Какво ще се случи, ако клетката няма ДНК?

Клетка без ДНК има много ограничения, които могат да ускорят нейната смърт. Клетките се нуждаят от ДНК, за да изпълняват основни жизнени функции, да предават генетичен материал, да събират правилните протеини и да се адаптират към променливите условия на околната среда. Някои високоспециализирани клетки отделят ядрото си, за да изпълняват по-ефективно специфична задача като пренасяне на хемоглобин и въглероден диоксид. Ядрените клетки като зрелите червени кръвни клетки са по-податливи на токсичност за околната среда и имат относително кратък живот.

Дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) съдържа инструкциите за генетично кодиране на живите организми. ДНК се състои от аденин, цитозин, гуанин и тимин бази, които се сдвояват и свързват чрез водородни връзки. Допълнителна двойка основи - като аденин (А) и тимин (Т) - прикрепени към захарни и фосфатни молекули, се нарича нуклеотид. Дълги нишки нуклеотиди образуват известната вече двойна спирала на ДНК, открита през 1952 г. от Джеймс Уотсън, Франсис Крик, Розалинд Франклин и Морис Уилкинс, учени от King's College в Лондон.

Еукариотните клетки репликират ДНК и след това споделят копие, когато клетката се раздели в процеса на митоза или мейоза. Мейозата включва допълнителна стъпка по време на клетъчното делене, където фрагменти от ДНК се откъсват от една хромозома и се свързват отново към съответстващата хромозома. Разделените хромозоми се изтеглят към противоположните краища на клетката и ядрените обвивки се реформират около хроматина.

Ядрото служи като главнокомандващ, който предава заповедите на командните звена. ДНК, поместена в ядрото, предоставя всички инструкции за кодиране на протеините, необходими на организма. Загубата на ядрото би причинила хаос вътре в клетката. Без ясен набор от инструкции типичната соматична клетка няма да има представа какво да прави по-нататък.

Клетките също се нуждаят от ядро, което да помогне за регулиране на движението на веществата през клетъчната мембрана. Молекулите се движат напред-назад чрез осмоза, филтрация, дифузия и активен транспорт. Различните видове везикули също играят роля при придвижването на веществата в или извън клетката. Без ядро, управляващо шоуто, клетка може да се срути или набъбне и да се спука.

Ядрената обвивка е структура с двойна мембрана, която разгражда ДНК (хроматин) вътре в ядрото. По време на интерфазата ядрото набавя хранителни вещества и осигурява оптимална среда за дублиране на ДНК. След като клетката е готова да започне да се дели, ядрената обвивка се разглобява и освобождава хромозомите в цитоплазмата. ДНК е защитена и пазена в ядрото, тъй като съдържа целия геном на организма, необходим за размножаване на видовете.

Може ли животът да съществува без ДНК? Живи ли са вирусите? Живи ли са туморните клетки? Отговорът на тези въпроси изисква разбиране и съгласие относно смисъла на живота, но не в таен философски смисъл. Според Астробиолозите на НАСА, „Животът е самоподдържаща се химическа система, способна на еволюцията на Дарвин.“ Определенията за живот обаче се различават и това влияе върху това как се класифицират вирусите, съдържащи само РНК, например.

Еукариотните клетки съдържат ДНК в ядрото си, което контролира нормалните оперативни процедури. Целта на клетъчното делене е да расте и да се размножава. Еволюцията и адаптацията са резултат от уникални сдвоявания на ДНК нуклеотиди. Клетките без ДНК няма да имат генетичен материал за предаване.

Молекулите на рибонуклеиновата киселина (mRNA) в Messenger действат като посредник за ядрената ДНК и останалата част от клетката. Както подсказва името, иРНК копира (транскрибира) части от ДНК и изпраща четливи съобщения до органелите, сигнализирайки кога да разделя или събира определени видове протеини. Ако клетката загуби ядрото и ДНК, клетката в крайна сметка ще отслабне и ще привлече вниманието на поглъщащите микрофаги в имунната система.

