Клітинна теорія та її значення для медицини – Клітина як елементарна структурно-функціональна одиниця живого
МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ
Розділ 1
БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.2. Молекулярно-генетичний і клітинний рівні організації життя
1.2.1.2. Клітинна теорія та її значення для медицини
Німецький зоолог Т. Шванн (1810-1882) у 1839р. опублікував працю “Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі та рості тварин і рослин”. У цій класичній роботі були закладені основи клітинної теорії. Грунтуючись на роботах М. Шлейдена, Т. Шванн знайшов вірний принцип зіставлення клітин рослинних і тваринних організмів. Він встановив,
Рис. 1.15. Еволюція живого.
Розвиток клітинної теорії Р. Вірховим (рис. 1.16). У 1858 р. вийшла
Рис. 1.16. Р. Л. К. Вірхов (Rudolf Ludwig Karl Virchow) (1821 -1902).
Положення Р. Вірхова “кожна клітина – з клітини” блискуче підтвердилося подальшим розвитком біології і є третім положенням клітинної теорії. На даний час невідомі інші способи появи нових клітин, крім поділу вже існуючих. Однак ця теза не заперечує того, що на зорі життя клітини розвинулися з доклітинних структур.
Положення Р. Вірхова про те, що поза клітинами немає життя, теж не втратило свого значення. Наприклад, у багатоклітинному організмі присутні неклітинні структури, але вони – похідні клітини. Примітивні форми – віруси – стають здатними до активних процесів життєдіяльності та розмноження лише після проникнення у клітину.
Важливим узагальненням було твердження, що найбільше значення в життєдіяльності клітин має не оболонка, а її вміст: цитоплазма й ядро.
Сучасний стан клітинної теорії. З часу створення клітинної теорії вчення про клітину як елементарну мікроскопічну структуру організмів набуло нового змісту. Для Т. Шванна і його сучасників клітина залишалася простором, обмеженим оболонкою. Поступово ця уява замінилася розумінням того, що основною частиною клітини є цитоплазма. До кінця минулого століття, завдяки успіхам мікроскопічної техніки, була виявлена складна будова клітини, описані органели – частини клітини, що виконують різні функції, і досліджені шляхи утворення нових клітин (мітоз). Вже на початку XX ст. стало зрозумілим першорядне значення клітинних структур у передачі спадкових властивостей. У даний час можна вважати загальновизнаним, що клітина є основною структурною і функціональною одиницею організації живого.
На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення:
– клітина – елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;
– клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності;
– кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу;
– у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини – зиготи, спори тощо, – різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації впродовж індивідуального розвитку особини та утворюють тканини;
– із тканин складаються органи, які тісно пов’язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальній та імунній системам регуляції.
Значення клітинної теорії для медицини Клітина – одиниця патології. Клітину необхідно знати не тільки як одиницю будови організму, але і як одиницю патологічних змін. Практично всі хвороби пов’язані з порушенням структури і функції клітин, із яких утворюються всі тканини та органи. Порушення структури і функції одних клітин є першопричиною виникнення і розвитку хвороби, а порушення інших може бути вже наслідком несприятливих змін в організмі. Наприклад, при інфаркті міокарда порушується функціонування, а потім настає загибель кардіоміоцитів через гостру нестачу кисню. Внаслідок того, що частина серцевого м’яза не бере участі в скороченні, порушується кровопостачання в організмі, що призводить до гіпоксії і змін функції і структури клітин, у першу чергу нейронів головного мозку.
Порушення нормального функціонування клітин (патологія) пов’язане з багатьма різноманітними чинниками (фізичними, хімічними, біологічними) і характеризується загальними або місцевими порушеннями організації органел клітин, зміною окремих метаболічних процесів. Несприятливими для клітини чинниками можуть бути хвильові, іонізуючі випромінювання, низькі й високі температури, різні хімічні сполуки, вірусні, бактеріальні та грибкові інфекції, нестача поживних речовин або окремих фізіологічно активних сполук (незамінні амінокислоти і жирні кислоти, вітаміни і мікроелементи), нестача кисню тощо. Негативного впливу завдають і внутрішні чинники, такі як мутації спадкового матеріалу, що призводять до природжених дефектів синтезу білків, ліпідів, надлишкової продукції гормонів, порушення утилізації токсичних метаболітів.
Серед патологічних змін клітини можна відзначити порушення структури і проникності мембран мітохондрій, лізосом та інших внутрішньоклітинних утворень. Внаслідок несприятливих впливів мітохондрії набрякають і набувають вигляду пухирців, обмежених тільки зовнішньою мембраною. Дегенерація і набряк супроводжуються порушенням окисно-відновних реакцій у мітохондріях, недостатнім утворенням високоенергетичних сполук, що негативно позначається і на гомеостазі всієї клітини. Подібні явища зустрічаються при цукровому діабеті й голодуванні у клітинах печінки, при захворюваннях серця, нирок. Патологічні зміни мембрани ендоплазматичного ретикулуму призводять до порушення синтезу білків клітини. Ці порушення зустрічаються і при нестачі в їжі незамінних амінокислот.
Підвищення проникності мембран лізосом, що спостерігається, наприклад, при авітамінозі Е, або під впливом іонізуючого опромінення може посилити вихід гідролітичних ферментів у цитоплазму з лізосом, призвести до часткового або навіть повного зруйнування клітин. При багатьох інтоксикаціях ушкоджуються клітини печінки або нирок, а порушення функціонування цих органів викликає зміну інших клітин організму через продукти метаболізму.
Широко розповсюдженою причиною патології клітини є проникнення й розмноження в ній вірусів. При цьому обмінні процеси у клітині порушуються – вірус змушує клітину працювати винятково “на себе”. Після масового утворення і виходу вірусних часток із клітини вона гине. Деякі патогенні віруси не вбивають клітину, а викликають її переродження.
Якщо чинник не цілком ушкодив клітину, то після припинення його дії клітина може відновити свою структуру і функції. Цей процес називається внутрішньоклітинною репарацією.
