Hvad ville der ske, hvis cellen ikke havde noget DNA?

En celle uden DNA har mange begrænsninger, der kan fremskynde dens død. Celler kræver DNA for at udføre vigtige livsfunktioner, transmittere genetisk materiale, samle de rigtige proteiner og tilpasse sig til svingende miljøforhold. Nogle højt specialiserede celler kaster deres kerne for mere effektivt at udføre en bestemt opgave såsom at bære hæmoglobin og kuldioxid. Anukleare celler som modne røde blodlegemer er mere modtagelige for miljøtoksicitet og har en relativt kort levetid.

Deoxyribonukleinsyre (DNA) indeholder de genetiske kodningsinstruktioner fra levende organismer. DNA består af adenin-, cytosin-, guanin- og thyminbaser, der parrer sig og forbinder gennem hydrogenbindinger. Et komplementært basepar - ligesom adenin (A) og thymin (T) - bundet til sukker- og phosphatmolekyler kaldes et nukleotid. Lange tråde af nukleotider danner den nu berømte dobbelte DNA-helix opdaget i 1952 af James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin og Maurice Wilkins, forskere ved King's College i London.

Eukaryote celler replikerer DNA og deler derefter en kopi, når cellen deler sig gennem processen med mitose eller meiose. Meiose inkluderer et ekstra trin under celledeling, hvor DNA-uddrag brydes fra et kromosom og fastgøres igen til det matchende kromosom. Opdelte kromosomer trækkes til modsatte ender af cellen, og kernekapslerne reformeres omkring kromatinet.

Kernen fungerer som øverstbefalende, der sender ordrer til kommandoenheder. DNA, der er anbragt i kernen, indeholder alle instruktioner til kodning af de proteiner, som organismen har brug for. At miste kernen ville forårsage kaos inde i cellen. Uden et klart sæt instruktioner ville den typiske somatiske celle ikke have nogen idé om hvad den skulle gøre næste gang.

Celler har også brug for en kerne for at hjælpe med at regulere bevægelsen af ​​stoffer over cellemembranen. Molekyler bevæger sig frem og tilbage ved osmose, filtrering, diffusion og aktiv transport. Forskellige typer vesikler spiller også en rolle i at flytte stoffer ind eller ud af cellen. Uden en kerne, der kører showet, kan en celle kollapse eller svulme op og sprænge.

Atomhylsteret er en dobbeltmembranstruktur, der korralerer DNA (kromatin) inde i kernen. Under mellemfasen skaffer kernen næringsstoffer og giver et optimalt miljø til duplikering af DNA. Når cellen er klar til at begynde at dele, adskilles kernekapslen og frigiver kromosomerne i cytoplasmaet. DNA er beskyttet og beskyttet i kernen, fordi det indeholder hele genomet i organismen, der er nødvendig til artsformering.

Kan livet eksistere uden DNA? Lever vira? Er tumorceller i live? Besvarelse af disse spørgsmål kræver forståelse og enighed om meningen med livet, men ikke i en arkæisk filosofisk forstand. Ifølge NASA-astrobiologer, "Livet er et selvforsynende kemisk system, der er i stand til darwinistisk udvikling." Definitioner på liv adskiller sig imidlertid, og det påvirker f.eks. Hvordan vira, der kun indeholder RNA, klassificeres.

Eukaryote celler indeholder DNA i deres kerne, som fører tilsyn med normale driftsprocedurer. Formålet med celledeling er at vokse og formere sig. Evolution og tilpasning skyldes unikke parringer af DNA-nukleotider. Celler uden DNA ville ikke have noget genetisk materiale at overføre.

Messenger ribonukleinsyre (mRNA) molekyler fungerer som mellemrummet for nukleart DNA og resten af ​​cellen. Som navnet antyder, kopierer (transkriberer) mRNA dele af DNA og sender læsbare meddelelser til organeller, der signalerer, hvornår de skal dele eller samle visse typer proteiner. Hvis en celle mistede sin kerne og DNA, ville cellen til sidst svække og fange opmærksomheden på at fortære mikrofager i immunsystemet.

