Co by se stalo, kdyby buňka neměla DNA?

Buňka bez DNA má mnoho omezení, která mohou urychlit její zánik. Buňky vyžadují DNA, aby mohly vykonávat základní životní funkce, přenášet genetický materiál, shromažďovat správné proteiny a přizpůsobovat se kolísavým podmínkám prostředí. Některé vysoce specializované buňky vylučují jádro, aby efektivněji prováděly konkrétní úkoly, jako je přenášení hemoglobinu a oxidu uhličitého. Anukleové buňky, jako jsou zralé červené krvinky, jsou náchylnější k toxicitě pro životní prostředí a mají relativně krátkou životnost.

Kyselina deoxyribonukleová (DNA) obsahuje pokyny pro genetické kódování živých organismů. DNA se skládá z adeninových, cytosinových, guaninových a thyminových bází, které se párují a spojují prostřednictvím vodíkových vazeb. Komplementární pár bází - jako adenin (A) a tymin (T) - navázaný na molekuly cukru a fosfátů se nazývá nukleotid. Dlouhé řetězce nukleotidů tvoří dnes známou dvojitou spirálu DNA, kterou v roce 1952 objevili James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin a Maurice Wilkins, vědci z King's College v Londýně.

Eukaryotické buňky replikují DNA a poté sdílejí kopii, když se buňka dělí procesem mitózy nebo meiózy. Meióza zahrnuje další krok během buněčného dělení, kdy se fragmenty DNA odlomí z jednoho chromozomu a znovu se připojí k odpovídajícímu chromozomu. Rozdělené chromozomy jsou přitahovány na opačné konce buňky a jaderné obálky se reformují kolem chromatinu.

Jádro slouží jako vrchní velitel, který předává rozkazy velitelským jednotkám. DNA umístěná v jádru poskytuje všechny pokyny pro kódování proteinů potřebných pro organismus. Ztráta jádra by způsobila chaos uvnitř buňky. Bez jasného souboru pokynů by typická somatická buňka neměla tušení, co dělat dál.

Buňky také potřebují jádro, které pomáhá regulovat pohyb látek přes buněčnou membránu. Molekuly se pohybují tam a zpět osmózou, filtrací, difúzí a aktivním transportem. Různé typy vezikul také hrají roli při přemisťování látek do nebo z buňky. Bez jádra, které by to představilo, by se buňka mohla zhroutit, nabobtnat a prasknout.

Jaderná obálka je struktura s dvojitou membránou, která ohradí DNA (chromatin) uvnitř jádra. Během mezifáze jádro získává živiny a poskytuje optimální prostředí pro duplikaci DNA. Jakmile je buňka připravena začít se dělit, jaderný obal se rozloží a uvolní chromozomy do cytoplazmy. DNA je chráněna a hlídána v jádru, protože obsahuje celý genom organismu potřebný pro šíření druhů.

Může život existovat bez DNA? Žijí viry? Jsou nádorové buňky naživu? Odpověď na tyto otázky vyžaduje porozumění a shodu na smyslu života, ale nikoli v tajemném filosofickém smyslu. Podle Astrobiologové NASA„Život je soběstačný chemický systém schopný darwinovské evoluce.“ Definice života se však liší, což ovlivňuje například klasifikaci virů obsahujících pouze RNA.

Eukaryotické buňky obsahují ve svém jádře DNA, která dohlíží na běžné operační postupy. Účelem dělení buněk je růst a množit se. Evoluce a adaptace jsou výsledkem jedinečných párování nukleotidů DNA. Buňky bez DNA by neměly žádný genetický materiál k přenosu.

Molekulární molekuly ribonukleové kyseliny (mRNA) fungují jako prostředník pro jadernou DNA a zbytek buňky. Jak název napovídá, mRNA kopíruje (přepisuje) části DNA a odesílá čitelné zprávy na organely, které signalizují, kdy je třeba rozdělit nebo sestavit určité typy proteinů. Pokud by buňka ztratila jádro a DNA, buňka by nakonec oslabila a upoutala by pozornost požírajícími mikrofágy v imunitním systému.

