) täiendas seda kõige olulisema sättega (iga lahter pärineb teisest lahtrist).

Schleiden ja Schwann, võttes kokku olemasolevaid teadmisi raku kohta, tõestasid, et rakk on iga organismi põhiüksus. Loomarakkudel, taimedel ja bakteritel on sarnane struktuur. Hiljem said need järeldused aluseks organismide ühtsuse tõestamisel. T. Schwann ja M. Schleiden tõid teadusesse raku põhikontseptsiooni: väljaspool rakke pole elu. Rakuteooriat täiendati ja muudeti iga kord.

Schleiden-Schwanni rakuteooria sätted

1. Kõik loomad ja taimed koosnevad rakkudest.
2. Taimed ja loomad kasvavad ja arenevad läbi uute rakkude moodustumise.
3. Rakk on elu väikseim üksus ja kogu organism on rakkude kogum.

Kaasaegse rakuteooria põhisätted

1. Rakk on elu elementaarne üksus; väljaspool rakku pole elu.
2. Rakk on ühtne süsteem, see sisaldab paljusid looduslikult omavahel seotud elemente, mis kujutavad endast terviklikku moodustist, mis koosneb konjugeeritud funktsionaalsetest üksustest – organoididest.
3. Kõikide organismide rakud on homoloogsed.
4. Rakk tekib ainult emaraku jagunemisel, pärast selle geneetilise materjali kahekordistamist.
5. Mitmerakuline organism on kompleksne süsteem, mis koosneb paljudest rakkudest, mis on ühendatud ja integreeritud üksteisega ühendatud kudede ja elundite süsteemidesse.
6. Mitmerakuliste organismide rakud on totipotentsed.

Rakuteooria lisasätted

Rakuteooria täielikumaks kooskõlla viimiseks kaasaegse rakubioloogia andmetega täiendatakse ja laiendatakse sageli selle sätete loetelu. Paljudes allikates on need lisasätted erinevad, nende komplekt on üsna meelevaldne.

1. Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud on erineva keerukusega süsteemid ega ole üksteisega täielikult homoloogsed (vt allpool).
2. Rakkude jagunemise ja organismide paljunemise aluseks on päriliku informatsiooni – nukleiinhappemolekulide ("iga molekul molekulist") kopeerimine. Geneetilise järjepidevuse sätted kehtivad mitte ainult raku kui terviku, vaid ka mõne selle väiksema komponendi – mitokondrite, kloroplastide, geenide ja kromosoomide suhtes.
3. Mitmerakuline organism on uus süsteem, kompleksne kogum paljudest rakkudest, mis on ühendatud ja integreeritud kudede ja elundite süsteemi, mis on omavahel ühendatud keemiliste, humoraalsete ja närviliste teguritega (molekulaarne regulatsioon).
4. Mitmerakulised rakud on totipotentsed, see tähendab, et neil on antud organismi kõigi rakkude geneetiline potentsiaal, nad on geneetiliselt informatsioonilt samaväärsed, kuid erinevad üksteisest erinevate geenide erineva ekspressiooni (töö) poolest, mis toob kaasa nende morfoloogilise ja funktsionaalse mitmekesisuse. - eristamisele.

Ajalugu

17. sajandil

Link ja Moldenhower tuvastavad, et taimerakkudel on iseseisvad seinad. Selgub, et rakk on omamoodi morfoloogiliselt isoleeritud struktuur. 1831. aastal tõestab Mol, et isegi näiliselt mitterakulised taimestruktuurid, nagu põhjaveekihid, arenevad rakkudest.

Meyen kirjeldab teoses "Phytotomy" (1830) taimerakke, mis "on kas üksikud, nii et iga rakk on eraldiseisev isend, nagu on leitud vetikatest ja seentest, või, moodustades paremini organiseeritud taimi, on need ühendatud enam-vähem olulisteks massid. Meyen rõhutab iga raku ainevahetuse sõltumatust.

1831. aastal kirjeldab Robert Brown tuuma ja viitab sellele, et see on taimeraku püsiv osa.

Purkinje kool

1801. aastal võttis Vigia kasutusele loomsete kudede mõiste, kuid ta eraldas kuded anatoomilise preparaadi alusel ega kasutanud mikroskoopi. Loomsete kudede mikroskoopilise struktuuri ideede arenemine on seotud eelkõige Purkinje uurimistööga, kes asutas oma kooli Breslaus.

