Apa yang Akan Terjadi Jika Sel Tidak Memiliki DNA?

Sebuah sel tanpa DNA memiliki banyak keterbatasan yang dapat mempercepat kematiannya. Sel membutuhkan DNA untuk menjalankan fungsi kehidupan yang penting, mengirimkan materi genetik, merakit protein yang tepat dan beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berfluktuasi. Beberapa sel yang sangat terspesialisasi melepaskan nukleusnya untuk lebih efisien melakukan tugas tertentu seperti membawa hemoglobin dan karbon dioksida. Sel berinti seperti sel darah merah dewasa lebih rentan terhadap toksisitas lingkungan dan memiliki rentang hidup yang relatif pendek.

Asam deoksiribonukleat (DNA) mengandung instruksi pengkodean genetik organisme hidup. DNA terdiri dari basa adenin, sitosin, guanin, dan timin yang berpasangan dan terhubung melalui ikatan hidrogen. Pasangan basa komplementer – seperti adenin (A) dan timin (T) – yang terikat pada molekul gula dan fosfat disebut nukleotida. Untaian panjang nukleotida membentuk heliks DNA ganda yang sekarang terkenal ditemukan pada tahun 1952 oleh James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins, ilmuwan di King's College di London.

Sel eukariotik mereplikasi DNA dan kemudian membagikan salinannya ketika sel membelah melalui proses mitosis atau meiosis. Meiosis mencakup langkah ekstra selama pembelahan sel di mana potongan DNA putus dari satu kromosom dan menempel kembali ke kromosom yang cocok. Kromosom yang terbagi ditarik ke ujung sel yang berlawanan, dan selubung nukleus terbentuk kembali di sekitar kromatin.

Nukleus berfungsi sebagai panglima tertinggi yang menyampaikan perintah kepada unit komando. DNA yang disimpan dalam nukleus menyediakan semua instruksi untuk mengkodekan protein yang dibutuhkan oleh organisme. Kehilangan nukleus akan menyebabkan kekacauan di dalam sel. Tanpa serangkaian instruksi yang jelas, sel somatik tipikal tidak akan tahu apa yang harus dilakukan selanjutnya.

Sel juga membutuhkan nukleus untuk membantu mengatur pergerakan zat melintasi membran sel. Molekul bergerak bolak-balik dengan osmosis, filtrasi, difusi dan transpor aktif. Berbagai jenis vesikel juga berperan dalam memindahkan zat ke dalam atau ke luar sel. Tanpa inti yang menjalankan pertunjukan, sel mungkin runtuh atau membengkak dan meledak.

Amplop nuklir adalah struktur membran ganda yang mengikat DNA (kromatin) di dalam nukleus. Selama interfase, nukleus memperoleh nutrisi dan menyediakan lingkungan yang optimal untuk duplikasi DNA. Setelah sel siap untuk mulai membelah, selubung nukleus membongkar dan melepaskan kromosom ke dalam sitoplasma. DNA dilindungi dan dijaga dalam nukleus karena mengandung seluruh genom organisme yang dibutuhkan untuk perbanyakan spesies.

Bisakah kehidupan ada tanpa DNA? Apakah virus hidup? Apakah sel tumor hidup? Menjawab pertanyaan-pertanyaan ini membutuhkan pemahaman dan kesepakatan tentang makna hidup, tetapi tidak dalam arti filosofis yang misterius. Berdasarkan Ahli astrobiologi NASA, “Kehidupan adalah sistem kimia yang mandiri yang mampu melakukan evolusi Darwin.” Namun, definisi kehidupan berbeda, dan itu mempengaruhi bagaimana virus yang hanya mengandung RNA diklasifikasikan, misalnya.

Sel eukariotik mengandung DNA dalam nukleusnya, yang mengawasi prosedur operasi normal. Tujuan pembelahan sel adalah untuk tumbuh dan berkembang biak. Evolusi dan adaptasi dihasilkan dari pasangan unik nukleotida DNA. Sel tanpa DNA tidak akan memiliki materi genetik untuk ditransmisikan.

Molekul messenger ribonucleic acid (mRNA) bertindak sebagai perantara untuk DNA inti dan bagian sel lainnya. Seperti namanya, mRNA menyalin (mentranskripsi) bagian DNA dan mengirim pesan yang dapat dibaca ke organel, memberi sinyal kapan harus membagi atau merakit jenis protein tertentu. Jika sel kehilangan nukleus dan DNA, sel pada akhirnya akan melemah dan menarik perhatian mikrofag yang melahap sistem kekebalan.

