Podľa bunkovej teórie je najmenšou jednotkou živých vecí. Bunka a bunková teória
Prvýkrát bunky, alebo skôr bunkové steny (škrupiny) odumretých buniek, objavil v rezoch korku pomocou mikroskopu anglický vedec Robert Hooke v roku 1665. Bol to on, kto navrhol termín „bunka“.
Neskôr Holanďan A. Van Leeuwenhoek objavil v kvapkách vody mnoho jednobunkových organizmov a v ľudskej krvi červené krvinky (erytrocyty).
To, že všetky živé bunky majú okrem bunkovej membrány aj vnútorný obsah, polotekutú želatínovú hmotu, sa vedcom podarilo zistiť až začiatkom 19. storočia. Táto polotekutá želatínová látka sa nazývala protoplazma. V roku 1831 bolo objavené bunkové jadro a všetok živý obsah bunky – protoplazma – sa začal deliť na jadro a cytoplazmu.
Neskôr, keď sa mikroskopické techniky zlepšili, boli v cytoplazme objavené početné organely (slovo „organoid“ má grécke korene a znamená „podobný orgánu“) a cytoplazma sa začala deliť na organely a tekutú časť - hyaloplazmu.
Slávni nemeckí vedci, botanik Matthias Schleiden a zoológ Theodor Schwann, ktorí aktívne pracovali s rastlinnými a živočíšnymi bunkami, dospeli k záveru, že všetky bunky majú podobnú štruktúru a pozostávajú z jadra, organel a hyaloplazmy. Neskôr v rokoch 1838-1839 sformulovali základné princípy bunkovej teórie. Bunka je podľa tejto teórie základnou stavebnou jednotkou všetkých živých organizmov, rastlinných aj živočíšnych a proces rastu organizmov a tkanív je zabezpečený procesom tvorby nových buniek.
O 20 rokov neskôr nemecký anatóm Rudolf Virchow urobil ďalšie dôležité zovšeobecnenie: nová bunka môže vzniknúť len z predchádzajúcej bunky. Keď sa ukázalo, že spermie a vajíčko sú tiež bunky, ktoré sa počas procesu oplodnenia navzájom spájajú, ukázalo sa, že život z generácie na generáciu je nepretržitý sled buniek. Ako sa vyvíjala biológia a objavovali sa procesy bunkového delenia (mitóza a meióza), bunková teória sa dopĺňala o stále nové a nové ustanovenia. Vo svojej modernej podobe môžu byť hlavné ustanovenia bunkovej teórie formulované takto:
1. Bunka je základná stavebná, funkčná a genetická jednotka všetkých živých organizmov a najmenšia jednotka živej veci.
Tento postulát bol plne dokázaný modernou cytológiou. Okrem toho je bunka samoregulačným a samoreprodukujúcim sa systémom otvoreným výmene s vonkajším prostredím.
V súčasnosti sa vedci naučili izolovať rôzne zložky bunky (až po jednotlivé molekuly). Mnohé z týchto komponentov môžu dokonca fungovať nezávisle, ak sú v správnych podmienkach. Napríklad kontrakcie komplexu aktín-myozín môžu byť spôsobené pridaním ATP do skúmavky. Umelá syntéza bielkovín a nukleových kyselín sa stala realitou aj v našej dobe, ale to všetko sú len súčasti života. Pre plné fungovanie všetkých týchto komplexov, ktoré tvoria bunku, sú potrebné ďalšie látky, enzýmy, energia atď. A iba bunky sú nezávislé a samoregulačné systémy, pretože mať všetko potrebné na udržanie plnohodnotného života.
2. Stavba buniek, ich chemické zloženie a hlavné prejavy životne dôležitých procesov sú podobné u všetkých živých organizmov (jednobunkových aj mnohobunkových).
V prírode existujú dva typy buniek: prokaryotické a eukaryotické. Napriek určitým rozdielom toto pravidlo pre nich platí.
Všeobecný princíp organizácie buniek je určený potrebou vykonávať množstvo povinných funkcií zameraných na udržanie vitálnej aktivity samotných buniek. Napríklad všetky bunky majú membránu, ktorá na jednej strane izoluje jej obsah od okolia a na druhej riadi tok látok do bunky a z bunky.
Organely alebo organely sú trvalé špecializované štruktúry v bunkách živých organizmov. Organely rôznych organizmov majú spoločný štrukturálny plán a fungujú podľa spoločných mechanizmov. Každá organela je zodpovedná za určité funkcie, ktoré sú pre bunku životne dôležité. Vďaka organelám dochádza v bunkách k energetickému metabolizmu, biosyntéze bielkovín a objavuje sa schopnosť reprodukcie. Organely sa začali porovnávať s orgánmi mnohobunkového organizmu, preto tento pojem.
U mnohobunkových organizmov je zreteľne viditeľná výrazná diverzita buniek, ktorá súvisí s ich funkčnou špecializáciou. Ak porovnáte napríklad svalové a epiteliálne bunky, všimnete si, že sa navzájom líšia v preferenčnom vývoji rôznych typov organel. Bunky získavajú znaky funkčnej špecializácie, ktoré sú nevyhnutné na vykonávanie špecifických funkcií, v dôsledku bunkovej diferenciácie počas ontogenézy.
3. Každá nová bunka môže vzniknúť len ako výsledok delenia materskej bunky.
Reprodukcia buniek (t.j. zvýšenie ich počtu), či už prokaryotov alebo eukaryotov, môže nastať len delením existujúcich buniek. Deleniu nevyhnutne predchádza proces predbežného zdvojenia genetického materiálu (replikácia DNA). Začiatkom života organizmu je oplodnené vajíčko (zygota), t.j. bunka vytvorená splynutím vajíčka a spermie. Zvyšok rozmanitosti buniek v tele je výsledkom nespočetných delení. Môžeme teda povedať, že všetky bunky v tele sú príbuzné, vyvíjajú sa rovnakým spôsobom z rovnakého zdroja.