Purkinje ja tema õpilased (eriti tuleb ära märkida G. Valentin) paljastasid esimesel ja kõige üldisemal kujul imetajate (ka inimese) kudede ja elundite mikroskoopilise ehituse. Purkinje ja Valentin võrdlesid üksikuid taimerakke konkreetsete mikroskoopiliste loomsete kudede struktuuridega, mida Purkinje nimetas kõige sagedamini "seemneteks" (tema koolis kasutati mõne loomastruktuuri kohta mõistet "rakk").

1837. aastal pidas Purkinje Prahas loenguid. Nendes andis ta ülevaate oma tähelepanekutest maonäärmete, närvisüsteemi jm ehituse kohta. Tema aruandele lisatud tabelis olid selged kujutised mõnedest loomsete kudede rakkudest. Sellegipoolest ei suutnud Purkinje taimerakkude ja loomarakkude homoloogiat tuvastada:

• esiteks mõistis ta terade all kas rakke või rakutuumi;
• teiseks mõisteti mõistet "rakk" siis sõna-sõnalt kui "seintega piiratud ruumi".

Purkinje võrdles taimerakke ja loomade "seemneid" analoogia, mitte nende struktuuride homoloogia (mõistes mõisteid "analoogia" ja "homoloogia" tänapäevases tähenduses) mõttes.

Mülleri koolkond ja Schwanni looming

Teine kool, kus uuriti loomsete kudede mikroskoopilist struktuuri, oli Johannes Mülleri labor Berliinis. Müller uuris dorsaalse stringi (akordi) mikroskoopilist ehitust; tema õpilane Henle avaldas uurimuse sooleepiteeli kohta, milles kirjeldas selle erinevaid tüüpe ja nende rakulist struktuuri.

Siin viidi läbi Theodor Schwanni klassikalised uuringud, mis panid aluse rakuteooriale. Schwanni loomingut mõjutasid tugevalt Purkinje ja Henle koolkond. Schwann leidis õige põhimõtte taimerakkude ja loomade elementaarsete mikroskoopiliste struktuuride võrdlemiseks. Schwann suutis kindlaks teha homoloogia ja tõestada vastavust taimede ja loomade elementaarsete mikroskoopiliste struktuuride struktuuri ja kasvu osas.

Tuuma tähtsus Schwanni rakus oli ajendatud Matthias Schleideni uurimistööst, kes 1838. aastal avaldas teose Materials on Phytogenesis. Seetõttu nimetatakse Schleideni sageli rakuteooria kaasautoriks. Rakuteooria põhiidee – taimerakkude ja loomade elementaarstruktuuride vastavus – oli Schleidenile võõras. Ta sõnastas struktuurita ainest uute rakkude moodustumise teooria, mille kohaselt esiteks kondenseerub tuum kõige väiksemast granulaarsusest ning selle ümber tekib tuum, mis on raku endine (tsütoblast). See teooria põhines aga ebaõigetel faktidel.

1838. aastal avaldas Schwann 3 esialgset aruannet ja 1839. aastal ilmus tema klassikaline teos “Mikroskoopilised uuringud loomade ja taimede struktuuri ja kasvu vastavusest”, mille pealkirjas oli raku põhiidee. teooria on väljendatud:

• Raamatu esimeses osas uurib ta nookordi ja kõhre ehitust, näidates, et nende elementaarstruktuurid – rakud arenevad ühtemoodi. Lisaks tõestab ta, et ka loomaorganismi teiste kudede ja elundite mikroskoopilised struktuurid on rakud, mis on üsna võrreldavad kõhre- ja kõõlusrakkudega.
• Raamatu teises osas võrreldakse taime- ja loomarakke ning näidatakse nende vastavust.
• Kolmandas osas arendatakse teoreetilisi sätteid ja sõnastatakse rakuteooria põhimõtted. Just Schwanni uurimustöö vormistas rakuteooria ning tõestas (tollaste teadmiste tasemel) loomade ja taimede elementaarstruktuuri ühtsust. Schwanni peamine viga oli tema arvamus Schleideni järgides rakkude tekkimise võimalusest struktuurita mitterakulisest ainest.

Rakuteooria areng 19. sajandi teisel poolel

Alates 19. sajandi 1840. aastatest on rakuteooria olnud kogu bioloogia tähelepanu keskpunktis ja on kiiresti arenenud, muutudes iseseisvaks teadusharuks - tsütoloogiaks.

Rakuteooria edasiseks arendamiseks oli oluline selle laiendamine protistidele (algloomadele), keda tunnistati vabalt elavateks rakkudeks (Siebold, 1848).

Sel ajal muutub raku koostise idee. Selgitatakse varem raku kõige olulisemaks osaks tunnistatud rakumembraani sekundaarset tähtsust ning tuuakse protoplasma (tsütoplasma) ja raku tuuma (Mol, Cohn, LS Tsenkovsky, Leydig, Huxley) tähtsus. esiplaanile, mis leidis väljenduse M. Schulze 1861. aastal antud raku definitsioonis:

Rakk on protoplasma tükk, mille sees on tuum.

