Достижения шванн и шлейден в биологии. Клеточная теория Шлейдена и Шванна,ее значение для развития биологии
В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра.
ШЛЕЙДЕН, МАТТИАС ЯКОБ (Schleiden, Matthias Jakob) (1804–1881), немецкий ботаник. Родился 5 апреля 1804 в Гамбурге. Изучал право в Гейдельберге, ботанику и медицину в университетах Гёттингена, Берлина и Йены. Профессор ботаники Йенского университета (1839–1862), с 1863 – профессор антропологии Дерптского университета (Тарту). Основное направление научных исследований – цитология и физиология растений. В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра. Ученый полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой. Исследования Шлейдена способствовали созданию Т.Шванном клеточной теории. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре. Среди наиболее известных трудов ученого – Основы ботаники (Grundzge der Botanik, 1842–1843). Умер Шлейден во Франкфурте-на-Майне 23 июня 1881.
(Ответы в конце теста)
А1. Какая наука классифицирует организмы на основе их родства?
1) экология
2) систематика
3) морфология
4) палеонтология
А2. Какую теорию сформулировали немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн?
1) эволюции
2) хромосомную
3) клеточную
4) онтогенеза
А3. Запасным углеводом в животной клетке является
1) крахмал
2) гликоген
4) целлюлоза
А4. Сколько хромосом в половых клетках плодовой мухи дрозофилы, если в её соматических клетках содержится 8 хромосом?
А5. Встраивание своей нуклеиновой кислоты в ДНК клетки-хозяина осуществляют
1) бактериофаги
2) хемотрофы
3) автотрофы
4) цианобактерии
А6. Половое размножение организмов эволюционно более прогрессивно, так как оно
1) способствует их широкому распространению в природе
2) обеспечивает быстрое увеличение численности
3) способствует появлению большого разнообразия генотипов
4) сохраняет генетическую стабильность вида
А7. Как называют особей, образующих один сорт гамет и не дающих расщепления признаков в потомстве?
1) мутантными
2) гетерозисными
3) гетерозиготными
4) гомозиготными
А8. Как обозначаются генотипы особей при дигибридном скрещивании?
А9. Все листья одного растения имеют одинаковый генотип, но могут различаться по
1) числу хромосом
2) фенотипу
3) генофонду
4) генетическому коду
А10. Какие бактерии улучшают азотное питание растений?
1) брожения
2) клубеньковые
3) уксуснокислые
А11. Подземный побег отличается от корня наличием у него
2) зоны роста
3) сосудов
А12. Растения отдела покрытосеменных, в отличие от голосеменных,
1) имеют корень, стебель, листья
2) имеют цветок и плод
3) размножаются семенами
4) выделяют в атмосферу кислород в процессе фотосинтеза
А13. У птиц, в отличие от пресмыкающихся,
1) непостоянная температура тела
2) покров из рогового вещества
3) постоянная температура тела
4) размножение яйцами
А14. Какая группа тканей обладает свойствами возбудимости и сократимости?
1) мышечная
2) эпителиальная
3) нервная
4) соединительная
А15. Основная функция почек у млекопитающих животных и человека – удаление из организма
2) лишнего сахара
3) продуктов обмена веществ
4) непеpеваpенных остатков
А16. Фагоциты человека способны
1) захватывать чужеродные тела
2) вырабатывать гемоглобин
3) участвовать в свёртывании крови
4) переносить антигены
А17. Пучки длинных отростков нейронов, покрытые соединительнотканной оболочкой и расположенные вне центральной нервной системы, образуют
2) мозжечок
3) спинной мозг
4) кору больших полушарий
А18. Какой витамин следует включить в рацион человека, чтобы не заболеть цингой?
А19. К какому критерию вида следует отнести область распространения в тундре северного оленя?