4. Mnohobunkové organizmy sú živé organizmy pozostávajúce z mnohých buniek. Väčšina týchto buniek je diferencovaná, t.j. líšia sa svojou štruktúrou, funkciami a tvoria rôzne tkanivá.
Mnohobunkové organizmy sú integrálne systémy špecializovaných buniek regulované medzibunkovými, nervovými a humorálnymi mechanizmami. Je potrebné rozlišovať medzi mnohobunkovosťou a kolonialitou. Koloniálne organizmy nemajú diferencované bunky, a preto nedochádza k deleniu tela na tkanivá. Okrem buniek mnohobunkové organizmy obsahujú aj nebunkové prvky, napríklad medzibunkovú látku spojivového tkaniva, kostnú matricu a krvnú plazmu.
V dôsledku toho môžeme povedať, že všetka životná aktivita organizmov od ich narodenia až po smrť: dedičnosť, rast, metabolizmus, choroby, starnutie atď. - to všetko sú rôznorodé aspekty činnosti rôznych buniek tela.
Bunková teória mala obrovský vplyv na rozvoj nielen biológie, ale aj prírodných vied vo všeobecnosti, pretože vytvorila morfologický základ jednoty všetkých živých organizmov a poskytla všeobecné biologické vysvetlenie životných javov. Pokiaľ ide o jej význam, bunková teória nie je nižšia ako také vynikajúce úspechy vedy, ako je zákon transformácie energie alebo evolučná teória Charlesa Darwina. Bunka - základ pre organizáciu predstaviteľov ríš rastlín, húb a zvierat - teda vznikla a vyvinula sa v procese biologickej evolúcie.
Živočíšne, rastlinné a bakteriálne bunky majú podobnú štruktúru. Neskôr sa tieto závery stali základom pre dokázanie jednoty organizmov. T. Schwann a M. Schleiden zaviedli do vedy základný koncept bunky: mimo buniek neexistuje život. Bunková teória bola zakaždým doplnená a upravená.
Ustanovenia teórie Schleiden-Schwannových buniek
- Všetky živočíchy a rastliny sa skladajú z buniek.
- Rastliny a zvieratá rastú a vyvíjajú sa prostredníctvom vzniku nových buniek.
- Bunka je najmenšia jednotka živých vecí a celý organizmus je súbor buniek.
Základné ustanovenia modernej bunkovej teórie
- Bunka je základnou jednotkou života, mimo bunky nie je život.
- Bunka je jeden systém, ktorý zahŕňa mnoho prirodzene prepojených prvkov, ktoré predstavujú integrálnu formáciu pozostávajúcu z konjugovaných funkčných jednotiek - organel.
- Bunky všetkých organizmov sú homológne.
- Bunka vzniká len rozdelením materskej bunky po zdvojnásobení jej genetického materiálu.
- Mnohobunkový organizmus je komplexný systém mnohých buniek spojených a integrovaných do vzájomne prepojených systémov tkanív a orgánov.
- Bunky mnohobunkových organizmov sú totipotentné.
Ďalšie ustanovenia bunkovej teórie
Aby sa teória buniek dostala do úplnejšieho súladu s údajmi modernej bunkovej biológie, zoznam jej ustanovení sa často dopĺňa a rozširuje. V mnohých zdrojoch sa tieto dodatočné ustanovenia líšia, ich súbor je dosť svojvoľný.
- Prokaryotické a eukaryotické bunky sú systémy rôznych úrovní zložitosti a nie sú navzájom úplne homológne (pozri nižšie).
- Základom bunkového delenia a rozmnožovania organizmov je kopírovanie dedičnej informácie – molekúl nukleových kyselín („každá molekula molekuly“). Koncept genetickej kontinuity sa vzťahuje nielen na bunku ako celok, ale aj na niektoré jej menšie zložky – mitochondrie, chloroplasty, gény a chromozómy.
- Mnohobunkový organizmus je nový systém, komplexný súbor mnohých buniek, zjednotených a integrovaných v systéme tkanív a orgánov, ktoré sú navzájom spojené prostredníctvom chemických faktorov, humorálnych a nervových (molekulárna regulácia).
- Mnohobunkové bunky sú totipotentné, to znamená, že majú genetický potenciál všetkých buniek daného organizmu, sú ekvivalentné v genetickej informácii, líšia sa však od seba odlišnou expresiou (funkciou) rôznych génov, čo vedie k ich morfologickému a funkčnému diverzita - k diferenciácii.
Príbeh
17 storočie
Link a Moldnhower zistili prítomnosť nezávislých stien v rastlinných bunkách. Ukazuje sa, že bunka je určitá morfologicky samostatná štruktúra. V roku 1831 Mole dokázal, že aj zdanlivo nebunkové štruktúry rastlín, ako sú trubice nesúce vodu, sa vyvíjajú z buniek.
Meyen vo „Fytotómii“ (1830) opisuje rastlinné bunky, ktoré „sú buď osamelé, takže každá bunka je špeciálnym jedincom, ako sa to nachádza v riasach a hubách, alebo tvoriac viac organizované rastliny, sú spojené do viac či menej významných omše“. Meyen zdôrazňuje nezávislosť metabolizmu každej bunky.
V roku 1831 Robert Brown opisuje jadro a naznačuje, že je trvalou súčasťou rastlinnej bunky.
Purkyňova škola
V roku 1801 Vigia zaviedol koncept živočíšneho tkaniva, ale tkanivo izoloval na základe anatomickej pitvy a nepoužil mikroskop. Rozvoj predstáv o mikroskopickej stavbe živočíšnych tkanív je spojený predovšetkým s výskumom Purkyňova, ktorý založil svoju školu v Breslau.
Purkyň a jeho žiaci (vyzdvihnúť treba najmä G. Valentina) odhalili v prvej a najvšeobecnejšej forme mikroskopickú stavbu tkanív a orgánov cicavcov (vrátane človeka). Purkyň a Valentin porovnávali jednotlivé rastlinné bunky s jednotlivými mikroskopickými tkanivovými štruktúrami živočíchov, ktoré Purkyň najčastejšie nazýval „zrná“ (pre niektoré živočíšne štruktúry jeho škola používala termín „bunka“).