Еукариотните клетки имат ядро, което съдържа ДНК. По дефиниция еукариотните организми не биха възникнали без ДНК. В допълнение към ядрото, еукариотните организми съдържат много видове органели, които се представят:

• The ендоплазмения ретикулум (ER) е сгъната мембрана, прикрепена към ядрото. Външният слой се нарича груб ER, тъй като е покрит с неравен рибозоми. Протеиновите молекули са събрани между грубия ER и гладкия вътрешен слой на ER. Везикулите преместват новосъбраните протеини в апарат на Голджи за по-нататъшна обработка и разпространение.

• Рибозоми са малки, но важни протеинови структури. Рибзомите декодират пратеника РНК, копиран от ДНК, и съставят предписаните аминокиселини в правилния ред. След като се образуват в ядрото, рибозомите се носят в цитоплазмата или се свързват с грапавия ендоплазмен ретикулум.
  

• The цитоплазма е полутечна течност в клетката, която улеснява химичните реакции. Цитоскелетът - направен от фиброзни протеини - помага за позиционирането на органелите в цитоплазмата. Хроматидите се кондензират в митоза и се нареждат по средата на клетката, преди да бъдат откъснати от митотичното вретено, което се състои от микротубули в цитоплазмата.
  

• Вакуоли са торбички за съхранение в клетката, които временно задържат храна, вода и отпадъци. Растенията имат голяма вакуола, която съхранява вода, регулира налягането на водата и укрепва клетъчната стена.
  

• Митохондрии са известни като електроцентрала на клетката. Енергията на аденозин трифосфат (АТФ) се произвежда чрез клетъчно дишане. Клетките с високи енергийни нужди съдържат голям брой митохондрии.
  

ДНК на прокариотните клетки се намира в нуклеоиден регион. Прокариотната ДНК и органелите не са заобиколени от мембрани. Рибозомите, които произвеждат протеин, са преобладаващата органела в цитоплазмата. Бактериите илюстрират прокариотни форми на живот; някои имат камшикови бичури, които са сетивни органели.

Повечето ДНК се намират в ядрото (ядрена ДНК), но малки количества присъстват и в митохондриите (митохондриална ДНК). Ядрената ДНК регулира клетъчния метаболизъм и предава генетичен материал от една деляща се клетка към другата. Митохондриалната ДНК синтезира протеини, произвежда ензими и се репликира. Прокариотните клетки също съдържат ДНК, но няма ядрена мембрана или обвивка.

Клетката се нуждае от ядро ​​поради едни и същи причини, поради които тялото се нуждае от сърце и мозък. Ядрото управлява ежедневните операции на клетката. Органелите се нуждаят от инструкции от ядрото. Без ядро ​​клетката не може да получи нужното, за да оцелее и да процъфти.

Клетка без ДНК не разполага с капацитет да направи много от всичко, различно от зададената ѝ задача. Живите организми зависят от гените в ДНК, за да насочват протеините и ензимите. Дори примитивните форми на живот имат ДНК или РНК. В рамките на 46 хромозоми на човешкото тяло има приблизително 20 500 гена в ДНК, които са отговорни за трилионите клетки в човешката тъкан, Според Дайджест на генетиката.

Всички организми започват с малко кълбо от клетки, които се специализират в много различни видове клетки като неврони, бели кръвни клетки и мускулни клетки. В началото всички клетки се нуждаят от ядро, за да му кажат какво да правят. Инструкциите могат дори да включват програмирана смърт. Например косата, кожата и ноктите са мъртви клетки, пълни с кератин.

Репродуктивното или терапевтичното клониране включва премахване на ядрото на яйцеклетка и заместването му с ядрото на соматична донорна клетка. Тогава клетката се стартира с електрически или химически скок. При внимателно контролирани условия клетките ще растат и ще се диференцират в нов орган, тъкан или организъм, притежаващ ДНК на донора.