Eukaryote celler har en kerne, der indeholder DNA. Per definition ville eukaryote organismer ikke opstå uden DNA. Ud over en kerne indeholder eukaryote organismer mange typer organeller, der udfører på cue:

• Det endoplasmatisk retikulum (ER) er en foldet membran fastgjort til kernen. Det ydre lag kaldes ru ER, fordi det er dækket af ujævn ribosomer. Proteinmolekyler sættes sammen mellem det ru ER og det glatte indre lag af ER. Vesikler flytter de nyligt samlede proteiner til Golgi-apparat til yderligere behandling og distribution.

• Ribosomer er små, men vigtige proteinstrukturer. Ribsomer afkoder messenger-RNA'et kopieret fra DNA og sammensætter de ordinerede aminosyrer i den rigtige rækkefølge. Efter at være dannet i nucleolus flyder ribosomer rundt i cytoplasmaet eller binder til det ru endoplasmatiske retikulum.
  

• Det cytoplasma er en halvflydende væske i cellen, der letter kemiske reaktioner. Cytoskeletet - fremstillet af fibrøse proteiner - hjælper med at placere organeller i cytoplasmaet. Kromatider kondenseres i mitose og stilles op langs midten af ​​cellen, før de trækkes fra hinanden af ​​den mitotiske spindel, som består af mikrotubuli i cytoplasmaet.
  

• Vacuoles er opbevaringsposer i cellen, der midlertidigt opbevarer mad, vand og affald. Planter har et stort vakuum, der opbevarer vand, regulerer vandtryk og forstærker cellevæggen.
  

• Mitokondrier er almindeligt kendt som celleens kraftværk. Adenosintrifosfat (ATP) energi produceres gennem cellulær respiration. Celler med høje energibehov indeholder et stort antal mitokondrier.
  

DNA fra prokaryote celler er placeret i en nukleoid region. Prokaryotisk DNA og organeller er ikke omgivet af membraner. Ribosomer, der producerer protein, er den fremherskende organelle i cytoplasmaet. Bakterier eksemplificerer prokaryote livsformer; nogle har whiplike flagellum, der er sensoriske organeller.

Det meste DNA er placeret i kernen (nukleart DNA), men små mængder er også til stede i mitokondrier (mitokondrie-DNA). Nukleart DNA regulerer cellemetabolisme og overfører genetisk materiale fra en delende celle til den næste. Mitokondrie-DNA syntetiserer proteiner, fremstiller enzymer og replikerer sig selv. Prokaryote celler indeholder også DNA, men der er ingen kernemembran eller kappe.

En celle kræver en kerne af nogle af de samme grunde, at en krop har brug for et hjerte og en hjerne. Kernen styrer den daglige drift af cellen. Organeller har brug for instruktioner fra kernen. Uden en kerne kan cellen ikke få det, den har brug for for at overleve og trives.

En celle uden DNA mangler kapacitet til at udføre meget andet end sin ene opgave. Levende organismer er afhængige af gener i DNA til at styre proteiner og enzymer. Selv primitive livsformer har DNA eller RNA. Inden for de 46 kromosomer i menneskekroppen er der ca. 20.500 gener i DNA, der er ansvarlige for billioner celler i humant væv, ifølge Genetik fordøjelse.

Alle organismer starter med en lille kugle celler, der specialiserer sig i mange forskellige typer celler som neuroner, hvide blodlegemer og muskelceller. I begyndelsen har alle celler brug for en kerne for at fortælle det, hvad de skal gøre. Instruktioner kan endda omfatte programmeret død. For eksempel er hår, hud og negle døde celler fyldt med keratin.

Reproduktiv eller terapeutisk kloning involverer fjernelse af kernen i en ægcelle og erstatning med kernen i en somatisk donorcelle. Derefter er cellen startet elektrisk eller kemisk. Under omhyggeligt kontrollerede betingelser vil cellerne vokse og differentiere sig til et nyt organ, væv eller organisme, der besidder donorens DNA.