1) экологическому
2) генетическому
3) морфологическому
4) географическому
А20. Примером межвидовой борьбы за существование служат отношения между
1) взрослой лягушкой и головастиком
2) бабочкой капустницей и ее гусеницей
3) дроздом певчим и дроздом рябинником
4) волками одной стаи
А21. Ярусное расположение растений в лесу служит приспособлением к
1) перекрестному опылению
2) защите от ветра
3) использованию энергии света
4) уменьшению испарения воды
А22. Какой из факторов эволюции человека имеет социальную природу?
1) членораздельная речь
2) изменчивость
3) естественный отбор
4) наследственность
А23. Каков характер взаимоотношений организмов разных видов, нуждающихся в одинаковых пищевых ресурсах?
1) хищник – жертва
3) конкуренция
4) взаимопомощь
А24. В биогеоценозе заливного луга к редуцентам относят
1) злаки, осоки
2) бактерии и грибы
3) мышевидных грызунов
4) растительноядных насекомых
А25. К глобальным изменениям в биосфере может привести
1) увеличение численности отдельных видов
2) опустынивание территорий
3) выпадение обильных осадков
4) смена одного сообщества другим
А26. Какой процент нуклеотидов с цитозином содержит ДНК, если доля её адениновых нуклеотидов составляет 10% от общего числа?
А27. Выберите правильную последовательность передачи информации в процессе синтеза белка в клетке.
1) ДНК → информационная РНК → белок
2) ДНК → транспортная РНК → белок
3) рибосомальная РНК → транспортная РНК → белок
4) рибосомальная РНК → ДНК → транспортная РНК → белок
А28. При дигибридном скрещивании и независимом наследовании признаков у родителей с генотипами ААBb и aabb в потомстве наблюдается расщепление в соотношении
А29. В селекции растений чистые линии получают путем
1) перекрестного опыления
2) самоопыления
3) экспериментального мутагенеза
4) межвидовой гибридизации
А30. Пресмыкающихся считают настоящими наземными позвоночными животными, так как они
1) дышат атмосферным кислородом
2) размножаются на суше
3) откладывают яйца
4) имеют легкие
А31. Углеводы в организме человека откладываются в запас в
1) печени и мышцах
2) подкожной клетчатке
3) поджелудочной железе
4) стенках кишечника
А32. Отделение слюны, возникающее при раздражении рецепторов ротовой полости, − это рефлекс
1) условный, требующий подкрепления
2) безусловный, передающийся по наследству
3) возникший в течение жизни человека и животного
4) индивидуальный для каждого человека
А33. Среди перечисленных примеров ароморфозом является
1) плоская форма тела у ската
2) покровительственная окраска у кузнечика
3) четырёхкамерное сердце у птиц
А34. Биосфера – открытая экосистема, так как она
1) состоит из множества разнообразных экосистем
2) оказывается под влиянием антропогенного фактора
3) включает все сферы земли
4) постоянно использует солнечную энергию
Ответом к заданиям этой части (В1–В8) является последовательность букв или цифр.
В заданиях В1–В3 выберите три верных ответа из шести, выбранные цифры запишите в таблицу.
В1. Биологическое значение мейоза заключается в
1) предотвращении удвоения числа хромосом в новом поколении
2) образовании мужских и женских гамет
3) образовании соматических клеток
4) создании возможностей возникновения новых генных комбинаций
5) увеличении числа клеток в организме
6) кратном увеличении набора хромосом
В2. Какова роль поджелудочной железы в организме человека?
1) участвует в иммунных реакциях
2) образует клетки крови
3) является железой смешанной секреции
4) образует гормоны
5) выделяет желчь
6) выделяет пищеварительные ферменты
В3. К факторам эволюции относят
1) кроссинговер
2) мутационный процесс
3) модификационную изменчивость
4) изоляцию
5) многообразие видов
6) естественный отбор
При выполнении заданий В4−В6 установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.
В4. Установите соответствие между признаком растения и отделом, для которого он характерен.
В5. Установите соответствие между особенностью строения и функции головного мозга человека и его отделом.
В6. Установите соответствие между характером мутации и её видом.
При выполнении заданий В7–В8 установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий. Запишите в таблицу буквы выбранных ответов.
