Гістологія людини - О.Д. Луцик 2003

Цитологія
Вчення про клітину

Цитологія - наука про клітину. Назва походить від грецьких слів "цитос" - комірка та "логос" - слово, наука. Цитологія вивчає будову та функції клітин і їх похідних, досліджує участь структурних компонентів клітин у загальноклітинних фізіологічних процесах, пристосування клітин до умов середовища, реакції на дію різних чинників, патологічні зміни клітин.

Клітини, що мають ядро, називаються еукаріотичними (ту ж назву мають організми, які побудовані з таких клітин), а клітини, що не мають морфологічно відокремленого ядра, називаються прокаріотичними (як і організми, що з них побудовані). Більшість рослинних і тваринних організмів є еукаріотами; до прокаріотів належать лише бактерії та синьо-зелені водорості.

Сучасне Визначення поняття "Клітина" таке: клітина (cellula)- це елементарна жива система, яка складається з плазмолеми, цитоплазми та ядра і є основою будови, розвитку, функціонування, пристосування, відтворення та відновлення цілого організму.

Таким чином, еукаріотична клітина складається із трьох основних частин: ядра, цитоплазми та оболонки (рис. 1.1,1.2). Цитоплазма відмежована від зовнішнього середовища або від сусідніх клітин клітинною оболонкою (плазмолемою). Цитоплазма, в свою чергу, складається з гіалоплазми та організованих структур, до яких належать Органели і включення. Ядро має оболонку, каріоплазму, Хроматин (Хромосоми), ядерце. Усі названі компоненти клітини, взаємодіючи між собою, виконують функції, необхідні для існування клітини як цілого.

Клітина є елементарною живою системою багатоклітинних організмів, на рівні якої зберігається сукупність усіх проявів життєдіяльності. До останніх належать: структурна упорядкованість, компактність будови, енергетична економічність, обмін речовин, ріст, розвиток, рух, адаптація, функціонування та самовідтворення.

Виникнення багатоклітинних організмів було важливим етапом у процесі еволюційного розвитку живого. Багатоклітинність дала таким організмам цілу низку переваг над одноклітинними. По-перше, значно збільшилася площа поверхні клітинних мембран, на якій відбуваються обмінні процеси. По-друге, виникла можливість спеціалізації клітин і розподілу функцій між ними, а також заміни клітин, що фізіологічно відмирають або патологічно змінених, функціонально повноцінними. Тому багатоклітинні організми закріпилися у процесі еволюції як основна лінія розвитку рослинного і тваринного світу.

Рис.1.1. Загальний план будови еукаріотичної клітини та ультраструктура її органел (масштаб не дотримано)

Рис. 1.2. Схематичне тривимірне відтворення клітини з урахуванням даних електронної мікроскопії

Форма клітин тварин і людини дуже різноманітна. Вона може бути кубічною, циліндричною, поліедральною, плоскою, кулястою, веретеноподібною, призматичною, пірамідною, зірчастою, з відростками тощо. В організмі є клітини нерухомі, що мають постійну типову форму. Це клітини, які, контактуючи між собою, утворюють пласти. Прикладом можуть бути клітини печінки та різних видів покривного епітелію. Існують також клітини, здатні до активних рухів. Вони змінюють свою форму, наприклад, нейтрофільні лейкоцити, фібробласти.

Таблиця 1. Функції деяких спеціалізованих клітин

Форма клітин залежить від кількох чинників. Насамперед форма клітини зумовлена її функціональною адаптацією (табл. 1). Наприклад, нервові клітини мають відростки для передачі нервового імпульсу. Видовжена форма м'язових клітин пов'язана з функцією скорочення. Форма клітин також залежить від впливу сусідніх клітин або навколишнього середовища. Прикладом цієї залежності може бути поліедральна (шестигранна) форма клітин печінки, які тиснуть одна на одну. Форма клітин, окрім того, зумовлена поверхневим натягом та в'язкістю цитоплазми, розташуванням у клітині її цитоскелетних структур.

Розміри клітин в організмі ссавців та людини коливаються у широких межах - від 4-5 до 130-150 мкм. Прикладом найменших клітин є малі лімфоцити (клітини крові) та клітини-зерна мозочка. Найбільшими за розмірами клітинного тіла є Жіночі статеві клітини та гігантські пірамідні клітини кори великого мозку. В організмі людини є близько 200 різних типів клітин, загальна кількість яких досягає 10¹⁴-10¹⁵.

Неклітинні структури. Окрім клітин багатоклітинний Організм побудований з так званих неклітинних структур, які завжди є вторинними щодо клітин, тобто їх похідними. Серед неклітинних структур розрізняють ядерні, які містять ядра і виникають шляхом злиття клітин або внаслідок незавершеного поділу їх, та без'ядерні - продукт діяльності певних видів клітин. До ядерних неклітинних структур належать симпласти та синцитії.

