Ląstelių teorija yra vienas iš pagrindinių biologijos principų. Vokiečių mokslininkai Matthias Schleiden, Theodor Schwann ir Rudolph Virchow buvo priskirti šios teorijos formulavimui. Ląstelių teorija teigia, kad visi biologiniai organizmai yra vienaląsčiai arba daugialąsčiai. Ląstelės yra pagrindinis gyvybės vienetas, o visos ląstelės yra iš jau egzistuojančios gyvybės. 1839 m. Schwann ir Schleiden oficialiai suformulavo šią teoriją. Tai tapo šiuolaikinės biologijos pagrindu.
Ląstelių teorijos formulavimas
1838 m., kai Matthias Schleiden ir Theodor Schwann gėrė kavą po vakarienės, jie aptarė savo ląstelių tyrimus. Jie nustatė tam tikrų panašumų tarp Schleideno tyrinėtų augalų ląstelių ir Schwanno pastebėtų gyvūnų ląstelių. Vėliau du mokslininkai Schwann'o laboratorijoje atidžiai stebėjo mėginius. 1839 m. Schwannas išleido knygą apie augalų ir gyvūnų ląsteles, apibendrindamas savo eksperimentų stebėjimus 3 principais. Pirma, ląstelės yra gyvų organizmų struktūros, fiziologijos ir organizacijos vienetas. Antra, ląstelės išlaiko dvejopą egzistavimą kaip atskiras vienetas ir statybinė medžiaga organizmų konstrukcijoje. Galiausiai ląstelės susidaro formuojant laisvąsias ląsteles, kaip ir kristalams. Vėliau Rudolphas Virchow nustatė, kad trečiasis principas buvo neteisingas jo galingame sakinyje „Omnis cellula e cellula“ (visos ląstelės atsiranda tik iš jau egzistuojančių ląstelių).
ttsz / Getty Images
Šiuolaikiniai ląstelių teorijos principai
Keletas kitų mokslininkų tyrimų ir eksperimentų pagerino ląstelių teoriją. Šiuolaikiniai ląstelių teorijos principai teigia, kad visi gyvi organizmai yra sudaryti iš ląstelių, o ląstelė yra visų gyvų organizmų funkcinis ir struktūrinis vienetas. Be to, ląstelės atsiranda iš jau egzistuojančių ląstelių dalijimosi būdu. Ląstelių dalijimosi metu ląstelės perduoda paveldimą informaciją (DNR) kitiems.
kirstypargeter / Getty Images
Išimtys
Šiuolaikiniam ląstelės aiškinimui yra įvairių išimčių. Kai kurie mokslininkai mano, kad virusai yra gyvi, nors jie nėra sudaryti iš ląstelių. Nors virusai turi keletą gyvybės ypatybių, ląstelių teorijos apibrėžimas nelaiko jų gyvais. Be to, pirmosios ląstelės kilmė nežinoma. Prieš pirmąją ląstelių nebuvo, nes ląstelės apibrėžime šis aspektas neįtraukiamas. Chloroplastai ir mitochondrijos taip pat turi savo unikalią genetinę medžiagą ir dauginasi savarankiškai.
kirstypargeter / Getty Images
kaip galiu atsikratyti burundukų
Kai kurie orientyrai tiriant ląstelių biologiją
1595 m.: Jansenas sukūrė pirmąjį sudėtinį mikroskopą
1626: Redi teigė, kad gyvi dalykai neatsiranda iš spontaniškų kartų.
1838: Schwann ir Schleiden pasiūlė ląstelių teoriją.
1858: Rudolf Virchow paaiškino, kad ląstelės vystosi tik iš esamų ląstelių
1869 m.: Miescheris išskyrė DNR
1883: chromosomų paveldimumo teorija
1939 m.: Siemens pagamino pirmąjį komercinį transmisijos elektronų mikroskopą
1952 m.: Gey ir kolegos aprašė ištisinę žmogaus ląstelių liniją.
1953 m.: Watsonas, Crickas ir Wilkinsas pasiūlė dvigubos DNR spiralės struktūrą.
1965 m.: Cambridge Instruments pagamino pirmąjį komercinį skenuojantį elektroninį mikroskopą
1981 m.: pagamintos transgeninės vaisinės muselės ir pelės, nustatyta pelių embrioninių kamieninių ląstelių linija.