Modne røde blodlegemer og epitelceller i huden og tarmene er tilbøjelige til at blive slidte, beskadiget og muteret på grund af at affald afføjes eller komme i kontakt med miljøgifter. Ikke overraskende dør celler, der ikke har en kerne hurtigere end andre typer celler. Fravær af en kerne i sådanne celler giver en beskyttende faktor. Hvis disse celler havde en kerne, ville oddsene for kromosomskader være højere og muligvis fatale for organismen, hvis den får lov til at dele sig og videreføre livsfarlige mutationer, der forårsager sygdomme og tumorer.

Uden DNA kunne celler ikke reproducere, hvilket ville betyde udryddelse af arten. Normalt laver kernen kopier af kromosomalt DNA, derefter rekombinerer segmenter af DNA, og derefter deler kromosomerne sig to gange og danner fire haploide æg- eller sædceller. Fejl ved meiose kan resultere i celler med manglende DNA og arvelige sygdomme.

Ligesom dyreceller har planteceller en membran-lukket kerne indeholdende DNA. Derudover indeholder planter klorofyl, der fanger solenergi til brug i fotosyntese og høst af fødenergi. Til gengæld producerer planter mad til resten af ​​madvævet. Planter forbedrer også miljøet ved at frigive ilt og synke atmosfærisk kuldioxid.

Tilstedeværelsen af ​​en kerne gør det muligt for planter at reproducere og opretholde populationsstabilitet. Hvis planter ikke havde en kerne, der styrede cellens aktiviteter, ville de ikke være i stand til at fremstille mad. Derfor ville planter dø ud. Til gengæld ville planteædere være i fare, hvis deres fødekilde blev elimineret.

Biodiversitet er nøglen til artsoverlevelse for flercellede organismer. Plantearter kan ikke migrere til et nyt hjem, hvis klimaændringer eller sygdomsvektorer pludselig truer overlevelsen af ​​en art isoleret i et bestemt område. Gennem genrekombination i meiose findes genetisk variation inden for populationer, der gør visse planter hårdere og mere resistente takket være deres unikke genom. Selvom planter af samme type alle kan se ens ud ved første øjekast, er der typisk små, men signifikante forskelle, der kan observeres for det træne øje.

For eksempel kan to tilsyneladende identiske planter, der vokser side om side, have små variationer i gennemsnitlig bladstørrelse, venation og rodstruktur på grund af deres unikke genotype. Sådanne subtile forskelle kan være nyttige eller skadelige, hvis miljøforholdene ændres. For eksempel står planter i tørkeperioder over for højere fordampningsgrader. Planter med stærkt vene, små blade kan f.eks. Være bedre egnet til at overleve og reproducere under tørre forhold.

Virus kan udgøre en alvorlig trussel mod værtscellens DNA. En virus inficerer sin vært ved at injicere molekyler af viralt DNA eller RNA i en værtscelle. Viralt DNA kommanderer cellen til at producere kopier af virale proteiner snarere end celleens egne, for at skabe flere vira, der fortsætter med at replikere. Til sidst kan cellen briste og dø og sprede vira, der deler sig igen og igen. Almindelige sygdomme som skoldkopper og influenza er forårsaget af vira, som ikke reagerer på antibiotika.

Studerende, der studerer cellulær og molekylærbiologi, skal have et fast greb om DNA's rolle og betydning i alle faser af cellecyklussen. Uden DNA kunne levende organismer ikke vokse. Desuden kunne planter ikke dele sig med mitose, og dyr kunne ikke udveksle gener gennem meiose. De fleste celler ville simpelthen ikke være celler uden DNA.

Eksempel på testspørgsmål:

Hvis dens kerne og DNA manglede, a plantecelle ville være ude af stand til hvilken af det følgende?

1. Gennemfør cellecyklussen.
2. Bliv større.
3. Opdel med mitose.
4. Alle de ovenstående.

Hvis dens kerne og DNA manglede, an dyrecelle ville være ude af stand til at gøre hvilken af det følgende?

1. Gennemfør cellecyklussen.
2. Bliv større.
3. Opdel med meiose.
4. Alle de ovenstående.