Sel eukariotik memiliki inti yang mengandung DNA. Menurut definisi, organisme eukariotik tidak akan ada tanpa DNA. Selain nukleus, organisme eukariotik mengandung banyak jenis organel yang bekerja berdasarkan isyarat:

• Itu retikulum endoplasma (ER) adalah membran terlipat yang melekat pada nukleus. Lapisan luar disebut RE kasar karena ditutupi oleh ribosom bergelombang. Molekul protein disatukan antara RE kasar dan lapisan dalam RE yang halus. Vesikel memindahkan protein yang baru dirakit ke aparatus golgi untuk diproses lebih lanjut dan didistribusikan.

• Ribosom adalah struktur protein kecil tapi penting. Ribosom memecahkan kode RNA pembawa pesan yang disalin dari DNA dan menyusun asam amino yang ditentukan dalam urutan yang benar. Setelah terbentuk di nukleolus, ribosom mengapung di sitoplasma atau mengikat retikulum endoplasma kasar.
  

• Itu sitoplasma adalah cairan semi-cair di dalam sel yang memfasilitasi reaksi kimia. Sitoskeleton – terbuat dari protein berserat – membantu memposisikan organel dalam sitoplasma. Kromatid memadat dalam mitosis dan berbaris di sepanjang bagian tengah sel sebelum ditarik terpisah oleh gelendong mitosis, yang terdiri dari mikrotubulus di sitoplasma.
  

• Vakuola adalah kantong penyimpanan di dalam sel yang untuk sementara menyimpan makanan, air, dan limbah. Tumbuhan memiliki vakuola besar yang menyimpan air, mengatur tekanan air dan memperkuat dinding sel.
  

• Mitokondria umumnya dikenal sebagai pembangkit listrik sel. Energi adenosin trifosfat (ATP) dihasilkan melalui respirasi sel. Sel dengan kebutuhan energi tinggi mengandung mitokondria dalam jumlah besar.
  

DNA sel prokariotik terletak di daerah nukleoid. DNA dan organel prokariotik tidak dikelilingi oleh membran. Ribosom yang menghasilkan protein adalah organel utama dalam sitoplasma. Bakteri mencontohkan bentuk kehidupan prokariotik; beberapa memiliki flagel seperti cambuk yang merupakan organel sensorik.

Sebagian besar DNA terletak di nukleus (DNA nuklir), tetapi sejumlah kecil juga ada di mitokondria (DNA mitokondria). DNA inti mengatur metabolisme sel dan mentransmisikan materi genetik dari satu sel yang membelah ke yang berikutnya. DNA mitokondria mensintesis protein, membuat enzim dan mereplikasi dirinya sendiri. Sel prokariotik juga mengandung DNA, tetapi tidak ada membran inti atau selubung.

Sebuah sel membutuhkan inti untuk beberapa alasan yang sama bahwa tubuh membutuhkan jantung dan otak. Nukleus mengatur operasi harian sel. Organel membutuhkan instruksi dari nukleus. Tanpa inti, sel tidak bisa mendapatkan apa yang dibutuhkan untuk bertahan hidup dan berkembang.

Sebuah sel tanpa DNA tidak memiliki kapasitas untuk melakukan banyak hal selain satu tugas yang diberikan. Organisme hidup bergantung pada gen dalam DNA untuk memandu protein dan enzim. Bahkan bentuk kehidupan primitif pun memiliki DNA atau RNA. Di dalam 46 kromosom tubuh manusia, terdapat kira-kira 20.500 gen dalam DNA yang bertanggung jawab atas triliunan sel dalam jaringan manusia, berdasarkan Intisari Genetika.

Semua organisme mulai dengan bola kecil sel yang berspesialisasi menjadi berbagai jenis sel seperti neuron, sel darah putih, dan sel otot. Pada awalnya, semua sel membutuhkan nukleus untuk memberi tahu apa yang harus dilakukan. Instruksi bahkan dapat mencakup kematian terprogram. Misalnya, rambut, kulit, dan kuku adalah sel-sel mati yang dipenuhi keratin.

Kloning reproduksi atau terapeutik melibatkan pemindahan inti sel telur dan menggantinya dengan inti sel donor somatik. Kemudian sel secara elektrik atau kimia mulai melompat. Di bawah kondisi yang dikontrol dengan hati-hati, sel-sel akan tumbuh dan berdiferensiasi menjadi organ, jaringan atau organisme baru yang memiliki DNA donor.

