Lý thuyết tế bào hiện đại

NộI Dung

• TL; DR (Quá dài; Không đọc)
• Lịch sử của việc giải thích cổ điển của lý thuyết tế bào
• Giải thích hiện tại của lý thuyết tế bào hiện đại
• Cả cuộc đời bắt đầu như một sinh vật đơn bào
• Tế bào: Đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản trong mọi sinh vật sống
• Nguyên phân: Tất cả các tế bào đến từ bộ phận của các tế bào trước đó
• Dòng năng lượng trong các tế bào
• Tất cả các tế bào đều chứa một dạng DNA
• Sự giống nhau trong các tế bào của các loài giống nhau
• Một số sinh vật là Unicellular
• Tất cả các sinh vật sống bao gồm một hoặc nhiều tế bào
• Các hoạt động của các tế bào độc lập thúc đẩy hoạt động của sinh vật sống
• Virus: Zombie của thế giới sinh học - Chúng không phải là tế bào

Lý thuyết tế bào hiện đại không phải là tất cả hiện đại khi bạn hiểu nó bắt nguồn từ bao lâu. Có nguồn gốc từ giữa thế kỷ 17, nhiều học giả và nhà nghiên cứu khoa học thời đó đã đóng góp cho các nguyên lý của lý thuyết tế bào cổ điển, trong đó quy định rằng các tế bào đại diện cho các khối xây dựng cơ bản của sự sống; tất cả sự sống bao gồm một hoặc nhiều ô và việc tạo ra các ô mới xảy ra khi các ô cũ chia thành hai.

TL; DR (Quá dài; Không đọc)

Giải thích cổ điển về lý thuyết tế bào hiện đại bắt đầu với tiền đề rằng tất cả sự sống bao gồm một hoặc nhiều tế bào, các tế bào đại diện cho các khối xây dựng cơ bản của sự sống, tất cả các tế bào là kết quả của sự phân chia các tế bào tồn tại trước, tế bào đại diện cho đơn vị cấu trúc và sắp xếp trong tất cả các sinh vật sống và cuối cùng là tế bào có sự tồn tại kép như một thực thể độc đáo, đặc biệt và là một khối xây dựng cơ bản trong khuôn khổ của tất cả các sinh vật sống.

Lịch sử của việc giải thích cổ điển của lý thuyết tế bào

Người đầu tiên quan sát và khám phá tế bào, Robert Hooke (1635-1703), đã làm như vậy bằng kính hiển vi hợp chất thô - được phát minh vào gần cuối thế kỷ 16 bởi Zacharias Janssen (1580-1638), một nhà chế tạo cảnh tượng người Hà Lan, với sự giúp đỡ từ cha mình - và một hệ thống chiếu sáng mà Hooke thiết kế với vai trò là người quản lý các thí nghiệm cho Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn.

Hooke đã công bố phát hiện của mình vào năm 1665 trong cuốn sách "Microphagia", bao gồm các bản vẽ phác thảo bằng tay về những quan sát của ông. Hooke đã phát hiện ra tế bào thực vật khi anh kiểm tra một lát nút chai mỏng qua ống kính của kính hiển vi ghép chuyển đổi của mình. Anh ta nhìn thấy rất nhiều ngăn siêu nhỏ mà theo anh ta, giống như các cấu trúc tương tự được tìm thấy trong tổ ong. Ông gọi chúng là "các tế bào" và tên bị kẹt.

Nhà khoa học người Hà Lan Antony van Leeuwenhoek (1632-1705), một người buôn bán ban ngày và một sinh viên tự lái, đã phát hiện ra những bí mật của thế giới xung quanh mình, và mặc dù không được giáo dục chính thức, cuối cùng ông đã đóng góp những khám phá quan trọng cho lĩnh vực này sinh học. Leeuwenhoek đã phát hiện ra vi khuẩn, chất bảo vệ, tinh trùng và tế bào máu, luân trùng và tuyến trùng siêu nhỏ và các sinh vật cực nhỏ khác.