V roku 1837 mal Purkyň sériu prednášok v Prahe. V nich referoval o svojich pozorovaniach o stavbe žalúdočných žliaz, nervovom systéme atď. Tabuľka pripojená k jeho správe poskytla jasné obrázky niektorých buniek živočíšnych tkanív. Purkyňovi sa však nepodarilo stanoviť homológiu rastlinných a živočíšnych buniek:
- po prvé, zrnkami chápal buď bunky, alebo bunkové jadrá;
- po druhé, výraz „bunka“ sa potom chápal doslova ako „priestor ohraničený stenami“.
Purkyňe porovnával rastlinné bunky a živočíšne „zrná“ z hľadiska analógie, nie homológie týchto štruktúr (chápajúc termíny „analógia“ a „homológia“ v modernom zmysle).
Müllerova škola a Schwannova práca
Druhou školou, kde sa skúmala mikroskopická štruktúra živočíšnych tkanív, bolo laboratórium Johannesa Müllera v Berlíne. Müller študoval mikroskopickú štruktúru chrbtovej struny (notochord); jeho študent Henle publikoval štúdiu o črevnom epiteli, v ktorej opísal jeho rôzne typy a ich bunkovú štruktúru.
Uskutočnil sa tu klasický výskum Theodora Schwanna, ktorý položil základy bunkovej teórie. Schwannovu tvorbu výrazne ovplyvnila Purkyňova a Henleho škola. Schwann našiel správny princíp na porovnávanie rastlinných buniek a elementárnych mikroskopických štruktúr živočíchov. Schwannovi sa podarilo stanoviť homológiu a dokázať zhodu v štruktúre a raste elementárnych mikroskopických štruktúr rastlín a živočíchov.
Význam jadra v Schwannovej bunke podnietil výskum Matthiasa Schleidena, ktorý v roku 1838 publikoval svoju prácu „Materials on Phytogenesis“. Preto je Schleiden často označovaný za spoluautora bunkovej teórie. Základná myšlienka bunkovej teórie - korešpondencia rastlinných buniek a elementárnych štruktúr zvierat - bola Schleidenovi cudzia. Sformuloval teóriu vzniku nových buniek z látky bez štruktúry, podľa ktorej najskôr z najmenšej zrnitosti kondenzuje jadierko a okolo neho vzniká jadro, ktoré je tvorcom bunky (cytoblast). Táto teória však bola založená na nesprávnych faktoch.
V roku 1838 Schwann publikoval 3 predbežné správy av roku 1839 sa objavila jeho klasická práca „Mikroskopické štúdie o korešpondencii v štruktúre a raste zvierat a rastlín“, ktorej samotný názov vyjadruje hlavnú myšlienku bunkovej teórie:
- V prvej časti knihy skúma stavbu notochordu a chrupky, pričom ukazuje, že ich elementárne štruktúry – bunky – sa vyvíjajú rovnako. Ďalej dokazuje, že aj mikroskopické štruktúry iných tkanív a orgánov živočíšneho tela sú bunky, celkom porovnateľné s bunkami chrupavky a notochordu.
- Druhá časť knihy porovnáva rastlinné a živočíšne bunky a ukazuje ich zhodu.
- V tretej časti sú rozpracované teoretické pozície a formulované princípy bunkovej teórie. Práve Schwannov výskum formalizoval bunkovú teóriu a dokázal (na úrovni vtedajšieho poznania) jednotu elementárnej stavby živočíchov a rastlín. Schwannovou hlavnou chybou bol názor, ktorý vyjadril v nadväznosti na Schleidena, o možnosti vzniku buniek z bezštruktúrnej nebunkovej hmoty.
Rozvoj bunkovej teórie v druhej polovici 19. storočia
Od 40. rokov 19. storočia 19. storočia sa štúdium bunky stalo stredobodom pozornosti celej biológie a rýchlo sa rozvíjalo a stalo sa samostatným vedným odborom – cytológiou.
Pre ďalší rozvoj bunkovej teórie bolo podstatné jej rozšírenie na protisty (protozoa), ktoré boli uznané ako voľne žijúce bunky (Siebold, 1848).
V tomto čase sa mení myšlienka zloženia bunky. Objasňuje sa druhotný význam bunkovej membrány, ktorá bola predtým uznávaná ako najpodstatnejšia časť bunky, a do popredia sa dostáva význam protoplazmy (cytoplazmy) a bunkového jadra (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig , Huxley), čo sa odráža v definícii bunky, ktorú uviedol M. Schulze v roku 1861:
Bunka je zhluk protoplazmy s jadrom obsiahnutým vo vnútri.
V roku 1861 Brücko predložil teóriu o komplexnej štruktúre bunky, ktorú definuje ako „elementárny organizmus“ a ďalej objasnil teóriu tvorby buniek z látky bez štruktúry (cytoblastém), ktorú vyvinuli Schleiden a Schwann. Zistilo sa, že metódou tvorby nových buniek je delenie buniek, ktoré ako prvý študoval Mohl na vláknitých riasach. Štúdie Negeliho a N. I. Zheleho zohrali hlavnú úlohu pri vyvrátení teórie cytoblastému pomocou botanického materiálu.
Delenie tkanivových buniek u zvierat objavil v roku 1841 Remak. Ukázalo sa, že fragmentácia blastomér je séria postupných delení (Bishtuf, N.A. Kölliker). Myšlienku univerzálneho rozšírenia bunkového delenia ako spôsobu formovania nových buniek zakotvil R. Virchow vo forme aforizmu:
"Omnis cellula ex cellula."
Každá bunka z bunky.
Vo vývoji bunkovej teórie v 19. storočí prudko vznikali rozpory odrážajúce duálnu povahu bunkovej teórie, ktorá sa rozvíjala v rámci mechanistického pohľadu na prírodu. Už u Schwanna existuje pokus považovať organizmus za súhrn buniek. Táto tendencia sa špeciálne rozvíja vo Virchowovej „Cellular Pathology“ (1858).