1861. aastal esitas Brucco teooria raku keeruka struktuuri kohta, mida ta määratleb kui "elementaarorganismi", selgitab Schleideni ja Schwanni edasi arendatud struktuurita ainest (tsütoblasteem) rakkude moodustumise teooriat. Leiti, et uute rakkude moodustumise meetod on rakkude jagunemine, mida Mole uuris esmalt niitvetikatel. Botaanilise materjali tsütoblasteemia teooria ümberlükkamisel mängisid olulist rolli Negeli ja N. I. Zhele uuringud.

Koerakkude jagunemise loomadel avastas 1841. aastal Remak. Selgus, et blastomeeride killustumine on järjestikuste jagunemiste jada (Bishtyuf, N. A. Kelliker). Rakkude jagunemise universaalse leviku idee kui uute rakkude moodustamise viisi on R. Virchow fikseerinud aforismi kujul:

"Omnis cellula ex cellula".
Iga rakk rakust.

Rakuteooria arengus 19. sajandil tekivad teravad vastuolud, mis peegeldavad mehhanistliku looduskäsituse raames välja kujunenud rakuteooria kahetist olemust. Juba Schwannis püütakse organismi pidada rakkude summaks. Seda suundumust arendab eriti Virchow "Cellular Pathology" (1858).

Virchowi tööl oli rakuteaduse arengule mitmetähenduslik mõju:

• Ta laiendas rakuteooriat patoloogia valdkonda, mis aitas kaasa rakuõpetuse universaalsuse tunnustamisele. Virchowi tööd kinnitasid Schleideni ja Schwanni tsütoblasteemia teooria tagasilükkamist, juhtisid tähelepanu protoplasmale ja tuumale, mida peetakse raku kõige olulisemateks osadeks.
• Virchow suunas rakuteooria arengut mööda organismi puhtalt mehhaanilise tõlgendamise teed.
• Virchow tõstis rakud iseseisva olendi tasemele, mille tulemusena ei käsitletud organismi mitte kui tervikut, vaid lihtsalt kui rakkude summat.

20. sajand

Alates 19. sajandi teisest poolest omandas rakuteooria üha metafüüsilisema iseloomu, mida tugevdas Verworni rakufüsioloogia, mis käsitles mis tahes kehas toimuvat füsioloogilist protsessi üksikute rakkude füsioloogiliste ilmingute lihtsaks summaks. Selle rakuteooria arengusuuna lõpus ilmus mehhaaniline “rakuseisundi” teooria, mida toetas muuhulgas Haeckel. Selle teooria kohaselt võrreldakse keha riigiga ja selle rakke kodanikega. Selline teooria läks vastuollu organismi terviklikkuse põhimõttega.

Rakuteooria arengu mehhaanilist suunda on teravalt kritiseeritud. 1860. aastal kritiseeris I. M. Sechenov Virchowi ideed rakust. Hiljem hindasid teised autorid rakuteooriat kriitiliselt. Kõige tõsisemad ja põhimõttelisemad vastuväited esitasid Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907) ja Dobell (1911). Tšehhi histoloog Studnička (1929, 1934) kritiseeris ulatuslikult rakuteooriat.

Nõukogude bioloog O. B. Lepešinskaja esitas 1930. aastatel oma uurimistöö andmetele tuginedes “uue raku teooria” vastandina “virchovianismile”. See põhines ideel, et ontogeneesis võivad rakud areneda mõnest mitterakulisest elusainest. O. B. Lepešinskaja ja tema pooldajate poolt tema esitatud teooria aluseks olevate faktide kriitiline kontrollimine ei kinnitanud andmeid raku tuumade arengu kohta tuumavabast "elusainest".

Kaasaegne rakuteooria

Kaasaegne rakuteooria lähtub tõsiasjast, et raku struktuur on elu peamine vorm, mis on omane kõigile elusorganismidele, välja arvatud viirustele. Rakulise struktuuri parandamine oli nii taimede kui ka loomade evolutsioonilise arengu peamine suund ning rakuline struktuur püsis kindlalt kinni enamikus kaasaegsetes organismides.