Các nghiên cứu của Leewenhoeks đã mang đến một mức độ nhận thức mới về cuộc sống vi mô cho các nhà khoa học thời đó, thúc đẩy những người khác cuối cùng sẽ đóng góp vào lý thuyết tế bào hiện đại. Nhà sinh lý học người Pháp, Henri Dutmart (1776-1847) là người đầu tiên khẳng định tế bào là đơn vị cơ bản của đời sống sinh học, nhưng các học giả cho rằng sự phát triển của lý thuyết tế bào hiện đại cho nhà sinh lý học người Đức Theodor Schwann (1810-1882), nhà thực vật học người Đức Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) và nhà nghiên cứu bệnh học người Đức Rudolf Virchow (1821-1902). Năm 1839, Schwann và Schleiden đề xuất rằng tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, và Virchow, vào năm 1858, đã suy luận rằng các tế bào mới đến từ các tế bào tồn tại từ trước, hoàn thành các nguyên lý chính của lý thuyết tế bào cổ điển. (Đối với Schwann, Schleiden và Virchow, hãy xem https://www.britannica.com/biography/Theodor-Schwann, https://www.britannica.com/biography/Matthias-Jakob-Schleiden và https: //www.britannica .com / tiểu sử / Rudolf-Virchow.)

Giải thích hiện tại của lý thuyết tế bào hiện đại

Các nhà khoa học, nhà sinh học, nhà nghiên cứu và học giả, mặc dù vẫn sử dụng các nguyên lý cơ bản của lý thuyết tế bào, kết luận như sau về cách giải thích hiện đại của lý thuyết tế bào:

Cả cuộc đời bắt đầu như một sinh vật đơn bào

Các nhà khoa học đã truy nguyên tất cả sự sống đến một tổ tiên đơn bào phổ biến, sống cách đây khoảng 3,5 tỷ năm, lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà tiến hóa Charles Darwin hơn 150 năm trước.

Một giả thuyết cho rằng mỗi sinh vật được phân loại theo sinh học ba lĩnh vực chính, Archaea, Bacteria và Eukarya, tiến hóa từ ba tổ tiên riêng biệt, nhưng nhà hóa sinh Douglas Theobald từ Đại học Brandeis ở Waltham, Massachusetts, đã tranh luận rằng. Trong một bài viết trên trang web "National Geographic", ông nói rằng tỷ lệ xảy ra là thiên văn học, tương đương 1 trên 10 với sức mạnh thứ 2.680. Ông đã đi đến kết luận này sau khi tính toán tỷ lệ cược bằng các quy trình thống kê và mô hình máy tính. Nếu những gì ông nói chứng minh là đúng, thì ý tưởng của hầu hết những người bản địa trên hành tinh này là chính xác: mọi thứ đều liên quan.

Mọi người là một mớ hỗn độn của 37,2 nghìn tỷ tế bào. Nhưng tất cả con người, giống như mọi thực thể sống khác trên hành tinh, bắt đầu sự sống như một sinh vật đơn bào. Sau khi thụ tinh, phôi đơn bào được gọi là hợp tử đi vào quá trình nhanh chóng, bắt đầu sự phân chia tế bào đầu tiên trong vòng 24 đến 30 giờ sau khi thụ tinh. Tế bào tiếp tục phân chia theo cấp số nhân trong những ngày phôi thai di chuyển từ ống dẫn trứng của con người để cấy vào bên trong tử cung, nơi nó tiếp tục phát triển và phân chia.

Tế bào: Đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản trong mọi sinh vật sống

Mặc dù có những thứ nhỏ hơn bên trong cơ thể so với các tế bào sống, nhưng các tế bào riêng lẻ, giống như một khối Lego, vẫn là một đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản trong tất cả các sinh vật sống. Một số sinh vật chỉ chứa một tế bào trong khi những sinh vật khác là đa bào. Trong sinh học, có hai loại tế bào: prokaryote và eukaryote.