Virchowove práce mali kontroverzný vplyv na rozvoj bunkovej vedy:
- Rozšíril bunkovú teóriu o oblasť patológie, čo prispelo k uznaniu univerzálnosti bunkovej teórie. Virchowove práce upevnili odmietnutie teórie cytoblastému Schleidenom a Schwannom a upozornili na protoplazmu a jadro, ktoré sú považované za najdôležitejšie časti bunky.
- Virchow nasmeroval vývoj bunkovej teórie na cestu čisto mechanistickej interpretácie organizmu.
- Virchow povýšil bunky na úroveň samostatnej bytosti, v dôsledku čoho sa organizmus nepovažoval za celok, ale jednoducho za súhrn buniek.
XX storočia
Od druhej polovice 19. storočia nadobudla bunková teória čoraz metafyzický charakter, posilnený Verwornovou „bunkovou fyziológiou“, ktorá považovala akýkoľvek fyziologický proces prebiehajúci v tele za jednoduchý súčet fyziologických prejavov jednotlivých buniek. Na konci tejto línie vývoja bunkovej teórie sa objavila mechanistická teória „bunkového stavu“, vrátane Haeckela ako zástancu. Podľa tejto teórie sa telo porovnáva so štátom a jeho bunky s občanmi. Takáto teória odporovala princípu celistvosti organizmu.
Mechanistický smer vo vývoji bunkovej teórie bol vystavený tvrdej kritike. V roku 1860 I. M. Sechenov kritizoval Virchowovu myšlienku bunky. Neskôr bola bunková teória kritizovaná inými autormi. Najvážnejšie a najzásadnejšie námietky vzniesli Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Český histológ Studnička (1929, 1934) rozsiahlo kritizoval bunkovú teóriu.
V tridsiatych rokoch minulého storočia sovietska biologička O. B. Lepeshinskaya na základe svojich výskumných údajov predložila „novú bunkovú teóriu“ na rozdiel od „vierchowianizmu“. Bol založený na myšlienke, že v ontogenéze sa bunky môžu vyvinúť z nejakej nebunkovej živej látky. Kritické overenie faktov, ktoré O. B. Lepeshinskaya a jej prívrženci stanovili ako základ pre teóriu, ktorú predložila, nepotvrdili údaje o vývoji bunkových jadier z bezjadrovej „živej hmoty“.
Moderná bunková teória
Moderná bunková teória vychádza zo skutočnosti, že bunková štruktúra je najdôležitejšou formou existencie života, ktorá je vlastná všetkým živým organizmom, okrem vírusov. Zlepšenie bunkovej štruktúry bolo hlavným smerom evolučného vývoja u rastlín aj zvierat a bunková štruktúra je pevne zachovaná vo väčšine moderných organizmov.
Zároveň treba prehodnotiť dogmatické a metodologicky nesprávne ustanovenia bunkovej teórie:
- Bunková štruktúra je hlavnou, ale nie jedinou formou existencie života. Vírusy možno považovať za nebunkové formy života. Pravda, prejavujú známky života (metabolizmus, schopnosť rozmnožovania a pod.) len vo vnútri buniek, mimo buniek je vírus zložitá chemická látka. Podľa väčšiny vedcov sú vírusy vo svojom pôvode spojené s bunkou, sú súčasťou jej genetického materiálu, „divokých“ génov.
- Ukázalo sa, že existujú dva typy buniek – prokaryotické (bunky baktérií a archebaktérií), ktoré nemajú jadro ohraničené membránami, a eukaryotické (bunky rastlín, živočíchov, húb a protistov), ktoré majú jadro obklopené dvojitá membrána s jadrovými pórmi. Existuje mnoho ďalších rozdielov medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami. Väčšina prokaryotov nemá vnútorné membránové organely a väčšina eukaryotov má mitochondrie a chloroplasty. Podľa teórie symbiogenézy sú tieto poloautonómne organely potomkami bakteriálnych buniek. Eukaryotická bunka je teda systém na vyššej úrovni organizácie, nemožno ju považovať za úplne homológnu s bakteriálnou bunkou (bakteriálna bunka je homológna s jednou mitochondriou ľudskej bunky). Homológia všetkých buniek sa tak zredukovala na prítomnosť uzavretej vonkajšej membrány tvorenej dvojitou vrstvou fosfolipidov (v archaebaktériách má iné chemické zloženie ako v iných skupinách organizmov), ribozómov a chromozómov - dedičného materiálu v forma molekúl DNA tvoriaca komplex s proteínmi . To, samozrejme, nevyvracia spoločný pôvod všetkých buniek, čo potvrdzuje zhodnosť ich chemického zloženia.
- Bunková teória považovala organizmus za súhrn buniek a životné prejavy organizmu boli rozpustené v súčte životných prejavov jeho základných buniek. Toto ignorovalo integritu organizmu, zákony celku boli nahradené súčtom častí.
- Bunková teória považovala bunku za univerzálny štruktúrny prvok a považovala tkanivové bunky a gaméty, protisty a blastoméry za úplne homológne štruktúry. Použiteľnosť konceptu bunky na protisty je kontroverznou otázkou v bunkovej teórii v tom zmysle, že mnohé komplexné viacjadrové protistové bunky možno považovať za supracelulárne štruktúry. V tkanivových bunkách, zárodočných bunkách a protistách sa prejavuje všeobecná bunková organizácia vyjadrená v morfologickej separácii karyoplazmy vo forme jadra, tieto štruktúry však nemožno považovať za kvalitatívne ekvivalentné, pretože všetky ich špecifické vlastnosti presahujú pojem "bunka". Najmä gaméty zvierat alebo rastlín nie sú len bunkami mnohobunkového organizmu, ale špeciálnou haploidnou generáciou ich životného cyklu, ktorá má genetické, morfologické a niekedy aj environmentálne vlastnosti a podlieha nezávislému pôsobeniu prirodzeného výberu. Takmer všetky eukaryotické bunky majú zároveň nepochybne spoločný pôvod a súbor homológnych štruktúr – cytoskeletálne elementy, ribozómy eukaryotického typu atď.
