Определение и предмет изучения цитологии: общая и частная, основные направления цитологии

Определение и предмет изучения цитологии

Неотъемлемым компонентом любых живых организмов — как одноклеточных, так и многоклеточных — является клетка (одна или несколько соответственно).

Что изучает цитология?

Поэтому логично, что предмет цитологии — клетка многоклеточных грибов, растений, животных и одноклеточных организмов вроде одноклеточных грибов, бактерий, простейших и водорослей. То есть, цитология — наука, изучающая клетку.

В задачи цитологии входит изучить:

• строение и функции клеток, их химический состав;
• функции внутриклеточных структур;
• как размножаются и развиваются клетки;
• как клетки приспосабливаются к условиям окружающей среды.

Исходя из этого можно сказать, что цитология, изучающая строение и функции клетки, является комплексной наукой, поскольку решение этих задач невозможно без связи с другими биологическими науками: ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции и др.

Общая и частная цитология

Общая цитология — это наука, которая изучает общие почти для всех клеток элементы, такие как строение и функции клеток, структура, процессы метаболизма, реакции на повреждения и патологические изменения, адаптация к условиям окружающей среды.

Частная цитология — это наука, изучающая особенности каждого типа клеток с учетом их специализации (характерно для многоклеточных организмов), эволюционной адаптации к внешней среде (характерно для бактерий).

Сегодня практически нет границ между цитологией как наукой о клетки и другими биологическими науками: биохимией, биологией развития, молекулярной биофизикой и биологией. Это стало возможным благодаря:

• новым методам, с помощью которых изучаются компоненты клетки;
• развитию и совершенствованию исследований цитохимии, в частности — ферментов;
• использованию радиоактивных изотопов в ходе изучения синтеза макромолекул клетки;
• внедрению методов электронной цитохимии;
• применению анализа меченых флюорохромами антител для изучения локализации индивидуальных белков клетки;
• использованию методов препаративного и аналитического центрифугирования.

Цитология как наука экспериментальная

Что изучает наука цитология сегодня?

Из суто морфологической дисциплины цитология сегодня превратилась в дисциплину экспериментальную. Поскольку это наука, изучающая строение и функции клеток, то есть, основные принципы деятельности клетки, то, таким образом, изучает основы жизни организмов в целом.

Изучение закономерностей реактивации генов, определение местонахождения многих генов в хромосомах человека стало возможным, когда различные ученые представили свои разработки: Б. Гердон — метод пересадки ядер в клетки, Х. Харрис, Дж. Барски и Б. Эфрусси — метод соматической гибридизации клеток.

Появилась возможность стать ближе в решении различных практических задач в области медицины и народного хозяйства, в частности, вопрос создания новых сельскохозяйственных культур.

С помощью метода гибридизации клеток была создана технология получения стационарных антител гибридных клеток, которые вырабатывают специфические антитела (их еще называют моноклональными). Такие антитела используют для определения ряда теоретических вопросов в области микробиологии, иммунологии и вирусологии.

Цитологические достижения в будущем могут применяться в лечении генетических заболеваний человека, профилактике наследственной патологии, создании новых штаммов бактерий с высокой продуктивностью, повышении урожайности различных растений.

Основные направления цитологии

Для большинства ответ на вопрос какая наука изучает строение и функции клеток ясен. Но в силу того, что проблемы исследования клетки многогранны, а также специфики и разнообразия методов изучения клетки, в цитологии выделилось целых шесть направлений.

Вот эти направления:

1. Цитоморфология. Наука, изучающая клетки: она занимается изучением особенностей структурной организации клетки. Цитоморфология основывается на определенных методах: разнообразные способы микроскопии фиксированной (электронная, светооптическая, поляризационная) и живой клетки (темнопольный конденсор, микроскопия фазово-контрастная и люминисцентная).
2. Цитофизиология. Так называется наука, изучающая клетку, жизнедеятельность клетки как единой живой системы, функционирование и взаимодействие ее внутренних структур. В рамках цитофизиологии используются экспериментальные приемы в связке с методами культуры клеток и тканей, микрокиносъемки.
3. Цитохимия. Занимается изучением молекулярной организации клетки и химических изменений в ходе обмена веществ и функционирования клеток. В рамках цитохимии применяются светомикроскопические и электронно-микроскопические методы, фракционное центрифугирование, цитофотометрия, а также методы ультрафиолетовой и интерференционной микроскопии.
4. Цитогенетика. Ее задача — изучить функциональную и структурную организацию хромосом эукариотов.
5. Цитоэкология. Занимается изучением реакций клеток на воздействие факторов окружающей среды и механизмов адаптаций к этим факторам.
6. Цитопатология. Ее интересуют патологические процессы, происходящие в клетке.

Кроме традиционных направлений цитологии, кратко обозначенных выше, сегодня можно выделить и новые, такие как цитопатология вирусов, цитофармокология, ультраструктурная патология клеток, онкологическая цитология и др.

Как развивалось учение о клетке

Цитология — молодая биологическая наука (примерно 100 лет). Самому же термину «клетка» уже более 300 лет.

История изучения клетки связана с именами как минимум 4 ученых:

• Роберта Гука, который первым использовал микроскоп в исследовании тканей, увидев на срезе пробки и сердцевины бузины ячейки, получившими название «клетка»;
• Антони ван Левенгук. Именно он первым увидел клетки при увеличении в 270 раз, а также обнаружил одноклеточные организмы;
• Матиас Шлейден и Теодор Шванн. Им принадлежит открытие клеточной теории.

Клеточной теорией активно занимались ученые 2-ой половины 19 века. В этот период произошло открытие деления клетки, сформулировано положение об образовании каждой новой клетки от такой же начальной клетки в результате ее деления (это сделал Р. Вирхов в 1858 году).

Академику Российской Академии наук Карлу Беру принадлежит открытие яйцеклетки млекопитающих. Он же сделал вывод о том, что различные организмы начинают развиваться из одной клетки, которой является зигота. Благодаря этому открытию стало понятно, что клетка является не только единицей строения, но и единицей развития всех живых организмов.

Развитие цитологии напрямую связано с разработкой микроскопа, его усовершенствованием, а также с развитием гистологических методов исследования.

Все, чем занимался Р. Гук, было подтверждено и развито в 17 веке такими учеными как М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгуком.

Благодаря электронной микроскопии и ученым, теперь эта наука изучает строение и функции органоидов клетки, ранее известных. В связи с этим важно упомянуть некоторых ученых — К. Портера, Х. Риса, К. де Дюва, Дж. Пелейда, В. Бернхарда и др.

Изучение ультраструктуры клетки позволило поделить весь органический мир на две категории: прокариоты и эукариоты. Исследования в области молекулярной биологии показали, что у всех организмов (вирусов, в том числе) один и тот же механизм синтеза белка и генетического кода.

В ходе изучения химической организации клетки выяснилось, что ее жизнь основана на химических процессах, что у всех организмов клетки схожи своим химическим составом, что у всех клеток — однотипные основные процессы обмена веществ. Единство всего органического мира подкрепились данными о том, что химический состав клеток один и тот же.

Ответ на вопрос, какая наука изучает клетки, теперь очевиден.