Što bi se dogodilo da stanica nema DNK?

Stanica bez DNA ima mnoga ograničenja koja mogu ubrzati njezinu propast. Stanicama je potrebna DNK za obavljanje bitnih životnih funkcija, prijenos genetskog materijala, okupljanje pravih bjelančevina i prilagodbu promjenjivim uvjetima okoliša. Neke visoko specijalizirane stanice odbacuju svoju jezgru kako bi učinkovitije izvršavale određene zadatke, poput nošenja hemoglobina i ugljičnog dioksida. Anukleirane stanice poput zrelih crvenih krvnih stanica osjetljivije su na toksičnost u okolišu i imaju relativno kratak životni vijek.

Deoksiribonukleinska kiselina (DNA) sadrži genetske upute za kodiranje živih organizama. DNA se sastoji od baza adenina, citozina, gvanina i timina koje se spajaju i povezuju vodikovim vezama. Komplementarni bazni par - poput adenina (A) i timina (T) - koji su vezani za molekule šećera i fosfata naziva se nukleotid. Duge niti nukleotida tvore danas poznatu dvostruku DNA zavojnicu koju su 1952. godine otkrili James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin i Maurice Wilkins, znanstvenici s King's Collegea u Londonu.

Eukariotske stanice repliciraju DNA, a zatim dijele kopiju kada se stanica podijeli kroz proces mitoze ili mejoze. Mejoza uključuje dodatni korak tijekom stanične diobe gdje se isječci DNA odcijepe od jednog kromosoma i ponovno prikače za odgovarajući kromosom. Podijeljeni kromosomi povlače se na suprotne krajeve stanice, a nuklearne ovojnice reformiraju se oko kromatina.

Jezgra služi kao vrhovni zapovjednik koji prenosi zapovijedi zapovjednim jedinicama. DNA smještena u jezgri pruža sve upute za kodiranje proteina potrebnih organizmu. Gubitak jezgre prouzročio bi nered unutar stanice. Bez jasnog skupa uputa tipična somatska stanica ne bi imala pojma što dalje činiti.

Stanicama je također potrebna jezgra koja će pomoći regulirati kretanje tvari kroz staničnu membranu. Molekule se kreću naprijed-nazad osmozom, filtracijom, difuzijom i aktivnim transportom. Različite vrste vezikula također igraju ulogu u premještanju tvari u ili iz stanice. Bez jezgre koja vodi emisiju, stanica bi se mogla srušiti ili nabubriti i puknuti.

Nuklearna ovojnica je dvostruka membranska struktura koja ugrađuje DNA (kromatin) unutar jezgre. Tijekom interfaze, jezgra nabavlja hranjive sastojke i pruža optimalno okruženje za umnožavanje DNA. Jednom kada je stanica spremna za početak dijeljenja, nuklearna ovojnica se rastavlja i oslobađa kromosome u citoplazmu. DNA je zaštićena i čuvana u jezgri jer sadrži čitav genom organizma potreban za razmnožavanje vrsta.

Može li život postojati bez DNK? Žive li virusi? Jesu li tumorske stanice žive? Odgovori na ova pitanja zahtijevaju razumijevanje i slaganje oko smisla života, ali ne u tajnom filozofskom smislu. Prema NASA-ini astrobiolozi, "Život je samoodrživi kemijski sustav sposoban za darvinističku evoluciju." Međutim, definicije života se razlikuju, a to utječe na klasifikaciju virusa koji sadrže samo RNA.

Eukariotske stanice sadrže DNA u svojoj jezgri, koja nadgleda uobičajene operativne postupke. Svrha stanične diobe je rast i razmnožavanje. Evolucija i prilagodba rezultat su jedinstvenog uparivanja DNA nukleotida. Stanice bez DNA ne bi imale genetski materijal za prijenos.

Molekule ribonukleinske kiseline (mRNA) djeluju kao posrednik za nuklearnu DNA i ostatak stanice. Kao što i samo ime govori, mRNA kopira (transkribira) dijelove DNA i šalje čitljive poruke organelama, signalizirajući kada treba podijeliti ili sastaviti određene vrste proteina. Ako bi stanica izgubila jezgru i DNA, stanica bi na kraju oslabila i privukla pažnju proždirućih mikrofaga u imunološkom sustavu.