Samal ajal tuleks uuesti hinnata rakuteooria dogmaatilisi ja metodoloogiliselt ebaõigeid sätteid:

• Raku struktuur on elu peamine, kuid mitte ainus vorm. Viirusi võib pidada mitterakulisteks eluvormideks. Tõsi, neil on märke elusolenditest (ainevahetus, paljunemisvõime jne) ainult rakkude sees, väljaspool rakke on viirus keeruline keemiline aine. Enamiku teadlaste sõnul on viirused oma päritolult seotud rakuga, osa selle geneetilisest materjalist, "metsikutest" geenidest.
• Selgus, et on kahte tüüpi rakke - prokarüootsed (bakterite ja arhebakterite rakud), millel puudub membraanidega piiritletud tuum, ja eukarüootsed (taimede, loomade, seente ja protistirakud), mille tuum on ümbritsetud tuumapooridega topeltmembraan. Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude vahel on palju muid erinevusi. Enamikul prokarüootidel puuduvad sisemembraani organellid, samas kui enamikul eukarüootidel on mitokondrid ja kloroplastid. Sümbiogeneesi teooria kohaselt on need poolautonoomsed organellid bakterirakkude järglased. Seega on eukarüootne rakk kõrgema organiseerituse tasemega süsteem, teda ei saa pidada bakterirakuga täielikult homoloogseks (bakterirakk on homoloogne inimese raku ühe mitokondriga). Kõigi rakkude homoloogia taandus seega suletud välismembraanile, mis pärineb fosfolipiidide topeltkihist (arhebakterites on sellel erinev keemiline koostis kui teistes organismirühmades), ribosoomid ja kromosoomid - pärilik materjal kujul. DNA molekulidest, mis moodustavad valkudega kompleksi. See muidugi ei muuda kõigi rakkude ühist päritolu, mida kinnitab nende keemilise koostise ühtsus.
• Rakuteooria käsitles organismi kui rakkude summat ja lahustas organismi elutähtsad ilmingud selle koostisosade rakkude eluliste ilmingute summas. Sellega eirati organismi terviklikkust, terviku mustrid asendusid osade summaga.
• Arvestades rakku universaalse struktuurielemendina, käsitles rakuteooria koerakke ja sugurakke, protiste ja blastomeere täiesti homoloogsete struktuuridena. Raku mõiste rakendatavus protistidele on rakuteaduse vaieldav küsimus selles mõttes, et paljusid keerulisi protistide mitmetuumalisi rakke võib pidada rakuüleseteks struktuurideks. Koerakkudes, sugurakkudes, protistides avaldub ühine rakuline organisatsioon, mis väljendub karüoplasma morfoloogilises isolatsioonis tuuma kujul, kuid neid struktuure ei saa pidada kvalitatiivselt samaväärseteks, võttes kõik nende eripärad kaugemale mõistest ". kamber". Eelkõige ei ole loomade või taimede sugurakud lihtsalt mitmerakulise organismi rakud, vaid nende elutsükli spetsiaalne haploidne põlvkond, millel on geneetilised, morfoloogilised ja mõnikord ka ökoloogilised tunnused ning mis on allutatud loodusliku valiku iseseisvale tegevusele. Samal ajal on peaaegu kõigil eukarüootsetel rakkudel kahtlemata ühine päritolu ja hulk homoloogseid struktuure - tsütoskeleti elemendid, eukarüootset tüüpi ribosoomid jne.
• Dogmaatiline rakuteooria eiras keha mitterakuliste struktuuride eripära või tunnistas need isegi elututeks, nagu Virchow tegi. Tegelikult on kehas lisaks rakkudele ka mitmetuumalised rakuülesed struktuurid (süntsütia, sümplastid) ja tuumavaba rakkudevaheline aine, millel on võime metaboliseerida ja seetõttu on see elus. Kaasaegse tsütoloogia ülesanne on välja selgitada nende elutähtsate ilmingute eripära ja tähtsus organismi jaoks. Samal ajal ilmuvad nii mitmetuumalised struktuurid kui ka rakuväline aine ainult rakkudest. Mitmerakuliste organismide süntsütiad ja sümplastid on algsete rakkude ühinemise produkt ning rakuväline aine on nende sekretsiooni produkt, see tähendab, et see tekib raku metabolismi tulemusena.
• Osa ja terviku probleemi lahendas metafüüsiline ortodoksne rakuteooria: kogu tähelepanu kandus organismi osadele – rakkudele ehk "elementaarorganismidele".

Organismi terviklikkus on loomulike, materiaalsete suhete tulemus, mis on uurimise ja avalikustamise jaoks üsna kättesaadavad. Mitmerakulise organismi rakud ei ole iseseisvalt eksisteerima võimelised isendid (organismivälised nn rakukultuurid on kunstlikult loodud bioloogilised süsteemid). Reeglina on iseseisvaks eksisteerimiseks võimelised vaid need hulkrakulised rakud, millest tekivad uued isendid (sugurakud, sügootid või eosed) ja mida võib pidada eraldiseisvateks organismideks. Rakku ei saa keskkonnast (nagu tegelikult igast elussüsteemist) lahti rebida. Kogu tähelepanu koondamine üksikutele rakkudele viib paratamatult ühinemiseni ja organismi kui osade summa mehhanistliku mõistmiseni.