- Dogmatická bunková teória ignorovala špecifickosť nebunkových štruktúr v tele alebo ich dokonca uznala, ako to urobil Virchow, ako neživé. V tele sa totiž okrem buniek nachádzajú aj mnohojadrové nadbunkové štruktúry (syncýtia, sympplasty) a bezjadrová medzibunková látka, ktorá má schopnosť metabolizovať a je teda živá. Zistiť špecifickosť ich životných prejavov a ich význam pre organizmus je úlohou modernej cytológie. Zároveň sa viacjadrové štruktúry a extracelulárna látka objavujú iba z buniek. Syncytia a sympplasty mnohobunkových organizmov sú produktom fúzie rodičovských buniek a extracelulárna látka je produktom ich sekrécie, to znamená, že vzniká v dôsledku bunkového metabolizmu.
- Problém časti a celku bol metafyzicky vyriešený ortodoxnou bunkovou teóriou: všetka pozornosť bola prenesená na časti organizmu - bunky alebo „elementárne organizmy“.
Celistvosť organizmu je výsledkom prirodzených, materiálnych vzťahov, ktoré sú úplne prístupné výskumu a objavovaniu. Bunky mnohobunkového organizmu nie sú jednotlivci schopní samostatnej existencie (takzvané bunkové kultúry mimo tela sú umelo vytvorené biologické systémy). Samostatnej existencie sú spravidla schopné len tie mnohobunkové bunky, z ktorých vznikajú nové jedince (gaméty, zygoty alebo spóry) a možno ich považovať za samostatné organizmy. Bunka nemôže byť oddelená od svojho prostredia (ako v skutočnosti akékoľvek živé systémy). Zameranie všetkej pozornosti na jednotlivé bunky nevyhnutne vedie k zjednoteniu a mechanickému chápaniu organizmu ako súhrnu častí.
1a. Všetky živé organizmy na Zemi pozostávajú z buniek podobnej štruktúry,
1b. ...chemické zloženie a fungovanie. To hovorí o spoločnom pôvode všetkého života na Zemi.
1. storočie Bunka je základná jednotka:
- štrukturálne (organizmy sa skladajú z buniek)
- funkčné (funkcie tela sa vykonávajú vďaka práci buniek)
- reprodukcia (reprodukcia sa vyskytuje v dôsledku zárodočných buniek).
2a. Všetky nové bunky vznikajú z existujúcich buniek delením.
2b. Rast a vývoj mnohobunkového organizmu nastáva v dôsledku rastu a reprodukcie jednej alebo viacerých rodičovských buniek.
Chlapi
17 storočie:
Háčik otvoril bunky na reze korku.
Leeuwenhoek objavené jednobunkové organizmy (spermie, červené krvinky, nálevníky, baktérie)
19. storočie:
Hnedá objavil jadro v rastlinných bunkách.
Schleiden zistili, že všetky rastlinné bunky majú jadro a dospeli k záveru, že všetky rastliny sú postavené z buniek podobnej štruktúry.
Schwann objavil jadro v živočíšnych bunkách, odvodil prvú bunkovú teóriu (položka 1a).
Virchow doplnil bunkovú teóriu (položka 2a).
Testy
1. Z uvedených formulácií označte pozíciu bunkovej teórie
A) Hnojenie je proces splynutia samčích a samičích gamét
B) Každá nová dcérska bunka vzniká delením materskej bunky
C) Alelické gény končia počas mitózy v rôznych bunkách
D) Vývoj organizmu od okamihu oplodnenia vajíčka až po smrť organizmu sa nazýva ontogenéza
2. Podobnosť stavby a aktivity buniek organizmov rôznych kráľovstiev živej prírody je jedným z ustanovení
A) evolučné teórie
B) bunková teória
B) doktrína ontogenézy
D) zákony dedičnosti
3. Dôkazom príbuznosti všetkých druhov rastlín je
A) bunková štruktúra rastlinných organizmov
B) prítomnosť fosílnych zvyškov
C) vyhynutie niektorých druhov a vznik nových
D) vzťah medzi rastlinami a prostredím
4) Jedno z ustanovení bunkovej teórie
A) keď sa bunky delia, chromozómy sú schopné samoduplikácie
B) nové bunky vznikajú pri delení pôvodných buniek
C) cytoplazma buniek obsahuje rôzne organely
D) bunky sú schopné rastu a metabolizmu
5. Podľa bunkovej teórie k vzniku novej bunky dochádza prostredníctvom
A) metabolizmus
B) delenie pôvodnej bunky
B) rozmnožovanie organizmov
D) vzťah všetkých bunkových organel
6. Ako dôkaz slúži bunková stavba organizmov všetkých kráľovstiev živej prírody, podobnosť stavby buniek a ich chemické zloženie
A) jednota organického sveta
B) jednota živej a neživej prírody
B) vývoj organického sveta
D) pôvod jadrových organizmov z predjadrových organizmov
7. Jednotkou rozmnožovania organizmov je
Jadro
B) cytoplazma
B) bunka
D) tkanina
8. Jednotkou vývoja organizmov je
Jadro
B) chloroplasty
B) mitochondrie
D) bunka
9. Čo slúži ako dôkaz príbuznosti rastlín a živočíchov, jednoty ich pôvodu?