Симпласт - неклітинна структура, яка є масою нерозчленованої на клітини цитоплазми з великою кількістю ядер. Симпластичну будову мають скелетні м'язові волокна, а також зовнішній шар зародкової частини плаценти. Синцитій, або сукліття (клітинна сітка, сітчастий симпласт) - це група клітин, що поєднані в єдине ціле цитоплазматичними містками. Така тимчасова структура виникає під час розвитку чоловічих і жіночих статевих клітин, коли поділ клітинного тіла не завершується.

До без'ядерних неклітинних структур належать волокна та основна (аморфна) речовина сполучної Тканини, які продукуються одним із типів клітин - фібробластами. Аналогами основної речовини є такі рідкі середовища, як плазма крові та рідка частина лімфи.

Про значення неклітинних структур свідчить те, що вони складають велику частину маси організму. Наприклад, близько 40 % маси тіла дорослої людини становлять скелетні М'язи, які мають будову симпласта. Кістяк в основному побудований з таких неклітинних утворів, як колагенові волокна, що є найміцнішими структурами організму.

Клітинна теорія - фундаментальне узагальнення біології, яка визначає взаємозв'язок усіх проявів життя на Землі з клітиною, характеризує клітину одночасно як цілісну самостійну одиницю біологічної активності та як складову частину багатоклітинних організмів рослин і тварин. Клітинна теорія сформульована німецьким вченим Теодором Шванном у 1839 р. у книзі "Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі й рості тварин і рослин". Цій видатній події у біології передував довгий період нагромадження знань про будову різних організмів, тваринних та рослинних. Цей період був пов'язаний із виникненням і вдосконаленням нового інструменту дослідження - мікроскопа.

Заслугою Т. Шванна було не відкриття клітин, а те, що він зрозумів їхнє значення як структурних компонентів організму. Подальший розвиток та узагальнення положень клітинної теорії містять роботи Рудольфа Вірхова (1858 р.), відома формула якого "Omnis cellula е cellula ("Кожна клітина походить від клітини") справедлива і дотепер.

Створення клітинної теорії стало важливою подією у біології, одним із головних і вирішальних доказів єдності усієї живої природи. Клітинна теорія мала значний вплив на розвиток біології та медицини. Вона стала підгрунтям для розвитку ембріології, гістології, фізіології.

Основні положення клітинної теорії зберегли своє значення і донині, хоча за більш ніж 150 років після її створення отримано масу нових даних про будову, функцію і розвиток клітин. Нині основними положеннями клітинної теорії є такі:

1. Клітина - елементарна жива система. Саме клітина є тим елементом, якому притаманні усі разом узяті властивості, що відповідають визначенню поняття "живого". Усі неклітинні структури, з яких, крім клітин, побудований організм, є вторинними утворами, похідними клітин.

2. Клітини різних організмів подібні за своєю будовою. Незважаючи на різноманітний вигляд клітин різних типів навіть в одному організмі, усі клітини рослин і тварин мають однаковий загальний план будови, зумовлений подібністю загальноклітинних функцій, спрямованих на підтримання життя самих клітин та їх розмноження. Ця подібність дає підстави вважати спільним походження усіх еукаріотичних організмів. Різноманітність будови клітин є результатом їхньої функціональної спеціалізації.

3. Розмноження клітин відбувається шляхом поділу вихідної клітини. Ще Т. Шванну своїй праці підкреслив, що як тваринні, так і рослинні клітини розвиваються однаково. Але цей принцип у Т. Шванна грунтувався на помилковій тезі про розвиток клітин із неклітинної "бластеми". Нині добре відомо, що нові клітини утворюються лише шляхом поділу вихідної клітини з попереднім відтворенням її генетичного матеріалу. Для еукаріотичних клітин єдиним повноцінним шляхом поділу є мітоз або Мейоз (у разі утворення статевих клітин).

4. Клітини є частинами цілісного організму. У багатоклітинному організмі клітини є елементами його будови, але вони не однакові, як цеглини, а різні, спеціалізовані у певних напрямках, унаслідок чого виконують різні функції (чутливість, рух, захисні реакції тощо). Діяльність окремих клітин у багатоклітинному організмі підпорядкована цілому. Спеціалізовані клітини утворюють складні ансамблі, об'єднані у тканини, органи, системи органів, пов'язані міжклітинними гуморальними та нервовими формами регуляції.

Терміни для запам'ятовування

1. Цитологія. 2. Еукаріотичні клітини. 3. Прокаріотичні клітини. 4. Ядро. 5. Цитоплазма. 6. Оболонка клітини. 7. Гіалоплазма. 8. Організовані структури. 9. Органели та включення. 10. Оболонка ядра. 11. Каріоплазма. 12. Хроматин. 13. Хромосоми. 14. Ядерце. 15. Неклітинні структури. 16. Симпласт. 17. Синцитій. 18. Волокнисті структури. 19. Основна (аморфна) речовина. 20. Клітинна теорія.