В7. Установите последовательность процессов, происходящих в интерфазной клетке.
А) на одной из цепей ДНК синтезируется иРНК
Б) участок молекулы ДНК под воздействием ферментов расщепляется на две цепи
В) иРНК перемещается в цитоплазму
Г) на иРНК, служащей матрицей, происходит синтез белка
В8. Установите, в какой хронологической последовательности появились на Земле основные группы растений.
А) зеленые водоросли
Б) хвощевидные
В) семенные папоротники
Г) риниофиты
Д) голосеменные
Ответ | Ответ |
||
Ответ | Ответ |
||
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Курганский базовый медицинский колледж»
Выполнила:
Студенка 191 группы
Специальность «Акушерское дело»
Махова М.С.
Проверила:
Сарсенова А.Б.
преподаватель биологии
«____»_____________
Оценка:_____
Курган, 2016
Клеточная теория- одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.
Клеточная теория - основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. МаттиасШлейдени Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838 г.). Рудольф Вирхов позднее (1855 г.) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка происходит от другой клетки).
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Клеточная теория неоднократно дополнялась и редактировалась.
Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна
Создатели теории так сформулировали её основные положения:
v Все животные и растения состоят из клеток.
v Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.
v Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.
Основные положения современной клеточной теории.
ü Клетка - это элементарная, функциональная единица строения всего живого. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом (кроме вирусов, которые не имеют клеточного строения).
ü Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.
ü Клетки всех организмов гомологичны.
ü Клетка происходит только путём деления материнской клетки.
Развитие клеточной теории во второй половине XIX века.
С 1840-х годов XIX века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки - цитологию.
Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на протистов (простейших)(инфузория туфилька), которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).
В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.
В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию образования клеток из бесструктурного вещества (цитобластемы). Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. В опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.
Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремаком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма.
В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858).
Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:
· Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова закрепили отказ от теории цитобластемыШлейдена и Шванна, привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки.
· Вирхов направил развитие клеточной теории по пути чисто механистической трактовки организма.
· Вирхов возводил клетки в степень самостоятельного существа, вследствие чего организм рассматривался не как целое, а просто как сумма клеток.
Клеточная теория XX века
Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки - с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.
Российскому физиологу Ивану Павлову принадлежит сравнение науки со стройкой, где знания, как кирпичики, создают фундамент системы. Так и клеточную теорию с ее основателями - Шлейденом и Шванном - разделяют множество натуралистов и ученых, их последователей. Один из творцов теории клеточного строения организмов Р. Вирхов однажды сказал: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Именно о совместном труде этих двух учёных и пойдёт речь в статье. О клеточной теории Шлейдена и Шванна.
Матиас Якоб Шлейден
В возрасте двадцати шести лет юный юрист Матиас Шлейден (1804-1881) решил изменить свою жизнь, чем совсем не порадовал семью. Бросив адвокатскую практику, он переводится на медицинский факультет Гейдельбергского университета. А уже в 35 лет становится профессором кафедры ботаники и физиологии растений Йенского университета. Свою задачу Шлейден видел в разгадке механизма размножения клеток. В своих работах он верно выделил главенство ядра в процессах размножения, но не видел сходства в строении клеток растений и животных.
В статье «К вопросу о растениях» (1844) он доказывает общность в строении всех независимо от места их расположения. Рецензию к его статье пишет немецкий физиолог Иоганн Мюллер, ассистентом которого в тот период был Теодор Шванн.
Несостоявшийся священник
Теодор Шванн (1810-1882) учился на философском факультете Боннского университета, так как считал именно это направление наиболее близким к своей мечте - стать священником. Однако интерес к естествознанию был настолько силен, что окончил Теодор университет уже на факультете медицинском. упомянутого И. Мюллера, за пять лет он совершил открытий столько, что хватило бы на нескольких ученых. Это и обнаружение в желудочном соке пепсина, и оболочки нервных волокон. Именно он доказал непосредственное участие дрожжевых грибов в процессе брожения.
