Цитология (от греч. cytos - клетка, logos - наука) - наука, изучающая строение, химический состав и функции клеток, их размножение, развитие и взаимодействие в многоклеточном организме.
Таким образом, предмет цитологии составляют как одноклеточные организмы (бактерии, протисты), так и клетки многоклеточных (грибов, растений и животных).
Основной задачей цитологии является дальнейшее изучение строения и функций клеток и их компонентов (мембран, органоидов, включений, ядра); химического состава клеток и биохимических реакций, протекающих в них; взаимоотношений клеток многоклеточного организма, деления клеток и возможности их приспособления к изменениям условий окружающей среды.
Для решения перечисленных задач в цитологии применяются различные методы исследования. Чаще всего используются микроскопические методы, позволяющие изучать структуру клеток и их компонентов. Различные системы микроскопов (световые, люминесцентные, фазово-контрастные) дают возможность получать увеличение до 2-2,5 тыс. раз. С помощью гистохимических методов можно устанавливать химический состав и локализацию различных химических компонентов (белков, ДНК, РНК, липидов и т. п.) в клетках. Для изучения тончайших структур клеток (вплоть до макромолекул) применяют метод электронной микроскопии, когда вместо пучка света используется поток электронов. Разрешающая способность электронного микроскопа составляет сотни тысяч раз. Биохимические методы исследования позволяют изучать химический состав клеток и биохимические реакции, протекающие в них. Методом дифференциального центрифугирования выделяют отдельные компоненты клетки (митохондрии, лизосомы, рибосомы и др.) для последующего изучения другими методами, например биохимическими. С помощью метода рентгеноструктурного анализа исследуют пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул (например, ДНК), входящих в состав клеточных структур. Процессы матричного синтеза и деления клеток удается изучить с помощью метода авторадиографии - введения в клетку радиоактивных изотопов и дальнейшего изучения их включения в синтезируемые клеткой вещества. Процессы деления живых клеток удается зафиксировать с помощью кино- и фотосъемки. Микрохирургические методы позволяют пересаживать структуры клеток (органоиды, ядро) из одной клетки в другую с целью изучения их функций и клонирования организмов. Метод культуры клеток (выращивание отдельных клеток на питательных средах в стерильных условиях) дает возможность изучать деление, дифференцировку и специализацию клеток и получать клоны растительных организмов.
История цитологии тесно связана с развитием микроскопической техники, так как большинство клеток имеет малые размеры, что не позволяет изучать их невооруженным глазом.
Впервые в 1665 г. английский естествоиспытатель Р. Гук, наблюдая под микроскопом срез пробки дерева, обнаружил пустые ячейки, которые он назвал «клетками». Р.Гук увидел фактически только оболочки растительных клеток. Голландец А. Ван Левенгук (1632-1723) многократно наблюдал под микроскопом в капле воды одноклеточные организмы. Длительное время основным структурным компонентом клетки считалась оболочка. Лишь в 1825 г. чешский ученый Я. Пуркине (1787-1869) обратил внимание на полужидкое студенистое содержимое клеток и назвал его протоплазмой. Английский ботаник Р. Броун (1773-1858) в 1831 г. обнаружил ядро в клетках растений. Немецкий ботаник М. Шлейден (1804-1881) в 1837 г. пришел к заключению, что все растительные клетки содержат ядро.
Обобщив накопившиеся к этому времени данные, немецкий зоолог Т.Шванн (1810-1882) в 1839 г. сформулировал клеточную теорию, которая гласила:
+ клетка является главной структурной единицей всех живых организмов (вне клетки нет жизни);
+ клетки животных и растений сходны по своему строению;
+ процесс образования клеток обусловливает рост и развитие тканей и организмов.
В 1858 г. немецкий патолог Р. Вирхов (1821-1902) дополнил клеточную теорию важным положением о том, что клетка может происходить только от материнской клетки в результате ее деления.
К концу XIX в. благодаря успехам микроскопической техники было описано сложное строение клетки, основные ее органоиды и способы деления (митоз и амитоз). Применение электронной микроскопии позволило изучить тонкое строение всех структур клетки, что дополнило клеточную теорию новыми данными.
Современная клеточная теория включает следующие положения:
+ клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;
+ клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;
+ каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
+ клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани.
Клеточная теория, являясь важнейшим достижением естествознания, доказала единство строения и общность происхождения растений и животных и сыграла огромную роль в развитии всех разделов биологии.