Наука про клітині називається цитологією (грец. "Цітос" клітина, «логос» - наука). Цитологія вивчає будову і хімічний склад клітин, функції внутрішньоклітинних структур і клітин всередині організму, розмноження і розвиток клітин, пристосування клітин до умов навколишнього середовища.
Вперше назва «клітка» застосував Роберт Гук в середині XVII ст. при розгляді під мікроскопом, їм сконструйованим, тонкого зрізу пробки. Він побачив, що пробка складається з осередків - клітин (англ. "Cell" - камера, келія). До початку XIX ст. після того як з'явилися хороші мікроскопи, були розроблені методи фіксації і забарвлення клітини, уявлення про клітинну будову організмів отримали загальне визнання.
У 1838 - 1939 рр. двоє німецьких вчених - ботанік М. Шлейден і зоолог Т. Шванн, зібрали всі доступні їм відомості та спостереження в єдину теорію, яка затверджувала, що клітини, що містять ядра, являють собою структурну і функціональну основу всіх живих істот. Через приблизно 20 років після проголошення Шлейдоном і Шванном клітинної інший німецький вчений - лікар Р. Вірхов зробив дуже важливе узагальнення: клітина може виникнути з попередньої клітини. Академік Російської Академії наук Карл Бер відкрив яйцеклітину ссавців і встановив, що всі багатоклітинні організми починають свій розвиток з клітини і цією клітиною є зигота.
Сучасна клітинна теорія включає такі основні положення:
1. Клітина - основна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів, найменша одиниця живого.
2. Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні (гомологічних) за своєю будовою, хімічним складом, основним проявам життєдіяльності і обміну речовин.
3. Розмноження клітин відбувається шляхом їх розподілу, тобто кожна нова клітина утворюється в результаті поділу вихідної (материнської) клітини. Положення про генетичну безперервності ставитися не тільки до клітки в цілому, а й деяким членам її більш дрібних компонентів - до генам і хромосомами, а також до генетичного механізму, що забезпечує передачу речовини спадковості в наступному поколінні.
4. У складних багатоклітинних організмах клітини спеціалізовані по виконуваної ними функції і утворюють тканини; з тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою і підпорядковані нервовим і гуморальним системам регуляції.
1.Клеточное будова живого
Всі живі організми складаються з клітин - з однієї клітини (найпростіші) або багатьох (багатоклітинні). Клітка - це один з основних структурних, функціональних і відтворюють елементів живої матерії; це елементарна жива система. Існує еволюційно неклітинні організми (віруси), але і вони можуть розмножуватися тільки в клітинах. Різні клітини відрізняються один від одного і за будовою, і за розмірами (розміри клітин коливаються від 1 мкм до декількох сантиметрів - це яйцеклітини риб і птахів), і за формою (можуть бути круглі як еритроцити, деревовидні як нейрони), і по біохімічним характеристикам ( наприклад, в клітинах, що містять хлорофолл або бактеріохлорофіл, йдуть процеси фотосинтезу, які неможливі при відсутності цих пігментів), і за функціями (розрізняють статеві клітини - гамети і соматичні - клітини тіла, які в свою чергу поділяються на безліч ра зних типів).
Клітка має всі основні властивості живої системи: обміном речовин і енергії (метаболізм), розмноженням і зростанням, реактивністю і рухом. Вона є найменшою структурною і функціональною одиницею живого.
Клітка складається з трьох основних частин: 1) поверхневої або клітинної мембрани, яка відокремлює клітину від зовнішнього середовища і контролює обмін між клітиною і середовищем; 2) цитоплазми, що містить різноманітні мікроструктури і органели і 3) клітинного ядра, в якому міститься ДНК - хранитель генетичної інформації.
Клітинна мембрана являє собою подвійний шар молекул ліпідів, в який вмонтовані молекули білків. Клітина здатна виділяти за межі своєї зовнішньої мембрани різні речовини, наприклад слиз, целюлозу, що утворюють клітинні стінки, і інші матеріали, а також вибірково поглинати різні речовини ззовні. Мембрана забезпечує підтримку певної концентрації солей всередині клітини на постійному рівні. Погублена клітина втрачає контроль над внутрішньою концентрацією різних речовин, особливо солей.
Поглинання і виділення різних речовин живою клітиною контролюється особливими білками, вбудованими в мембрану. Ці білки служать як би воротами або насосами, і їх робота пов'язана зі споживанням енергії.
Всередині мембрани укладено клітинне вміст - дуже в'язке середовище, звана цитоплазмою. У цитоплазмі знаходяться різноманітні органели, які також зазвичай оточені мембранами. До них відносяться мітохондрії, в яких укладені дихальні ферменти. Тут "спалюються" цукру і синтезується АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), багата енергією. У рослинних клітинах крім мітохондрій є хлоропласти, що містять хлорофіл. Тут відбувається фотосинтез, в ході якого синтезуються цукру і молекули АТФ.
У клітинах бактерій ДНК вільно розташовується в цитоплазмі. У клітинах грибів, рослин і тварин ДНК входить до складу хромосом, які розташовуються в ядрі. Ядро відокремлене від цитоплазми ядерною мембраною.
У типовій клітці міститься понад 500 різних ферментів і протікають сотні і навіть тисячі хімічних реакцій, які здійснюються за допомогою білків-ферментів. Синтез усіх необхідних клітині речовин контролюється наступним чином:
1) За допомогою репресії (придушення) або індукції синтезу на генному рівні. Кінцевий продукт біосинтезу може вимкнути роботу відповідного гена (репресія). Надійшло в клітку або образовашееся в ній речовина може включити роботу відповідного гена (індукція).
2) За допомогою інгібування (придушення) кінцевим продуктом активності ферментів. Якщо речовина стає доступним в достатній кількості, то це веде до придушення синтезу як його самого, так і ферментів, які беруть участь в його утворенні.
Інгібування кінцевим продуктом є прояв негативного зворотного зв'язку, звичайного механізму регуляції, який зустрічається не тільки в клітинах.
2. Життєвий цикл клітини
Життєвий цикл клітини (клітинний цикл) - це період життя клітини від одного поділу до наступного або від поділу до смерті. Для різних типів клітин клітинний цикл різний. Интерфаза - період між поділами, в якому відбуваються процеси росту, подвоєння молекул ДНК, синтезу білків та інших органічних сполук, розподілу мітохондрій і пластид, розростання ендоплазматичної мережі. Інтенсивно акумулюється енергія. Мітоз - поділ, що супроводжується спирализация хромосом і утворенням апарату, що забезпечує рівномірний розподіл спадкового матеріалу материнської клітини між двома дочірніми. Мейоз - це особливий спосіб поділу клітин, в результаті якого кількість хромосом зменшується вдвічі і утворюються гаплоїдні клітини.