Соратники
Научное сообщество тогдашней Германии не было слишком большим. Поэтому встреча немецких ученых Шлейдена и Шванна была предрешена. Состоялась она в кафе в один из обеденных перерывов, в 1838 году. Будущие соратники обсуждали свои работы. Матиас Шлейден с Теодором Шванном поделился своей находкой распознавания клеток по ядрам. Повторив опыты Шлейдена, Шванн изучает клетки животного происхождения. Они много общаются и становятся друзьями. И уже через год появляется совместный труд «Микроскопические исследования о сходстве в строении и развитии элементарных единиц животного и растительного происхождения», который и сделал Шлейдена и Шванна основателями учения о клетке, ее строении и жизнедеятельности.
Теория о клеточном строении
Главный постулат, который отражали работы Шванна и Шлейдена,- это то, что жизнь находится в клетке всех живых организмов. Работы еще одного немца - патологоанатома Рудольфа Вирхова - в 1858 году окончательно вносят ясность в Именно он дополнил работы Шлейдена и Шванна новым постулатом. «Всякая клетка от клетки»,- поставил он точку в вопросах самозарождения жизни. многие считают соавтором, и некоторые источники употребляют высказывание "клеточная теория Шванна, Шлейдена и Вирхова".
Современное учение о клетке
Сто восемьдесят лет, прошедшие с того момента, добавили экспериментальных и теоретических знаний о живых существах, но основой так и осталась клеточная теория Шлейдена и Шванна, основные постулаты которой следующие:
Точка бифуркации
Теория немецких ученых Матиаса Шлейдена и Теодора Шванна стала переломным моментом в развитии науки. Все отрасли знаний - гистология, цитология, молекулярная биология, анатомия патологий, физиология, биохимия, эмбриология, эволюционное учение и многие другие - получили мощный толчок в развитии. Теория, дающая новое понимание во взаимодействиях внутри живой системы, открыла новые горизонты для ученых, которые тут же ими воспользовались. Россиянин И. Чистяков (1874) и польско-немецкий биолог Э. Страсбургер (1875) раскрывают механизм митотического (бесполого) деления клеток. Следуют открытие хромосом в ядре и их роли в наследственности и изменчивости организмов, расшифровка процесса репликации и трансляции ДНК и ее роли в биосинтезе белка, энергетического и пластического обмена в рибосомах, гаметогенеза и образования зиготы.
Все эти открытия кирпичиками входят в здание науки о клетке как структурной единице и основе всего живого на планете Земля. Отрасли знаний, фундамент которой был заложен открытиями друзей и соратников, каковыми были немецкие ученые Шлейден и Шванн. Сегодня на вооружении биологов электронные микроскопы с разрешаемостью в десятки и сотни раз и сложнейший инструментарий, методы радиационного маркирования и изотопного облучения, технологии генного моделирования и искусственная эмбриология, но клетка все еще остается самой загадочной структурой жизни. Все новые и новые открытия о ее структуре и жизнедеятельности приближают научный мир к крыше этого здания, но никто не предскажет, закончится ли его строительство и когда. А пока здание не достроено, и все мы ждём новых открытий.
В родном городе он окончил гимназию, а в 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, намереваясь посвятить себя адвокатской деятельности. Несмотря на то, что учебу закончил с отличием, юристом он не стал.
Затем в Геттингенском университете Шлейден изучал философию и медицину. В конце концов, он заинтересовался биологическими науками, посвятив себя физиологии и ботанике. Первый труд о растениях он опубликовал в возрасте 33 лет.
В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра. Он полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой. Несмотря на свою ошибочность, эта теория имела положительное значение, т.к. привлекла внимание исследователей к изучению строения клетки и ядра.
Именно тогда совместно с зоологом Теодором Шванном Шлейден занялся микроскопическими исследованиями, которые привели ученых к разработке клеточной теории строения организмов.
В 1839 г. в Иенском университете Шлейден получил степень доктора философии.