2000 m.: sukurta žmogaus genomo DNR seka
man_at_mouse / Getty Images
Ląstelės pagrindai
Visi gyvi daiktai yra sudaryti iš ląstelių ir priklauso nuo jų, kad veiktų. Ląstelėje yra organelių, kurios atlieka specifines funkcijas, būtinas normaliai ląstelės veiklai. Ląstelės taip pat turi DNR ir RNR, kurios yra genetinė informacija, reikalinga ląstelių veiklai nukreipti. Tačiau ne visos ląstelės yra vienodos. Pavyzdžiui, ląstelės gali būti plačiai suskirstytos į du tipus: eukariotinės ir prokariotinės. Eukariotinės ląstelės turi su membranomis surištus organelius, įskaitant branduolį. Eukariotinės ląstelės apima gyvūnų, augalų ir grybelių ląsteles. Eukariotai (organizmas, turintys eukariotų ląstelių) gali būti vienaląsčiai arba daugialąsčiai. Prokariotinės ląstelės neturi branduolio ar kitų su membrana susietų organelių. Prokariotai (organizmas su prokariotinėmis ląstelėmis) apima bakterijas ir archejus.
adventtr / Getty Images
Ląstelių dauginimasis
Ląstelių dauginimasis yra procesas, kurio metu esamos ląstelės dalijasi ir susidaro naujos ląstelės. Kai ląstelė dalijasi, ji sukuria visų savo chromosomų kopijas ir siunčia ją į naujai sukurtą ląstelę. Eukariotinė ląstelė auga ir dauginasi per sudėtingą įvykių seką, vadinamą ląstelės ciklu. Ląstelė gali dalytis per mejozės arba mitozės procesus. Pavyzdžiui, lytinės ląstelės dauginasi per mejozę, o somatinės ląstelės dauginasi per mitozę. Prokariotinė ląstelė daugiausia dauginasi dvejetainio dalijimosi būdu, o tai yra nelytinio dauginimosi rūšis. Kai kurie aukštesni organizmai taip pat dauginasi nelytinio dauginimosi būdu. Pavyzdžiui, augalai, grybai ir dumbliai dauginasi nelytiškai, susidarant sporoms, o gyvūnai dauginasi nelytiškai pumpurų atsiradimo, regeneracijos, partenogenezės ir suskaidymo būdu.
Bigmouse108 / Getty Images
Ląstelių procesai: ląstelių kvėpavimas ir fotosintezė
Ląstelės atlieka daug svarbių procesų, būtinų organizmo išlikimui. Šie ląstelių procesai padeda organizmams įgyti energijos, sukauptos maistinėse medžiagose, kurias jie vartoja. Ląstelių kvėpavimas ir fotosintezė yra gyvybės procesai, kuriuos atlieka dauguma gyvų organizmų, kad gautų naudingos energijos iš gamtos. Dauguma gyvūnų savo energijos poreikius patenkina ląsteliniu kvėpavimu, o augalai, dumbliai ir melsvadumbliai patys ruošia maistą fotosintezės būdu. Fotosintezės procesas padeda paversti saulės energiją į cheminę energiją (gliukozę). Vėliau augalų ląstelės kvėpuoja ir sukuria ATP molekules. Šio proceso metu pagaminta gliukozė yra energijos šaltinis, kurį naudoja ir fotosintetiniai organizmai, ir organizmai, kurie juos vartoja, nes pastarieji kvėpuoja ląstelėje, kad gautų ATP molekules.
normalus / Getty Images
Ląstelių procesai: endocitozė ir egzocitozė
Ląstelės atlieka aktyvius eksocitozės ir endocitozės transportavimo procesus, kad išskirtų chemines medžiagas, pašalintų atliekas ir išlaisvintų energiją. Endocitozė: Šiame procese ląstelė praryja tokias molekules kaip polinės molekulės ir baltymai per savo hidrofobinę plazmos membraną. Kai kurios eukariotinės ląstelės atlieka šį procesą, kad virškintų maistines medžiagas jas supdamos. Egzocitozė: Šiame procese ląstelė išstumia suvirškintas molekules ir kitas medžiagas, kurios yra per didelės, kad galėtų praeiti pro membranos struktūrą. Plazminės membranos ir vezikulinės membranos susiliejimas lydi šį išstūmimą. Pagrindiniai šių dviejų procesų mechanizmai yra panašūs, nes jie padeda molekulėms pernešti tarp ląstelių.
selvanegra / Getty Images
Ląstelių procesai: ląstelių migracija
Ląstelių migracija yra būtina norint sukurti ir palaikyti tinkamą daugialąsčių gyvų organizmų organizavimą. Audiniams formuotis žaizdų gijimo, embriono vystymosi ir imuninio atsako procesų metu reikalingas organizuotas ląstelių judėjimas konkrečiomis kryptimis. Išoriniai signalai, kurie gali būti cheminiai arba mechaniniai, skatina ląstelių migraciją. Kai kuriems procesams, tokiems kaip mitozė ir citokinezė, taip pat reikalinga ląstelių migracija.
apibrėžti: vardas
normalus / Getty Images
Ląstelių procesai: DNR replikacija ir baltymų sintezė
Kiekvienai naujai ląstelei genetinė medžiaga turi būti atkartota, kad gautų tinkamą chromosomų skaičių. DNR replikacija yra procesas, kurio metu DNR sukuria savo kopiją ląstelių dalijimosi proceso metu. Šiame procese vyksta inicijavimo, pailginimo ir užbaigimo etapai, kuriuose dalyvauja replikacijos fermentai ir RNR. Šis procesas yra gyvybiškai svarbus keliems kitiems procesams, įskaitant ląstelių dalijimąsi ir chromosomų sintezę. Jis taip pat labai svarbus ląstelių augimui ir atstatymui.
snapgalleria / Getty Images