Prokaryote đại diện cho các tế bào không có nhân và các bào quan bao bọc màng, mặc dù chúng có DNA và ribosome. Vật liệu di truyền trong một prokaryote tồn tại bên trong thành màng của tế bào cùng với các yếu tố vi mô khác. Mặt khác, sinh vật nhân chuẩn có một nhân bên trong tế bào và liên kết trong một màng riêng biệt, cũng như các bào quan được bao bọc bởi màng. Các tế bào nhân chuẩn cũng có một cái gì đó tế bào nhân sơ không: nhiễm sắc thể có tổ chức để giữ lại vật liệu di truyền.

Nguyên phân: Tất cả các tế bào đến từ bộ phận của các tế bào trước đó

Các tế bào sinh ra các tế bào khác bởi một tế bào có sẵn phân chia thành hai tế bào con. Các học giả gọi quá trình nguyên phân này - phân chia tế bào - bởi vì một tế bào tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau về mặt di truyền. Mặc dù nguyên phân xảy ra sau khi sinh sản hữu tính khi phôi phát triển và phát triển, nó cũng xảy ra trong suốt vòng đời của một sinh vật sống để thay thế các tế bào cũ bằng các tế bào mới.

Cổ điển được chia thành năm giai đoạn riêng biệt, chu trình tế bào trong quá trình nguyên phân bao gồm tiên tri, prometaphase, metaphase, anaphase và telophase. Trong giờ nghỉ giữa sự phân chia tế bào, interphase đại diện cho một phần của giai đoạn chu kỳ tế bào nơi một tế bào tạm dừng và nghỉ ngơi. Điều này cho phép tế bào phát triển và nhân đôi vật liệu di truyền bên trong khi nó sẵn sàng cho quá trình nguyên phân.

Dòng năng lượng trong các tế bào

Nhiều phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong tế bào. Khi kết hợp, các phản ứng này tạo nên sự trao đổi chất của tế bào. Trong quá trình này, một số liên kết hóa học trong các phân tử phản ứng bị phá vỡ và tế bào lấy năng lượng. Khi các liên kết hóa học mới phát triển để tạo ra các sản phẩm, điều này giải phóng năng lượng trong tế bào. Phản ứng ngoại sinh xảy ra khi tế bào giải phóng năng lượng ra môi trường xung quanh, hình thành các liên kết mạnh hơn các liên kết bị phá vỡ. Trong các phản ứng nội sinh, năng lượng đi vào tế bào từ môi trường xung quanh, tạo ra các liên kết hóa học yếu hơn so với các liên kết bị phá vỡ.

Tất cả các tế bào đều chứa một dạng DNA

Để sinh sản, một tế bào phải có một số dạng axit deoxyribonucleic, chất tự sao chép có trong tất cả các sinh vật sống như là các yếu tố thiết yếu của nhiễm sắc thể. Vì DNA là vật mang dữ liệu di truyền, thông tin được lưu trữ trong các tế bào ban đầu DNA sẽ nhân đôi trong các tế bào con. DNA cung cấp màu xanh cho sự phát triển cuối cùng của tế bào, hoặc trong trường hợp tế bào nhân chuẩn ở vương quốc thực vật và động vật, ví dụ, màu xanh lam cho dạng sống đa bào.

Sự giống nhau trong các tế bào của các loài giống nhau

Lý do các nhà sinh học phân loại và phân loại tất cả các dạng sống là để hiểu vị trí của chúng trong hệ thống phân cấp của tất cả sự sống trên hành tinh. Họ sử dụng hệ thống phân loại Linnaean để xếp hạng tất cả các sinh vật sống theo miền, vương quốc, phylum, giai cấp, trật tự, gia đình, chi và loài. Bằng cách này, các nhà sinh học đã học được rằng trong các sinh vật thuộc các loài tương tự, các tế bào riêng lẻ có chứa thành phần hóa học cơ bản giống nhau.

Một số sinh vật là Unicellular

Tất cả các tế bào prokaryote về cơ bản là đơn bào, nhưng có bằng chứng cho thấy nhiều tế bào đơn bào này tham gia để tạo thành một thuộc địa để phân chia lao động. Một số nhà khoa học coi thuộc địa này là đa bào, nhưng các tế bào riêng lẻ không yêu cầu thuộc địa sống và hoạt động. Các sinh vật sống được phân loại theo các lĩnh vực Vi khuẩn và Archaea đều là các sinh vật đơn bào. Động vật nguyên sinh và một số dạng tảo và nấm, các tế bào có nhân riêng biệt và riêng biệt, cũng là những sinh vật đơn bào được tổ chức dưới miền Eukarya.