A) bunková štruktúra
B) prítomnosť rôznych tkanín
C) prítomnosť orgánov a orgánových systémov
D) schopnosť vegetatívneho rozmnožovania
10. Bunka obsahuje dedičnú informáciu o vlastnostiach organizmu, preto sa nazýva
A) štrukturálna jednotka živých vecí
B) funkčná jednotka živých vecí
B) genetická jednotka živej veci
D) jednotka rastu
11. Vyjadrenie bunkovej teórie
A) chromozómy sú schopné samoduplikácie
B) bunky sa rozmnožujú delením
C) v cytoplazme bunky sú organely
D) bunky sú schopné mitózy a meiózy
12. Bunka je podľa bunkovej teórie jednotka
A) umelý výber
B) prirodzený výber
B) štruktúra organizmov
D) telesné mutácie
13. Bunková teória zovšeobecňuje predstavy o
A) rozmanitosť organického sveta
B) podobnosť štruktúry všetkých organizmov
B) embryonálny vývoj organizmov
D) jednota živej a neživej prírody
14. "Bunky všetkých organizmov sú podobné štruktúrou, chemickým zložením a metabolizmom." Táto pozícia
A) hypotézy vzniku života
B) bunková teória
B) zákon homologickej série v dedičnej premenlivosti
D) zákon nezávislého rozdelenia génov
15. Ktorá teória ako prvá potvrdila jednotu organického sveta
A) chromozomálne
B) embryogenéza
B) evolučné
D) bunkové
16) Životné procesy vo všetkých organizmoch prebiehajú v bunke, preto sa považuje za jednotku
A) reprodukcia
B) budovy
B) funkčné
D) genetické
17. Ktorá formulácia zodpovedá postaveniu bunkovej teórie
A) Rastlinné bunky majú bunkovú stenu z vlákniny
B) bunky všetkých organizmov majú podobnú štruktúru, chemické zloženie a životnú aktivitu
C) bunky prokaryotov a eukaryotov majú podobnú štruktúru
D) bunky všetkých tkanív vykonávajú podobné funkcie
18. Ktoré z nasledujúcich tvrdení sa týka bunkovej teórie?
A) zygota vzniká počas procesu oplodnenia, splynutím samčích a samičích gamét
B) počas procesu meiózy sa vytvoria štyri dcérske bunky s haploidnou sadou chromozómov
C) bunky sa špecializujú na funkcie, ktoré vykonávajú a tvoria tkanivá, orgány, orgánové systémy