1. Andke mõistete definitsioonid.
Kamber- kõigi organismide ehituse ja elutegevuse elementaarne üksus, millel on oma ainevahetus ja mis on võimeline iseseisvalt eksisteerima, ise paljunema ja arenema.
Organoid- püsiv spetsialiseeritud struktuur elusorganismide rakkudes, mis täidab teatud funktsioone.
Tsütoloogia- bioloogia haru, mis uurib elusrakke, nende organelle, nende ehitust, talitlust, rakkude paljunemisprotsesse, vananemist ja surma.

2. Jaotage ülaltoodud loendist teadlaste nimed (loetelu on üleliigne) vastavalt tabeli vastavatele veergudele.
R. Brown, K. Baer, ​​R. Virchow, K. Galen, K. Golgi, R. Hooke, C. Darwin, A. Leeuwenhoek, K. Linnaeus, G. Mendel, T. Schwann, M. Schleiden.

Teadlased, kes aitasid kaasa teadmiste arendamisele raku kohta

3. Täitke tabeli vasakpoolne veerg.

RAKU UURIMISE AJALUGU

4. Määrake kõigi lahtrite ühised omadused. Selgitage, milliste elusaine omaduste tõttu on kõigil rakkudel ühised omadused.
Kõik rakud on ümbritsetud membraaniga, nende geneetiline informatsioon on talletatud geenidesse, valgud on nende põhiliseks struktuurimaterjaliks ja biokatalüsaatoriteks, neid sünteesitakse ribosoomidel ning ATP-d kasutatakse raku energiaallikana. Kõik rakud on avatud süsteemid. Neid iseloomustab kasv ja areng, paljunemine ja ärrituvus.

5. Milline on rakuteooria tähtsus bioloogiateadusele?
Rakuteooria võimaldas teha järelduse kõigi rakkude keemilise koostise sarnasuse, nende ehituse üldplaani kohta, mis kinnitab kogu elusmaailma fülogeneetilist ühtsust. Kaasaegne tsütoloogia, mis on absorbeerinud geneetika, molekulaarbioloogia ja biokeemia saavutusi, on muutunud rakubioloogiaks.

7. Täitke puuduvad terminid.
Inimese erütrotsüüdid on kaksiknõgusa ketta kujuga.
Luukoe koostis sisaldab arvukate protsessidega suuri osteotsüüte. Vere leukotsüütidel ei ole püsivat kuju. Närvikoe rakud, millel on erutuvuse ja juhtivuse võime, on väga mitmekesised.

8. Kognitiivne ülesanne.
Esimene rakukirjeldus avaldati aastal 1665. 1675. aastal said tuntuks ainuraksed organismid. Rakuteooria koostati aastal 1839. Miks langeb tsütoloogia sünnikuupäev kokku rakuteooria koostamise ajaga, mitte raku avastamise ajaga?
Tsütoloogia on bioloogia haru, mis uurib organelle, nende struktuuri, talitlust, rakkude paljunemisprotsesse, vananemist ja surma rakus. Raku avastamise ajal kirjeldati rakuseina. Lisaks avastati esimesed rakud, kuid nende struktuur ja funktsioonid ei olnud teada. Teadmistest ei piisanud, neid analüüsisid T. T. Schwann, M. Schleiden ja nad lõid rakuteooria.

9. Vali õige vastus.
Test 1
Rakulisel struktuuril on:
1) jäämägi;
2) tulbi kroonleht;

3) hemoglobiini valk;

4) seebitükk.

2. test
Rakuteooria autorid on:
1) R. Hooke ja A. Leeuwenhoek;
2) M. Schleiden ja T. Schwann;

3) L. Pasteur ja I. I. Mechnikov;

4) C. Darwin ja A. Wallace.

3. test
Milline rakuteooria seisukoht kuulub R. Virchowile?
1) Rakk - elava elementaarüksus;
2) iga rakk tuleb teisest rakust;
3) kõik rakud on oma keemilise koostise poolest sarnased;
4) organismide sarnane rakuline struktuur annab tunnistust kõigi elusolendite ühisest päritolust.