Eukaryotické buňky mají jádro, které obsahuje DNA. Podle definice by eukaryotické organismy nevznikly bez DNA. Kromě jádra obsahují eukaryotické organismy mnoho typů organel, které fungují:

• The endoplazmatické retikulum (ER) je složená membrána připojená k jádru. Vnější vrstva se nazývá drsná ER, protože je pokryta hrbolatými ribozomy. Molekuly bílkovin jsou spojeny mezi hrubou ER a hladkou vnitřní vrstvou ER. Vezikuly přesouvají nově sestavené proteiny do Golgiho aparát k dalšímu zpracování a distribuci.

• Ribozomy jsou drobné, ale důležité proteinové struktury. Ribsomy dekódují messengerovou RNA zkopírovanou z DNA a sestavují předepsané aminokyseliny ve správném pořadí. Poté, co se vytvoří v jádru, ribozomy se vznášejí v cytoplazmě nebo se vážou na drsné endoplazmatické retikulum.
  

• The cytoplazma je polotekutá kapalina v buňce, která usnadňuje chemické reakce. Cytoskelet - vyrobený z vláknitých proteinů - pomáhá umístit organely v cytoplazmě. Chromatidy kondenzují v mitóze a seřadí se uprostřed buňky, než je rozdělí mitotické vřeteno, které se skládá z mikrotubulů v cytoplazmě.
  

• Vysavače jsou skladovací sáčky v buňce, které dočasně zadržují jídlo, vodu a odpad. Rostliny mají velkou vakuolu, která uchovává vodu, reguluje tlak vody a posiluje buněčnou stěnu.
  

• Mitochondrie jsou obecně známé jako elektrárna buňky. Energie adenosintrifosfátu (ATP) se vyrábí buněčným dýcháním. Buňky s vysokou energetickou potřebou obsahují velké množství mitochondrií.
  

DNA prokaryotických buněk je umístěna v nukleoidní oblasti. Prokaryotická DNA a organely nejsou obklopeny membránami. Ribozomy, které produkují bílkoviny, jsou převládající organely v cytoplazmě. Bakterie jsou příkladem prokaryotických forem života; někteří mají bičíkovité bičíky, které jsou smyslové organely.

Většina DNA se nachází v jádru (jaderná DNA), ale malé množství je také přítomno v mitochondriích (mitochondriální DNA). Jaderná DNA reguluje buněčný metabolismus a přenáší genetický materiál z jedné dělící se buňky do druhé. Mitochondriální DNA syntetizuje bílkoviny, vytváří enzymy a replikuje se. Prokaryotické buňky také obsahují DNA, ale není tam žádná jaderná membrána nebo obal.

Buňka vyžaduje jádro ze stejných důvodů, proč tělo potřebuje srdce a mozek. Jádro řídí každodenní provoz buňky. Organely potřebují pokyny z jádra. Bez jádra nemůže buňka dostat to, co potřebuje k přežití a prosperitě.

Buňka bez DNA postrádá schopnost dělat cokoli jiného, ​​než je její daný úkol. Živé organismy závisí na genech v DNA, které vedou bílkoviny a enzymy. I primitivní formy života mají DNA nebo RNA. Ve 46 chromozomech lidského těla je přibližně 20 500 genů v DNA, které jsou zodpovědné za biliony buněk v lidské tkáni, podle Genetický přehled.

Všechny organismy začínají malou kuličkou buněk, které se specializují na mnoho různých typů buněk, jako jsou neurony, bílé krvinky a svalové buňky. Na začátku všechny buňky potřebují jádro, aby jim řekly, co mají dělat. Pokyny mohou dokonce zahrnovat naprogramovanou smrt. Například vlasy, kůže a nehty jsou mrtvé buňky naplněné keratinem.

Reprodukční nebo terapeutické klonování zahrnuje odstranění jádra vaječné buňky a jeho nahrazení jádrem somatické dárcovské buňky. Poté je buňka elektricky nebo chemicky nastartována. Za pečlivě kontrolovaných podmínek budou buňky růst a diferencují se na nový orgán, tkáň nebo organismus, který má DNA dárce.