Степень доктора медицины он получил в 1843 г. в Тюбингенском университете, а с 1863 г. состоял профессором фитохимии (науки о химических процессах в живых растениях) и антропологии в Дерпте, а также вел научную работу в Дрездене, Висбадене и Франкфурте.
С 1840 по 1862 г. был профессором ботаники в Йене, в 1863 г. был приглашен читать антропологию и растительную химию в Дерпте, но уже в 1864 г. отказался от этой должности и жил большей частью в Дрездене и Висбадене. Блестяще и многосторонне образованный, превосходно владевший пером, беспощадный в критике и полемике, кантианец Шлейден восстал против господствовавших тогда в ботанике направлений, узкого систематически-номенклатурного и спекулятивного, натурфилософского. Представителей 1-го направления он называл собирателями сена и не меньше критиковал ни на чем не основанные фантазии натурфилософов. Шлейден требует, чтобы ботаника стояла на той же высоте, как физика и химия, метод ее должен быть индуктивный, с натурфилософскими измышлениями она не должна иметь ничего общего; в основание морфологии растений должно быть положено изучение истории развития форм и органов, их генезиса и метаморфоз, а не простое перечисление органов явнобрачных растений; естественная система растений будет правильно понята лишь тогда, когда будут изучаться не только высшие растения, но и, главным образом, низшие (водоросли и грибы). Обе эти идеи Шлейдена быстро распространились среди ботаников и принесли благотворнейшие результаты. Шлейден - один из главнейших ботанических реформаторов и основателей новой (научной) ботаники. В своих трудах он блестяще опроверг старое направление и представил для ботаники столько задач, что их можно было решить не одному человеку, а целому поколению наблюдателей и мыслителей. Способности Шлейдена, как писателя, содействовали успеху его популярных сочинений, некоторые из которых выдержали несколько изданий и были переведены на русский язык: «Die Pflanze und Ihr Leben» (1 изд., Лейпциг, 1847; русский перевод «Растение и его жизнь»); «Studien» (русский перевод «Этюды», 1860); «Das meer» (русский перевод «Море», 1867); «Für Baum und Wald» (1870, русский перевод «Дерево и лес»); «Die Rose» (1873); «Das Salz» (1875) и т. д.
Будучи прогрессивным ученым, Шлейден принимал активное участие в общественной жизни. Он опубликовал много научно-популярных работ. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре. Среди наиболее известных трудов ученого - книга «Основы ботаники» («Grundzge der Botanik», 1842-1843), ознаменовавшая собой появление современной научной ботаники. Именно Шлейден, благодаря своим открытиям в области физиологии растений, положил начало дискуссии между биологами, продолжавшейся свыше 20 лет.
Ученые не хотели признавать справедливость взглядов Шлейдена. В качестве аргумента против представленных им фактов был выдвинут упрек, что его прежние работы по ботанике содержали ошибки и не давали убедительных доказательств теоретических обобщений. Шлейден опубликовал ряд трудов по физиологии и анатомии растений. В книге «Данные о фитогенезе» в разделе о происхождении растений Шлейден представил свою теорию возникновения потомства клеток из материнской клетки. Работа Шлейдена подтолкнула Теодора Шванна заняться длительными и тщательными микроскопическими исследованиями, которые доказали единство клеточного строения всего органического мира. Труд ученого под заглавием «Растение и его жизнь» был опубликован в 1850 г. в Лейпциге.
Главный труд Шлейдена «Основы научной ботаники в двух томах» был опубликован в 1842-1843 г. в Лейпциге и оказал огромное влияние на реформу морфологии растений на основе онтогенеза. Онтогенез различает в развитии отдельного организма три периода:
образование половых клеток, т.е. доэмбриональный период, ограничивающийся образованием яйцеклеток и сперматозоидов;
эмбриональный период – от начала деления яйцеклетки до рождения индивида;
послеродовой период – от рождения индивида до его смерти.
В конце своей жизни Шлейден оставил ботанику и занялся антропологией, т.е. наукой о различиях во внешнем виде, строении и деятельности организмов отдельных человеческих групп во времени и пространстве.