Eukariotske stanice imaju jezgru koja sadrži DNA. Po definiciji, eukariotski organizmi ne bi mogli postojati bez DNA. Uz jezgru, eukariotski organizmi sadrže mnoge vrste organela koje djeluju na znak:

• The endoplazmatski retikulum (ER) je presavijena membrana pričvršćena na jezgru. Vanjski sloj naziva se grubi ER jer je prekriven kvrgavim ribosomima. Molekule proteina sastavljaju se između grubog ER i glatkog unutarnjeg sloja ER. Vezikule premještaju novosakupljene proteine ​​u Golgijev aparat za daljnju obradu i distribuciju.

• Ribosomi su malene, ali važne proteinske strukture. Ribsomi dekodiraju prijenosnu RNK kopiranu iz DNA i sastavljaju propisane aminokiseline u ispravnom redoslijedu. Nakon stvaranja u nukleolusu, ribosomi plutaju okolo u citoplazmi ili se vežu za grubi endoplazmatski retikulum.
  

• The citoplazma je polutekuća tekućina unutar stanice koja olakšava kemijske reakcije. Citoskelet - izrađen od vlaknastih bjelančevina - pomaže u postavljanju organela u citoplazmu. Kromatide se kondenziraju u mitozi i nižu se duž sredine stanice prije nego što ih razdvoji mitotsko vreteno koje se sastoji od mikrotubula u citoplazmi.
  

• Vakuole su vrećice za skladištenje u ćeliji koje privremeno zadržavaju hranu, vodu i otpad. Biljke imaju veliku vakuolu koja čuva vodu, regulira pritisak vode i jača staničnu stijenku.
  

• Mitohondrije poznati su kao elektrana stanice. Energija adenozin trifosfata (ATP) stvara se staničnim disanjem. Stanice s visokim energetskim potrebama sadrže velik broj mitohondrija.
  

DNA prokariontskih stanica nalazi se u nukleoidnom području. Prokariotska DNA i organele nisu okružene membranama. Ribosomi koji proizvode bjelančevine prevladavajući su organeli u citoplazmi. Bakterije predstavljaju prokariotske oblike života; neki imaju bičevi poput bičeva koji su osjetilne organele.

Većina DNA smještena je u jezgri (nuklearna DNA), ali male količine prisutne su i u mitohondrijima (mitohondrijska DNA). Nuklearna DNA regulira stanični metabolizam i prenosi genetski materijal s jedne stanice koja se dijeli na drugu. Mitohondrijska DNA sintetizira proteine, stvara enzime i replicira se. Prokariotske stanice također sadrže DNA, ali nema nuklearne membrane ili ovojnice.

Stanica iz nekih istih razloga zahtijeva jezgru da tijelo treba srce i mozak. Jezgra upravlja svakodnevnim radom stanice. Organeli trebaju upute iz jezgre. Bez jezgre, stanica ne može dobiti ono što joj je potrebno za preživljavanje i napredovanje.

Stanici bez DNK nedostaje sposobnost da učini mnogo što drugo osim svog zadanog zadatka. Živi organizmi ovise o genima u DNK koji vode proteine ​​i enzime. Čak i primitivni oblici života imaju DNA ili RNA. Unutar 46 kromosoma ljudskog tijela ima ih otprilike 20.500 gena u DNK koji su odgovorni za bilijune stanica u ljudskom tkivu, prema Sažetak genetike.

Svi organizmi započinju s malo kuglica stanica koje se specijaliziraju za mnogo različitih vrsta stanica poput neurona, bijelih krvnih stanica i mišićnih stanica. U početku svim stanicama treba jezgra koja će joj reći što treba učiniti. Upute mogu čak uključivati ​​programiranu smrt. Na primjer, kosa, koža i nokti su mrtve stanice ispunjene keratinom.

Reproduktivno ili terapijsko kloniranje uključuje uklanjanje jezgre jajne stanice i njezinu zamjenu jezgrom somatske donatorske stanice. Tada se stanica pokreće električno ili kemijski. Pod pažljivo kontroliranim uvjetima, stanice će rasti i diferencirati se u novi organ, tkivo ili organizam koji posjeduju DNA davatelja.