Zralé červené krvinky a epiteliální buňky kůže a střev jsou náchylné k opotřebení, poranění a mutaci v důsledku převozu odpadu nebo kontaktu s toxiny z prostředí. Není divu, že buňky, které nemají jádro, odumírají rychleji než jiné typy buněk. Absence jádra v těchto buňkách nabízí ochranný faktor. Pokud by tyto buňky měly jádro, pravděpodobnost poškození chromozomů by byla vyšší a možná i fatální organismus, pokud je mu umožněno dělit se a šířit život ohrožující mutace způsobující nemoci a nádory.

Bez DNA by se buňky nemohly množit, což by znamenalo vyhynutí druhu. Za normálních okolností jádro vytváří kopie chromozomální DNA, poté segmenty DNA rekombinují a poté se chromozomy dělí dvakrát a tvoří čtyři haploidní vajíčka nebo spermie. Chyby v meióze mohou vést k buňkám s chybějící DNA a dědičnými chorobami.

Stejně jako živočišné buňky mají i rostlinné buňky membránu uzavřené jádro obsahující DNA. Rostliny navíc obsahují chlorofyl, který zachycuje sluneční energii pro použití při fotosyntéze a získávání energie z jídla. Rostliny zase produkují potravu pro zbytek potravinového webu. Rostliny také zlepšují životní prostředí tím, že uvolňují kyslík a snižují atmosférický oxid uhličitý.

Přítomnost jádra umožňuje rostlinám reprodukovat a udržovat populační stabilitu. Pokud by rostliny neměly jádro, které by řídilo činnost buňky, nemohly by vyrábět jídlo. Následkem toho rostliny vymřou. Bylinožravci by zase byli v ohrožení, kdyby byl vyloučen jejich zdroj potravy.

Biodiverzita je klíčem k přežití druhů pro mnohobuněčné organismy. Druhy rostlin nemohou migrovat do nového domova, pokud změny klimatu nebo vektory nemocí náhle ohrožují přežití druhu izolovaného v konkrétní oblasti. Díky genové rekombinaci v meióze existují genetické variace v populacích, díky nimž jsou některé rostliny díky svému jedinečnému genomu odolnější a odolnější. Ačkoli rostliny stejného typu mohou na první pohled vypadat stejně, existují obvykle malé, ale významné rozdíly pozorovatelné trénovaným okem.

Například dvě zdánlivě identické rostliny rostoucí vedle sebe mohou mít díky svému jedinečnému genotypu mírné odchylky v průměrné velikosti listů, žilkování a kořenové struktuře. Tyto jemné rozdíly mohou být užitečné nebo škodlivé, pokud se změní podmínky prostředí. Například v období sucha čelí rostliny vyšší rychlosti odpařování vody. Rostliny se silně žilnatými malými listy mohou být vhodnější pro přežití a reprodukci, například v suchých podmínkách.

Viry mohou představovat vážnou hrozbu pro DNA hostitelské buňky. Virus infikuje svého hostitele injekcí molekul virové DNA nebo RNA do hostitelské buňky. Virová DNA přikazuje buňce, aby produkovala kopie virových proteinů spíše než vlastní buňky, aby vytvořila více virů, které se i nadále replikují. Nakonec může buňka prasknout a zemřít a šířit viry, které se budou dělit znovu a znovu. Běžná onemocnění, jako jsou plané neštovice a chřipka, jsou způsobena viry, které nereagují na antibiotika.

Studenti studující buněčnou a molekulární biologii musí mít pevné pochopení úlohy a významu DNA ve všech fázích buněčného cyklu. Bez DNA by živé organismy nemohly růst. Rostliny se dále nemohly dělit mitózou a zvířata si nemohla vyměňovat geny prostřednictvím meiózy. Většina buněk by prostě nebyla buňkami bez DNA.

Ukázkové testovací otázky:

Pokud jeho jádro a DNA chyběly, a rostlinná buňka by nebyl schopen který z následujícího?

1. Dokončete buněčný cyklus.
2. Zvětšujte se.
3. Vydělte mitózou.
4. Vše výše uvedené.

Pokud jeho jádro a DNA chyběly, an zvířecí buňka by nebyl schopen udělat který z následujícího?

1. Dokončete buněčný cyklus.
2. Zvětšujte se.
3. Vydělte meiózou.
4. Vše výše uvedené.