10. Selgitage sõna (termini) päritolu ja üldist tähendust, lähtudes selle moodustavate juurte tähendusest.

11. Valige termin ja selgitage, kuidas selle tänapäevane tähendus vastab selle juurte algsele tähendusele.
Tsütoloogia– tähendas algselt raku ehituse ja funktsioonide uurimist. Hiljem muutus tsütoloogia ulatuslikuks bioloogiaharuks, muutus praktilisemaks ja rakenduslikumaks, kuid termini olemus jäi samaks - raku ja selle funktsioonide uurimine.
12. Sõnasta ja pane kirja § 2.1 põhimõtted.
Inimesed said rakkude olemasolust teada pärast mikroskoobi leiutamist. Esimese primitiivse mikroskoobi leiutas Z. Jansen.
R. Hooke avastas korgirakud.
A. Van Leeuwenhoek, olles täiustanud mikroskoopi, jälgis elusrakke ja kirjeldas baktereid.
K. Baer avastas imetajate muna.
Tuuma avastas taimerakkudes R. Brown.
M. Schleiden ja T. Schwann olid esimesed, kes sõnastasid rakuteooria. "Kõik organismid koosnevad kõige lihtsamatest osakestest - rakkudest ja iga rakk on iseseisev tervik. Kehas toimivad rakud koos, moodustades harmoonilise ühtsuse.
R. Virchow põhjendas, et kõik rakud tekivad teistest rakkudest rakkude jagunemise teel.
XIX sajandi lõpuks. avastati ja uuriti rakkude struktuurseid komponente ja nende jagunemise protsessi. Tsütoloogia tekkimine.
Kaasaegse rakuteooria peamised sätted:
rakk on kõigi elusorganismide struktuurne ja funktsionaalne üksus, samuti arenguüksus;
rakkudel on membraani struktuur;
tuum - eukarüootse raku põhiosa;
rakud paljunevad ainult jagunemise teel;
Organismide rakuline struktuur näitab, et taimedel ja loomadel on ühine päritolu.

- kõigi elusorganismide elementaarne struktuurne ja funktsionaalne üksus, mis võib eksisteerida eraldiseisva organismina (bakterid, algloomad, vetikad, seened) ning mitmerakuliste loomade, taimede ja seente kudede osana.

Raku uurimise ajalugu. Rakuteooria.

Organismide elutegevust rakutasandil uurib tsütoloogia ehk rakubioloogia teadus. Tsütoloogia kui teaduse tekkimine on tihedalt seotud rakuteooria loomisega, mis on kõigist bioloogilistest üldistustest kõige laiem ja põhilisem.

Raku uurimise ajalugu on lahutamatult seotud uurimismeetodite arenguga, eelkõige mikroskoopiliste tehnikate arenguga. Esimest korda kasutas inglise füüsik ja botaanik Robert Hooke (1665) mikroskoopi taimede ja loomade kudede uurimiseks. Leedrikorgi lõiget uurides leidis ta eraldi õõnsused – rakud või rakud.

1674. aastal täiustas kuulus Hollandi teadlane Anthony de Leeuwenhoek mikroskoopi (suurendas seda 270 korda), avastas veetilgast üherakulised organismid. Ta avastas hambakatu bakterid, avastas ja kirjeldas erütrotsüüte, spermatosoide ning kirjeldas loomsetest kudedest pärit südamelihase ehitust.

• 1827 – meie kaasmaalane K. Baer avastas muna.
• 1831 – Inglise botaanik Robert Brown kirjeldas taimerakkudes olevat tuuma.
• 1838 – Saksa botaanik Matthias Schleiden esitas idee, et taimerakud on oma arengu poolest identsed.
• 1839 – Saksa zooloog Theodor Schwann tegi lõpliku üldistuse, et taime- ja loomarakkudel on ühine struktuur. Oma töös "Mikroskoopilised uuringud loomade ja taimede struktuuri ja kasvu vastavusest" sõnastas ta rakuteooria, mille kohaselt on rakud elusorganismide struktuurne ja funktsionaalne alus.
• 1858 – Saksa patoloog Rudolf Virchow rakendas rakuteooriat patoloogias ja täiendas seda oluliste sätetega:

1) uus lahter saab tekkida ainult eelmisest lahtrist;

2) inimese haigused põhinevad rakkude struktuuri rikkumisel.

Rakuteooria kaasaegsel kujul sisaldab kolme peamist sätet:

1) rakk - kõigi elusolendite elementaarne struktuurne, funktsionaalne ja geneetiline üksus - esmane eluallikas.

2) eelmiste jagunemise tulemusena tekivad uued rakud; rakk on elusolendi arengu elementaarne üksus.

3) hulkraksete organismide struktuuri- ja funktsionaalüksusteks on rakud.

Rakuteoorial on olnud viljakas mõju kõikidele bioloogiliste uuringute valdkondadele.