D) Rastlinné bunky sa líšia od živočíšnych v mnohých smeroch
19. Organizmy rastlín, živočíchov, húb a baktérií pozostávajú z buniek - to naznačuje
B) rozmanitosť štruktúry živých organizmov
B) spojenia medzi organizmami a ich prostredím
D) zložitá stavba živých organizmov
20. Svedčí o jednote organického sveta
A) kolobeh látok
B) bunková stavba organizmov
B) vzťah medzi organizmami a prostredím
D) adaptabilita organizmov na prostredie
21. Bunka sa považuje za jednotku rastu a vývoja organizmov, od r
A) má zložitú štruktúru
B) telo sa skladá z tkanív
C) mitózou sa zvyšuje počet buniek v tele
D) gaméty sa podieľajú na pohlavnom rozmnožovaní
22. Podobnosť v stavbe a činnosti buniek organizmov z rôznych kráľovstiev živej prírody naznačuje
A) jednota organického sveta
B) jednota živej a neživej prírody
C) vzťahy organizmov v prírode
D) vzťahy medzi organizmami a ich biotopom
23. Svedčí o jednote organického sveta
A) prítomnosť jadra v bunkách živých organizmov
B) bunková stavba organizmov všetkých kráľovstiev
C) zjednotenie organizmov všetkých kráľovstiev do systematických skupín
D) rozmanitosť organizmov obývajúcich Zem
24. Podľa bunkovej teórie bunky všetkých organizmov
A) má podobné chemické zloženie
B) identické vo vykonávaných funkciách
B) majú jadro a jadierko
D) majú rovnaké organely
25. Nemeckí vedci M. Schleiden a T. Schwann, ktorí zhrnuli myšlienky rôznych vedcov, sformulovali
A) zákon zárodočnej podobnosti
B) chromozomálna teória dedičnosti
B) bunková teória
D) zákon homologického radu
26. V bunke dochádza k syntéze a rozkladu organických látok, preto sa nazýva jednotka
A) budovy
B) životne dôležitá činnosť
B) rast
D) reprodukcia
27. Označte jedno z ustanovení bunkovej teórie
A) Pohlavné bunky vždy obsahujú haploidnú sadu chromozómov
B) Každá gaméta obsahuje jeden gén z každej alely
C) Bunky všetkých organizmov majú diploidnú sadu chromozómov
D) Najmenšia jednotka štruktúry, životnej aktivity a
vývoj organizmov je bunka
28. Podľa akej teórie majú organizmy rôznych kráľovstiev podobné chemické zloženie?
A) chromozomálne
B) evolučné
B) ontogenéza
D) bunkové
29. Čo naznačuje príbuznosť organizmov všetkých kráľovstiev
A) prítomnosť podobných tkanív
B) vývoj od jednoduchého k zložitému
B) bunková štruktúra
D) funkčná úloha v ekosystémoch
30. Ktorá formulácia zodpovedá postaveniu bunkovej teórie?
A) bunky všetkých tkanív vykonávajú podobné funkcie
B) počas procesu meiózy sa vytvoria štyri gaméty s haploidnou sadou chromozómov
C) živočíšne bunky nemajú bunkovú stenu
D) každá bunka vzniká v dôsledku delenia materskej bunky
31. Jedno z tvrdení bunkovej teórie je nasledovné:
A) bunka - základná jednotka dedičnosti
B) bunka – jednotka rozmnožovania a vývoja
C) všetky bunky sa líšia svojou štruktúrou
D) všetky bunky majú rôzne chemické zloženie
32. Prispel k rozvoju bunkovej teórie
A) A.I. Oparin
B) V.I.Vernadsky
B) T. Schwann a M. Schleiden
D) G. Mendel
33. Vzhľadom na to, že výživa, dýchanie a tvorba odpadových látok sa vyskytujú v každej bunke, považuje sa za jednotku
A) rast a rozvoj
B) funkčné
B) genetické
D) stavba tela
34. Podobnosť metabolizmu v bunkách organizmov všetkých kráľovstiev živej prírody je jedným z prejavov teórie
A) chromozomálne
B) bunkové
B) evolučné
D) vznik života
35. Prečo sa bunka považuje za štrukturálnu jednotku živých vecí?
A) prebieha v ňom metabolizmus
B) bunky sú schopné deliť sa a rásť
B) všetky bunky majú podobné chemické zloženie
D) organizmy všetkých kráľovstiev živej prírody pozostávajú z buniek
36. Záver o vzťahu rastlín a živočíchov možno urobiť na základe
A) teória chromozómov
B) génová teória
B) zákon o reťazovom dedičstve
D) bunková teória
37. Podobnosť v štruktúre a fungovaní buniek všetkých organizmov naznačuje
A) príbuznosť organizmov
B) rozvoj voľne žijúcich živočíchov
B) prispôsobivosť organizmov
D) rozmanitosť živej prírody
38. Bunka je jednotkou rastu a vývoja organizmu, od r
A) má jadro
B) uchováva dedičnú informáciu
B) je schopná delenia
D) tkanivá sú tvorené bunkami
39. Prečo sa bunková teória stala jedným z vynikajúcich zovšeobecnení biológie?
A) odhalila mechanizmy výskytu rôznych typov mutácií
B) vysvetlil zákonitosti dedičnosti a premenlivosti
B) stanovil vzťah medzi ontogenézou a fylogenézou
D) podložil jednotu pôvodu všetkého živého
40. Elementárny biologický systém schopný samoreprodukcie a vývoja -
Jadro
B) orgán
B) bunka
D) tkanina
41. Podľa akej teórie majú organizmy rôznych kráľovstiev podobné chemické zloženie?
A) chromozomálne
B) evolučné
B) ontogenéza
D) bunkové
42. Jednotka rastu organizmov -
A) chromozóm
B) tkanina
B) orgán
D) bunka
43. Uveďte jedno z ustanovení bunkovej teórie
A) Somatické bunky obsahujú diploidnú sadu chromozómov
B) Gamety pozostávajú z jednej bunky
B) Prokaryotická bunka obsahuje kruhový chromozóm
D) Bunka - najmenšia jednotka štruktúry a životnej činnosti organizmov
44. Medzi uvedenými formuláciami určite pozíciu bunkovej teórie
A) Alelické gény počas procesu meiózy končia v rôznych zárodočných bunkách
B) Bunky všetkých organizmov sú podobné chemickým zložením a štruktúrou
B) Oplodnenie je proces spojenia samčích a samičích buniek
D) Ontogenéza je vývoj organizmu od okamihu oplodnenia vajíčka až po smrť organizmu
45. Bunka je neoddeliteľnou súčasťou tkanív mnohobunkových rastlín, preto sa považuje za jednotku
A) vývoj
B) rast
B) životne dôležitá činnosť
D) budovy
1) Nové bunky sa tvoria iba z bakteriálnych buniek.
2) Nové bunky vznikajú až v dôsledku delenia pôvodných buniek.
3) Zo starej bunky vznikajú nové bunky
4) Nové bunky vznikajú jednoduchým delením na polovicu.
A2. Ribozóm obsahuje
1) DNA 2) mRNA 3) r-RNA 4) t-RNA
A3. Lyzozómy v bunkách sa tvoria v
1) endoplazmatické retikulum 2) mitochondrie 3) bunkové centrum 4) Golgiho komplex
A4. Na rozdiel od chloroplastov, mitochondrií
1) majú dvojitú membránu 2) majú vlastnú DNA 3) majú grana 4) majú cristae
A5. Akú funkciu plní bunkové centrum v bunke?
1) podieľa sa na delení buniek 2) je správcom dedičných informácií
3) je zodpovedný za biosyntézu proteínov 4) je centrom templátovej syntézy ribozomálnej RNA
A6. Akú funkciu vykonávajú lyzozómy v bunke?
1) štiepiť biopolyméry na monoméry 2) oxidovať glukózu na oxid uhličitý a vodu
3) uskutočniť syntézu organických látok 4) uskutočniť syntézu polysacharidov z glukózy
A7. Prokaryoty sú organizmy, ktorým chýba
1) cytoplazma 2) jadro 3) membrána 4) DNA
A8. Organizmy, ktoré nepotrebujú k životu kyslík, sa nazývajú:
1) anaeróby 2) eukaryoty 3) aeróby 4) prokaryoty
A9. K úplnému rozkladu látok kyslíkom (3. stupeň energetického metabolizmu) dochádza pri:
1) mitochondrie 2) lyzozómy 3) cytoplazma 4) chloroplasty
A10. Súbor reakcií pre biologickú syntézu látok v bunke je
1) Disimilácia 2) Asimilácia 3) Glykolýza 4) Metabolizmus
A11. Organizmy, organické látky z vonkajšieho prostredia, sa nazývajú:
1) Heterotrofy 2) Saprofyty 3) Fototrofy 4) Autotrofy
A12. V bunke dochádza k fotolýze vody
1) mitochondrie 2) lyzozómy 3) chloroplasty 4) endoplazmatické retikulum
A13. Počas fotosyntézy sa v dôsledku toho produkuje kyslík
1) fotolýza vody 2) rozklad oxidu uhličitého 3) rozklad glukózy 4) syntéza ATP
A14. Primárna štruktúra molekuly proteínu, určená nukleotidovou sekvenciou mRNA,
vytvorené v procese
1) translácia 2) transkripcia 3) reduplikácia 4) denaturácia
A15. Úsek DNA, ktorý kóduje informácie o sekvencii aminokyselín v primárnej časti
proteínová štruktúra sa nazýva:
1) gén 2) triplet 3) nukleotid 4) chromozóm
A16. Proces delenia somatických buniek so zachovaním diploidnej sady chromozómov je
1) Transkripcia 2) Preklad 3) Reprodukcia 4) MitózaA17. Ktorý triplet na DNA zodpovedá kodónu UGC na mRNA?
