Die Theorie des Zytoblastems wurde später als sachlich falsch erkannt, hatte aber gleichzeitig gravierenden Einfluss auf die weitere Entwicklung der Wissenschaft. Einige Forscher hielten mehrere Jahre lang an dieser Ansicht fest. Allerdings machten sie alle den gleichen Fehler wie Schleiden und vergaßen, dass man durch die Auswahl einer Vielzahl einzelner mikroskopischer Bilder nie ganz sicher sein kann, ob die Schlussfolgerung über die Richtung des Prozesses richtig ist. Wir haben bereits die Worte von Felix Fountain (1787) zitiert, dass das durch das Mikroskop sichtbare Bild sich gleichzeitig auf sehr unterschiedliche Phänomene beziehen kann. Diese Worte behalten bis heute ihre volle Bedeutung.

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Mitte des 19. Jahrhunderts entstand die Zelltheorie von Schwann und Schleiden. Deutsche Biologen haben bewiesen, dass die Zelle die Grundlage eines lebenden Organismus ist und dass Leben außerhalb der Zelle nicht existieren kann.

Geschichte

Die Entdeckung der Zelle im Jahr 1665 durch Robert Hooke markierte den Beginn der Erforschung des Mikrokosmos. In den 1670er Jahren beschrieben die Naturforscher Marcello Malpighi und Nehemiah Grew „Säcke oder Bläschen“, die in Pflanzen vorkommen.

Der niederländische Naturforscher Antonie van Leeuwenhoek entwarf und verbesserte Mikroskope und veröffentlichte ab 1673 Skizzen von Protozoen, Bakterien, Spermien und roten Blutkörperchen.

Mikroskope des 17.-18. Jahrhunderts konnten nur einen allgemeinen Überblick über die Zelle geben. Dies reichte jedoch aus, um den Grundstein zu legen neue Wissenschaft- Zytologie.

Die weitere Geschichte der Zellforschung ist nicht nur mit der Entwicklung der biologischen Wissenschaften, sondern auch neuer Technologien verbunden, die dazu beigetragen haben, die Struktur und das Verhalten der Zelle im Detail zu untersuchen. Die eigentliche Anerkennung der Zytologie erfolgte in Anfang des 19. Jahrhunderts Jahrhundert.
Mehrere wichtige Daten auf dem Weg zur Entstehung der Zelltheorie:

• 1825 – Der Physiologe Jan Purkinė entdeckt einen Kern in einem Hühnerei;
• 1828 – der Biologe Karl Baer entdeckte und beschrieb die menschliche Eizelle als Quelle für die Entwicklung neuen Lebens;
• 1830 – Der Botaniker Franz Meyen beschreibt eine Zelle als eine separate Struktur, in der der Stoffwechsel stattfindet;
• 1831 – der Botaniker Robert Brown beschrieb den Zellkern ausführlich und stellte fest, dass er ein wesentlicher Bestandteil jeder Zelle ist;
• 1838 – Der Botaniker Matthias Schleiden entdeckte, dass alle Pflanzengewebe aus Zellen bestehen;
• 1839 - Der Biologe Theodor Schwann stellte fest, dass Organismen aus Zellen mit ähnlicher Struktur bestehen;
• 1855 – der Arzt Rudolf Virchow stellte fest, dass sich Zellen teilen.

Schwann gilt als Autor der Zelltheorie. Beeinflusst durch die Arbeiten Schleidens (daher gilt er als Mitautor) formulierte er die bis heute gültigen Grundprinzipien der Zelltheorie. ZU Ende des 19. Jahrhunderts Jahrhundert wurden Mitose und Meiose entdeckt und die wissenschaftlich anerkannte Zelltheorie erweitert.

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Reis. 1. Theodor Schwann.

Obwohl Schleiden Schwanns Inspiration ist, vertrat er die falsche Theorie, dass aus dem Zellkern eine neue Zelle entsteht. Schleiden erkannte auch nicht die Entsprechung zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen.

Bestimmungen

Der Kernpunkt der Zelltheorie ist, dass alle Lebewesen aus ähnlichen Zellen bestehen. Mit der Entwicklung der Wissenschaft wurden Schwanns Bestimmungen ergänzt, u. a moderne Zelltheorie:

• Zellen sind die morphologische und funktionelle Einheit der Struktur von Organismen (mit Ausnahme von Viren);
• alle Zellen sind in Struktur und chemischer Zusammensetzung ähnlich (homolog);
• Zellen sind aufgrund der Arbeit von Organellen zum Stoffwechsel und zur Selbstregulierung fähig;
• Zellen teilen sich ausschließlich durch Teilung;
• Die Zellen vielzelliger Organismen sind auf ihre Funktionen spezialisiert und zu Geweben und Organen zusammengefasst.

Reis. 2. Zellen von Pflanzen, Bakterien, Tieren.

Viren sind nichtzelluläre Lebensformen. Die Eigenschaften lebender Organismen treten jedoch nach dem Eindringen in die Zelle zum Vorschein.

Bedeutung

Die Bestimmungen der Zelltheorie haben sehr wichtig für den evolutionären Unterricht. Die Zelle als strukturelle Einheit aller Lebewesen vereint die Biosphäre und bestätigt den gemeinsamen Ursprung der Lebewesen.

Die Bedeutung der Schaffung der Zelltheorie ist wichtig für die Entwicklung der Medizin, Selektion, Genetik und die Bildung neuer Wissenschaften:

• Biochemie;
• Molekularbiologie;
• Biophysik;
• Bioethik;
• Bioinformatik.

Moderne Methoden der Zytologie ermöglichen es, einen Abschnitt von Protozoen-Zilien zu untersuchen, die in der Zelle ablaufenden Prozesse zu überwachen und Modelle von Organellen und Molekülen zu erstellen.

Reis. 3. Moderne Methoden der Zytologie.

Was haben wir gelernt?

Kurz über die Zelltheorie, ihre Geschichte und Bestimmungen. Der Kern der Theorie: Alle Organismen bestehen aus Struktureinheiten – Zellen. Als Begründer der Theorie gelten die deutschen Biologen Schwann und Schleiden. Die aufgestellte Theorie beeinflusste die Weiterentwicklung der Zytologie und spielte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Genetik, Molekularbiologie und Selektion.

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