Zrele crvene krvne stanice i epitelne stanice kože i crijeva sklone su trošenju, ozljedama i mutacijama zbog otpada s trajekta ili dolaska u kontakt s toksinima iz okoline. Nije iznenađujuće što stanice koje nemaju jezgru odumiru brže od ostalih vrsta stanica. Odsutnost jezgre u takvim stanicama pruža zaštitni faktor. Da ove stanice imaju jezgru, vjerojatnost kromosomskog oštećenja bila bi veća i vjerojatno fatalna ako se organizmu dozvoli da se dijeli i prenosi mutacije opasne po život, uzrokujući bolesti i tumori.

Bez DNA stanice se ne bi mogle razmnožavati, što bi značilo izumiranje vrste. Uobičajeno, jezgra pravi kopije kromosomske DNA, zatim se segmenti DNA rekombiniraju, a zatim se kromosomi dva puta dijele, tvoreći četiri haploidne stanice jajne stanice ili sperme. Pogreške u mejozi mogu rezultirati stanicama s nedostajućom DNA i nasljednim bolestima.

Poput životinjskih stanica, biljne stanice imaju jezgru zatvorenu membranom koja sadrži DNA. Uz to, biljke sadrže klorofil koji hvata sunčevu energiju za upotrebu u fotosintezi i sakupljanju energije hrane. Zauzvrat, biljke proizvode hranu za ostatak prehrambene mreže. Biljke također poboljšavaju okoliš oslobađanjem kisika i potapanjem atmosferskog ugljičnog dioksida.

Prisutnost jezgre omogućuje biljkama razmnožavanje i održavanje stabilnosti populacije. Da biljke nemaju jezgru koja usmjerava aktivnosti stanice, ne bi mogle proizvoditi hranu. Posljedično, biljke bi izumrle. Zauzvrat bi biljojedi bili ugroženi ako bi im se uklonio izvor hrane.

Bioraznolikost je ključ opstanka vrsta za višećelijske organizme. Biljne vrste ne mogu migrirati u novi dom ako klimatske promjene ili vektori bolesti iznenada ugroze opstanak vrste izolirane na određenom području. Kroz rekombinaciju gena u mejozi, genetske varijacije postoje unutar populacija koje neke biljke čine otpornijima i otpornijima, zahvaljujući njihovom jedinstvenom genomu. Iako biljke iste vrste na prvi pogled mogu izgledati slično, u pravilu postoje male, ali značajne razlike uočljive istreniranom oku.

Na primjer, dvije naizgled identične biljke koje rastu jedna uz drugu mogu imati male razlike u prosječnoj veličini lišća, venaciji i strukturi korijena zbog svog jedinstvenog genotipa. Takve suptilne razlike mogu biti korisne ili štetne ako se promijene uvjeti okoliša. Primjerice, tijekom razdoblja suše biljke se suočavaju s većim stopama isparavanja vode. Biljke s jako žilavim, malim listovima mogu biti prikladnije za preživljavanje i razmnožavanje u sušnim uvjetima, na primjer.

Virusi mogu predstavljati ozbiljnu prijetnju DNK stanice domaćina. Virus zarazi svog domaćina ubrizgavanjem molekula virusne DNA ili RNA u stanicu domaćina. Virusna DNA zapovijeda stanici da proizvodi kopije virusnih proteina, a ne vlastite, kako bi stvorila više virusa koji se nastavljaju replicirati. Na kraju, stanica može puknuti i umrijeti, šireći viruse koji će se dijeliti iznova i iznova. Uobičajene bolesti poput vodenih kozica i gripe uzrokuju virusi koji ne reagiraju na antibiotike.

Studenti koji proučavaju staničnu i molekularnu biologiju moraju čvrsto shvatiti ulogu i važnost DNA u svim fazama staničnog ciklusa. Bez DNA živi organizmi ne bi mogli rasti. Dalje, biljke se nisu mogle podijeliti mitozom, a životinje nisu mogle razmjenjivati ​​gene putem mejoze. Većina stanica jednostavno ne bi bile stanice bez DNA.

Primjeri testnih pitanja:

Ako su nedostajali njegova jezgra i DNA, a biljna stanica ne bi mogao koji od sljedećeg?

1. Završite stanični ciklus.
2. Povećajte.
3. Podijeliti mitozom.
4. Sve od navedenog.

Ako su njegova jezgra i DNA nedostajale, an životinjska stanica ne bi mogao učiniti koji od sljedećeg?

1. Završite stanični ciklus.
2. Povećajte.
3. Podijeli mejozom.
4. Sve od navedenog.