Зрелите червени кръвни клетки и епителните клетки на кожата и червата са склонни към износване, нараняване и мутация поради фериботни отпадъци или контакт с токсини от околната среда. Не е изненадващо, че клетките, които нямат ядро, умират по-бързо от другите видове клетки. Липсата на ядро ​​в такива клетки предлага защитен фактор. Ако тези клетки имаха ядро, шансовете за хромозомно увреждане биха били по-високи и вероятно фатални организмът, ако му бъде позволено да се разделя и да предава животозастрашаващи мутации, причиняващи заболявания и тумори.

Без ДНК клетките не биха могли да се размножават, което би означавало изчезване на вида. Обикновено ядрото прави копия на хромозомна ДНК, след това сегменти от ДНК се рекомбинират и след това хромозомите се разделят два пъти, образувайки четири хаплоидни яйцеклетки или сперматозоиди. Грешките в мейозата могат да доведат до клетки с липсваща ДНК и наследствени заболявания.

Подобно на животинските клетки, растителните клетки имат затворено с мембрана ядро, съдържащо ДНК. Освен това растенията съдържат хлорофил, който улавя слънчевата енергия за използване при фотосинтеза и събиране на хранителна енергия. На свой ред растенията произвеждат храна за останалата част от хранителната мрежа. Растенията подобряват и околната среда, като отделят кислород и поглъщат атмосферния въглероден диоксид.

Наличието на ядро ​​позволява на растенията да се размножават и да поддържат стабилността на популацията. Ако растенията нямаха ядро, насочващо дейността на клетката, те нямаше да могат да произвеждат храна. Следователно, растенията ще измрат. На свой ред тревопасните животни биха били застрашени, ако източникът им на храна бъде премахнат.

Биоразнообразието е ключът към оцеляването на видовете за многоклетъчните организми. Растителните видове не могат да мигрират в нов дом, ако климатичните промени или преносителите на болести внезапно застрашават оцеляването на вид, изолиран в определена област. Чрез генната рекомбинация при мейоза, генетичните вариации съществуват в популациите, което прави някои растения по-твърди и по-устойчиви, благодарение на техния уникален геном. Въпреки че растенията от един и същи вид на пръв поглед могат да си приличат, обикновено има малки, но значителни разлики, които могат да се наблюдават от тренираното око.

Например, две на пръв поглед еднакви растения, растящи рамо до рамо, могат да имат леки вариации в средния размер на листата, венацията и структурата на корените поради техния уникален генотип. Такива фини разлики могат да бъдат полезни или вредни, ако условията на околната среда се променят. Например, по време на периоди на суша, растенията са изправени пред по-високи нива на изпаряване на водата. Растенията със силно жилисти, малки листа може да са по-подходящи, за да оцелеят и да се размножат в сухи условия, например.

Вирусите могат да представляват сериозна заплаха за ДНК на клетката гостоприемник. Вирусът заразява своя гостоприемник чрез инжектиране на молекули вирусна ДНК или РНК в клетката гостоприемник. Вирусната ДНК заповядва на клетката да произвежда копия на вирусни протеини, а не на собствените клетки, за да създаде повече вируси, които продължават да се репликират. В крайна сметка клетката може да се спука и да умре, разпространявайки вируси, които ще се разделят отново и отново. Честите заболявания като варицела и грип се причиняват от вируси, които не реагират на антибиотици.

Студентите, изучаващи клетъчна и молекулярна биология, трябва да разбират ясно ролята и значението на ДНК във всички фази на клетъчния цикъл. Без ДНК живите организми не биха могли да растат. Освен това растенията не могат да се разделят чрез митоза, а животните не могат да обменят гени чрез мейоза. Повечето клетки просто не биха били клетки без ДНК.

Примерни тестови въпроси:

Ако неговото ядро ​​и ДНК липсваха, a растителна клетка не би могъл който от следните?

1. Завършете клетъчния цикъл.
2. Станете по-големи.
3. Разделете на митоза.
4. Всички от горепосочените.

Ако неговото ядро ​​и ДНК липсваха, an животинска клетка не би могъл да направи който от следните?

1. Завършете клетъчния цикъл.
2. Станете по-големи.
3. Разделете на мейоза.
4. Всички от горепосочените.