Tất cả các sinh vật sống bao gồm một hoặc nhiều tế bào

Tất cả các tế bào sống trong miền Vi khuẩn và Archaea bao gồm các sinh vật đơn bào. Trong miền Eukarya, các sinh vật sống trong vương quốc Protista là các sinh vật đơn bào có nhân được xác định riêng biệt. Người bảo vệ bao gồm động vật nguyên sinh, nấm nhầy và tảo đơn bào. Các vương quốc khác thuộc lãnh địa Eukarya bao gồm Fungi, Plantae và Animalia. Nấm men, trong vương quốc Fungi, là những thực thể đơn bào, nhưng các loại nấm, thực vật và động vật khác là những sinh vật phức tạp đa bào.

Các hoạt động của các tế bào độc lập thúc đẩy hoạt động của sinh vật sống

Các hoạt động trong một tế bào duy nhất khiến nó di chuyển, tiếp nhận hoặc giải phóng năng lượng, sinh sản và phát triển mạnh. Trong các sinh vật đa bào, giống như con người, các tế bào phát triển khác nhau, mỗi tế bào có nhiệm vụ riêng và độc lập. Một số tế bào nhóm lại với nhau để trở thành não, hệ thần kinh trung ương, xương, cơ, dây chằng và gân, các cơ quan chính của cơ thể và nhiều hơn nữa. Mỗi hành động của từng tế bào hoạt động cùng nhau vì lợi ích của toàn bộ cơ thể để cho phép nó hoạt động và sống. Các tế bào máu, ví dụ, hoạt động trên nhiều cấp độ, mang oxy đến các bộ phận cần thiết của cơ thể; chống lại mầm bệnh, nhiễm khuẩn và vi rút; và giải phóng carbon dioxide qua phổi. Bệnh xảy ra khi một hoặc nhiều chức năng này bị hỏng.

Virus: Zombie của thế giới sinh học - Chúng không phải là tế bào

Các nhà khoa học, nhà sinh học và nhà virus học đều không đồng ý về bản chất của virus vì một số chuyên gia coi chúng là sinh vật sống, tuy nhiên chúng không chứa bất kỳ tế bào nào. Trong khi chúng bắt chước nhiều đặc điểm được tìm thấy trong các sinh vật sống, theo các định nghĩa được trích dẫn trong lý thuyết tế bào hiện đại, chúng không phải là các sinh vật sống.

Virus là thây ma của thế giới sinh học. Sống trong một vùng đất không có người ở trong một khu vực màu xám giữa sự sống và cái chết, khi bên ngoài các tế bào, virus tồn tại dưới dạng capsid được bọc trong vỏ protein hoặc như một lớp vỏ protein đơn giản đôi khi được bọc trong màng. Các capsid bao quanh và lưu trữ vật liệu RNA hoặc DNA, chứa mã của virus.

Khi virus xâm nhập vào cơ thể sống, nó sẽ tìm thấy vật chủ tế bào để tiêm vật liệu di truyền. Khi thực hiện điều này, nó sẽ mã hóa lại DNA của tế bào chủ, đảm nhiệm chức năng của tế bào. Các tế bào bị nhiễm sau đó bắt đầu sản xuất nhiều protein virut và tái tạo vật liệu di truyền của virut khi nó lây lan bệnh khắp cơ thể sống. Một số virus có thể vẫn ngủ bên trong tế bào chủ trong một thời gian dài, không gây ra sự thay đổi rõ ràng nào trong tế bào chủ được gọi là pha lysogen. Nhưng một khi được kích thích, virus bước vào giai đoạn lylic, nơi các virus mới nhân lên và tự lắp ráp trước khi giết chết tế bào chủ khi virus bùng phát để lây nhiễm sang các tế bào khác.