1) TGC 2) AGC 3) TCG 4) ACG
A18. K deštrukcii jadrového obalu a vytvoreniu štiepneho vretienka dochádza v
1) Anafáza 2) Telofáza 3) Profáza 4) Prometafáza
A19. K duplikácii všetkých organel dochádza v
1) Anafáza 2) Telofáza 3) Interfáza 4) Metafáza
V úlohách B1-B2 vyberte tri správne odpovede zo šiestich navrhnutých. Odpoveď napíšte do formulára
postupnosti čísel. 2 body za správne splnenú úlohu
V 1. Z navrhnutých charakteristík vyberte tie, ktoré sa týkajú mitochondrií
1) Obsahuje DNA 4) Reguluje všetky procesy syntézy bielkovín, metabolizmu a energie
2) Podieľať sa na syntéze bielkovín 5) Syntetizovať organické látky z anorganických
3) Prekrytá dvoma membránami 6) Vnútorná membrána má výbežky - cristae
AT 2. Autotrofy verzus heterotrofy
1) Syntetizovať organické látky 4) Využívať slnečnú energiu
2) Absorbujte organické látky zvonku 5) Obsahujú chloroplasty
3) Živí sa mŕtvymi organizmami 6) Existuje na živých organizmoch
Odpoveď
Od objavenia buniek až po sformulovanie modernej pozície bunkovej teórie uplynulo takmer 400 rokov. Bunku prvýkrát preskúmal prírodovedec z Anglicka v roku 1665. Keď si všimol bunkové štruktúry na tenkej časti korku, dal im názov bunky.
So svojím primitívnym mikroskopom Hooke ešte nemohol preskúmať všetky znaky, ale ako sa zlepšovali optické prístroje a objavovali sa techniky na farbenie prípravkov, vedci sa čoraz viac ponorili do sveta jemných cytologických štruktúr.
Ako vznikla bunková teória?
K prelomovému objavu, ktorý ovplyvnil ďalší priebeh výskumu a súčasné postavenie bunkovej teórie, došlo v 30. rokoch 19. storočia. Scot R. Brown, ktorý študoval rastlinný list pomocou svetelného mikroskopu, objavil podobné zaoblené zhutnenia v rastlinných bunkách, ktoré neskôr nazval jadrá.
Od tohto momentu sa objavila dôležitá črta pre porovnávanie štruktúrnych jednotiek rôznych organizmov medzi sebou, čo sa stalo základom pre závery o jednote pôvodu živých vecí. Nie nadarmo aj moderné stanovisko bunkovej teórie obsahuje odkaz na tento záver.
Otázku pôvodu buniek nastolil v roku 1838 nemecký botanik Matthias Schleiden. Počas masívneho štúdia rastlinného materiálu poznamenal, že prítomnosť jadier je povinná vo všetkých živých rastlinných tkanivách.
Jeho krajan zoológ Theodor Schwann urobil rovnaké závery ohľadom tkanív zvierat. Po preštudovaní Schleidenovho diela a porovnaní mnohých rastlinných a živočíšnych buniek dospel k záveru: napriek ich rôznorodosti majú všetky spoločnú vlastnosť – vytvorené jadro.
Bunková teória Schwanna a Schleidena
Po zhromaždení dostupných faktov o bunke T. Schwann a M. Schleiden predložili hlavný postulát: všetky organizmy (rastliny a zvieratá) pozostávajú z buniek, ktoré majú podobnú štruktúru.
V roku 1858 bol urobený ďalší doplnok k bunkovej teórii. dokázal, že telo rastie zvyšovaním počtu buniek delením pôvodných materských. Zdá sa nám to zrejmé, ale na tie časy bol jeho objav veľmi pokročilý a moderný.
V tom čase bolo súčasné postavenie Schwannovej bunkovej teórie v učebniciach formulované takto:
- Všetky tkanivá živých organizmov majú bunkovú štruktúru.
- Živočíšne a rastlinné bunky vznikajú rovnakým spôsobom (bunkové delenie) a majú podobnú štruktúru.
- Telo sa skladá zo skupín buniek, z ktorých každá je schopná samostatného života.
Tým, že sa bunková teória stala jedným z najdôležitejších objavov 19. storočia, položila základ pre myšlienku jednoty pôvodu a zhody evolučného vývoja živých organizmov.
Ďalší rozvoj cytologických poznatkov
Zlepšenie výskumných metód a zariadení umožnilo vedcom výrazne prehĺbiť svoje znalosti o štruktúre a fungovaní buniek:
- je dokázaná súvislosť medzi štruktúrou a funkciou tak jednotlivých organel, ako aj buniek ako celku (špecializácia cytoštruktúr);
- každá bunka jednotlivo preukazuje všetky vlastnosti vlastné živým organizmom (rastie, rozmnožuje sa, vymieňa si hmotu a energiu s prostredím, je v tej či onej miere mobilná, prispôsobuje sa zmenám atď.);
- organely nemôžu samostatne vykazovať takéto vlastnosti;
- zvieratá, huby a rastliny majú organely, ktoré sú identické v štruktúre a funkcii;
- Všetky bunky v tele sú vzájomne prepojené a pracujú harmonicky a vykonávajú zložité úlohy.
Vďaka novým objavom sa spresnili a doplnili ustanovenia teórie Schwanna a Schleidena. Moderný vedecký svet využíva rozšírené postuláty základnej teórie v biológii.
V literatúre môžete nájsť rôzny počet postulátov modernej bunkovej teórie; najúplnejšia verzia obsahuje päť bodov:
- Bunka je najmenší (elementárny) živý systém, základ pre štruktúru, reprodukciu, vývoj a životnú činnosť organizmov. Nebunkové štruktúry nemožno nazvať živými.
- Bunky sa objavujú výlučne rozdelením existujúcich.
- Chemické zloženie a štruktúra štruktúrnych jednotiek všetkých živých organizmov sú podobné.
- Mnohobunkový organizmus sa vyvíja a rastie delením jednej/niekoľkých pôvodných buniek.
- Podobná bunková štruktúra organizmov obývajúcich Zem naznačuje jediný zdroj ich pôvodu.
Pôvodné a moderné ustanovenia bunkovej teórie majú veľa podobností. Hĺbkové a rozšírené postuláty odrážajú súčasnú úroveň vedomostí o štruktúre, živote a interakcii buniek.