1. Kellele kuulub raku leid? Kes on rakuteooria autor ja rajaja? Kes täiendas rakuteooriat põhimõttega: "Iga rakk on rakust"?

R. Virchow, R. Brown, R. Hooke, T. Schwann, A. van Leeuwenhoek.

Raku avastus kuulub R. Hooke'ile.

R. Virchow täiendas rakuteooriat põhimõttega “Iga rakk on rakust”.

2. Millised teadlased on andnud olulise panuse raku puudutavate ideede väljatöötamisse? Loetlege igaühe saavutused.

● R. Hooke - lahtri avamine.

● A. van Leeuwenhoek – ainuraksete organismide, erütrotsüütide, spermatosoidide avastamine.

● J. Purkinė – tuuma avastamine loomarakus.

● R. Brown – tuuma avastamine taimerakkudes, järeldus, et tuum on taimeraku oluline komponent.

● M. Schleiden – tõend selle kohta, et rakk on taimede põhiline struktuuriüksus.

● T. Schwann – järeldus, et kõik elusolendid koosnevad rakkudest, rakuteooria loomine.

● R. Virchow - rakuteooria lisamine põhimõttega "Iga rakk - rakust".

3. Sõnasta rakuteooria põhisätted. Millise panuse andis rakuteooria loodusteadusliku maailmapildi arengusse?

1. Rakk on elusorganismide elementaarne ehitus- ja funktsionaalne üksus, millel on kõik elusolendite tunnused ja omadused.

2. Kõigi organismide rakud on ehituselt, keemiliselt koostiselt ja elutegevuse põhiilmingutelt sarnased.

3. Rakud tekivad algse emaraku jagunemisel.

4. Mitmerakulises organismis on rakud spetsialiseerunud funktsioonidele ja moodustavad kudesid. Elundid ja organsüsteemid on üles ehitatud kudedest.

Rakuteoorial oli oluline mõju bioloogia arengule ja see oli aluseks paljude bioloogiliste distsipliinide – embrüoloogia, histoloogia, füsioloogia jne – edasisele arengule. Rakuteooria põhisätted on säilitanud oma tähtsuse tänaseni.

4. Kasutades 6.-9.klassis bioloogia õppes saadud teadmisi, tõesta näidete abil rakuteooria neljanda positsiooni paikapidavust.

Näiteks inimese peensoole sisemise (limaskesta) koostis sisaldab siseepiteeli rakke, mis tagavad toitainete imendumise ja täidavad kaitsefunktsiooni. Näärmete epiteelirakud eritavad seedeensüüme ja muid bioloogiliselt aktiivseid aineid. Keskmise (lihase) membraani moodustab silelihaskoe, mille rakud täidavad motoorset funktsiooni, põhjustades toidumasside segunemist ja nende liikumist jämesoole suunas. Väliskesta moodustab sidekude, mis täidab kaitsefunktsiooni ja tagab peensoole kinnituse kõhu tagaseina külge. Seega moodustavad peensoole erinevad koed, mille rakud on spetsialiseerunud teatud funktsioonide täitmisele. Peensool omakorda moodustab koos teiste organitega (söögitoru, magu jne) inimese seedesüsteemi.

Lehe naha katterakud täidavad kaitsefunktsiooni. Kaitse- ja külgrakud moodustavad stomataalsed aparaadid, mis tagavad transpiratsiooni ja gaasivahetuse. Klorofülli kandvad parenhüümirakud viivad läbi fotosünteesi. Lehesoonte koostis sisaldab mehaanilist tugevust andvaid kiude ja juhtivaid kudesid, mille elemendid tagavad lahuste transpordi. Järelikult moodustavad lehe (taimeelundi) erinevad kuded, mille rakud täidavad teatud funktsioone.

5. Kuni 1830. aastateni levinud arvamus, et rakud on toitva mahlaga "kotid", samas kui selle kesta peeti raku põhiosaks. Mis võiks olla selle rakkude idee põhjuseks? Millised avastused aitasid kaasa arusaamade muutumisele rakkude struktuuri ja toimimise kohta?

Tollaste mikroskoopide suurendusjõud ei võimaldanud üksikasjalikult uurida rakkude sisemist sisu, kuid nende membraanid olid selgelt eristatavad. Seetõttu pöörasid teadlased tähelepanu eelkõige rakkude kujule ja nende membraanide struktuurile ning sisemist sisu peeti "toitevaks mahlaks".

J. Purkine'i (avastas lindude munarakus tuuma, tutvustas "protoplasma" mõistet) ja R. Browni (kirjeldas tuuma taimerakkudes) töös jõuti järeldusele, et see on taime kohustuslik osa rakud).

6. Tõesta, et just rakk on elusorganismide elementaarne struktuurne ja funktsionaalne üksus.

Rakk on eraldiseisev, väikseim struktuur, millel on kõik elusolendi põhiomadused: ainevahetus ja energia, eneseregulatsioon, ärrituvus, võime kasvada, areneda ja paljuneda, talletada pärilikku informatsiooni ja kanda seda jagunemise käigus edasi tütarrakkudele. Raku üksikutes komponentides kõik need omadused agregaadis ei avaldu. Kõik elusorganismid koosnevad rakkudest, väljaspool rakku pole elu. Seetõttu on rakk elusorganismide elementaarne struktuurne ja funktsionaalne üksus.

7*. Enamiku taime- ja loomarakkude mõõtmed on 20-100 mikronit, st rakud on üsna väikesed struktuurid. Mis määrab rakkude mikroskoopilise suuruse? Selgitage, miks taimed ja loomad ei koosne ühest (või mitmest) tohutust rakust, vaid paljudest väikestest.

Elu säilitamiseks peab rakk pidevalt oma keskkonnaga aineid vahetama. Raku vajadused toitainete, hapnikuga varustamiseks ja ainevahetuse lõpp-produktide väljutamiseks määratakse selle mahu järgi ning ainete transpordi intensiivsus sõltub pinna pindalast. Seega kasvavad rakkude suuruse suurenemisel nende vajadused proportsionaalselt lineaarse suuruse (x) kuubikuga (x 3) ja ainete transport "jääb maha", sest suureneb võrdeliselt ruuduga (x 2). Selle tulemusena pärsitakse rakkude eluprotsesside kiirust. Seetõttu on enamik rakke mikroskoopilise suurusega.

Taimed ja loomad koosnevad pigem paljudest väikestest rakkudest kui ühest (või mõnest) suurest rakust, sest:

● Lahtrid "soodsalt" on väikese suurusega (selle põhjust käsitletakse eelmises lõigus).

● Ühest või mitmest rakust ei piisa kõigi spetsiifiliste funktsioonide täitmiseks, mis on selliste kõrgelt organiseeritud organismide nagu taimed ja loomad elu aluseks. Mida kõrgem on elusorganismi organiseerituse tase, seda rohkem on selle koostisesse kaasatud rakutüüpe ja seda rohkem on rakkude spetsialiseerumine.

● Mitmerakulises organismis uueneb pidevalt rakuline koostis – rakud surevad ja asenduvad teistega. Ühe (või mitme) tohutu raku surm tooks kaasa kogu organismi surma.

* Tärniga märgitud ülesanded nõuavad õpilastelt erinevate hüpoteeside püstitamist. Seetõttu peaks õpetaja hinde pannes keskenduma mitte ainult siin antud vastusele, vaid arvestama iga hüpoteesiga, hinnates õpilaste bioloogilist mõtlemist, nende arutluskäigu loogikat, ideede originaalsust jne. soovitav on õpilasi antud vastusega kurssi viia.

Küsimus 1. Kes töötas välja rakuteooria?

Rakuteooria sõnastati 19. sajandi keskel. Saksa teadlased Theodor Schwann ja Matthias Schleiden. Nad võtsid kokku paljude selleks ajaks teadaolevate avastuste tulemused. Peamised teoreetilised järeldused, mida nimetatakse rakuteooriaks, tõi T. Schwann välja oma raamatus Microscopic Studies on the Correspondence in the Structure and Growth of Animals and Plants (1839). Raamatu põhiidee on, et taimede ja loomade kuded koosnevad rakkudest. Rakk on elusorganismide struktuuriüksus.

Küsimus 2. Miks kutsuti rakku rakuks?

Hollandi teadlane Robert Hooke jälgis oma suurendusseadme disaini kasutades õhukest korgilõiku. Teda rabas tõsiasi, et kork oli ehitatud kärgedest meenutavatest rakkudest. Hooke nimetas neid rakke rakkudeks.

Küsimus 3. Millised omadused ühendavad kõiki elusorganismide rakke?

Rakkudel on kõik elu omadused. Nad on võimelised kasvama, paljunema, ainevahetuseks ja energia muundamiseks, neil on pärilikkus ja muutlikkus ning nad reageerivad välistele stiimulitele.

2.1. Rakuteooria põhisätted

Sellel lehel otsiti:

• kes töötas välja rakuteooria
• Millised omadused on kõigil elusorganismide rakkudel ühised?
• miks rakku nimetatakse rakuks
• Millised omadused ühendavad kõiki elusorganismide rakke?
• kes arendas rakuteooria?