Sel darah merah yang matang dan sel epitel kulit dan usus rentan terhadap keausan, cedera, dan mutasi karena mengangkut limbah atau bersentuhan dengan racun lingkungan. Tidak mengherankan, sel-sel yang tidak memiliki nukleus mati lebih cepat daripada jenis sel lainnya. Tidak adanya nukleus dalam sel semacam itu menawarkan faktor pelindung. Jika sel-sel ini memiliki nukleus, kemungkinan kerusakan kromosom akan lebih tinggi dan mungkin berakibat fatal organisme jika dibiarkan membelah dan meneruskan mutasi yang mengancam jiwa, menyebabkan penyakit dan tumor.

Tanpa DNA, sel tidak dapat bereproduksi, yang berarti kepunahan spesies. Biasanya, nukleus membuat salinan DNA kromosom, kemudian segmen DNA bergabung kembali, dan selanjutnya kromosom membelah dua kali, membentuk empat sel telur atau sperma haploid. Kesalahan dalam meiosis dapat mengakibatkan sel-sel dengan DNA yang hilang dan penyakit yang diturunkan.

Seperti sel hewan, sel tumbuhan memiliki inti tertutup membran yang mengandung DNA. Selain itu, tanaman mengandung klorofil, yang menangkap energi matahari untuk digunakan dalam fotosintesis dan pemanenan energi makanan. Pada gilirannya, tanaman menghasilkan makanan untuk sisa jaring makanan. Tumbuhan juga meningkatkan lingkungan dengan melepaskan oksigen dan menenggelamkan karbon dioksida di atmosfer.

Kehadiran nukleus memungkinkan tanaman untuk bereproduksi dan menjaga stabilitas populasi. Jika tumbuhan tidak memiliki nukleus yang mengarahkan aktivitas sel, mereka tidak akan dapat memproduksi makanan. Akibatnya, tanaman akan mati. Pada gilirannya, herbivora akan berada dalam bahaya jika sumber makanan mereka dihilangkan.

Keanekaragaman hayati adalah kunci kelangsungan hidup spesies untuk organisme multiseluler. Spesies tumbuhan tidak dapat bermigrasi ke rumah baru jika perubahan iklim atau vektor penyakit tiba-tiba mengancam kelangsungan hidup spesies yang terisolasi di suatu wilayah tertentu. Melalui rekombinasi gen dalam meiosis, variasi genetik ada dalam populasi yang membuat tanaman tertentu lebih keras dan lebih tahan, berkat genom unik mereka. Meskipun tanaman dari jenis yang sama mungkin terlihat sama pada pandangan pertama, biasanya ada perbedaan kecil namun signifikan yang dapat diamati oleh mata yang terlatih.

Misalnya, dua tanaman yang tampaknya identik yang tumbuh berdampingan mungkin memiliki sedikit variasi dalam ukuran daun rata-rata, venasi dan struktur akar karena genotipe mereka yang unik. Perbedaan halus seperti itu dapat membantu atau berbahaya jika kondisi lingkungan berubah. Misalnya, selama periode kekeringan, tanaman menghadapi tingkat penguapan air yang lebih tinggi. Tanaman dengan daun kecil berurat tebal mungkin lebih cocok untuk bertahan hidup dan berkembang biak dalam kondisi kering, misalnya.

Virus dapat menimbulkan ancaman serius pada DNA sel inang. Virus menginfeksi inangnya dengan menyuntikkan molekul DNA atau RNA virus ke dalam sel inang. DNA virus memerintahkan sel untuk memproduksi salinan protein virus daripada milik sel, untuk membuat lebih banyak virus yang terus bereplikasi. Akhirnya, sel bisa pecah dan mati, menyebarkan virus yang akan membelah lagi dan lagi. Penyakit umum seperti cacar air dan influenza disebabkan oleh virus, yang tidak merespon terhadap antibiotik.

Siswa yang mempelajari biologi seluler dan molekuler harus memiliki pemahaman yang kuat tentang peran dan pentingnya DNA dalam semua fase siklus sel. Tanpa DNA, organisme hidup tidak dapat tumbuh. Selanjutnya, tumbuhan tidak dapat membelah secara mitosis, dan hewan tidak dapat bertukar gen melalui meiosis. Kebanyakan sel tidak akan menjadi sel tanpa DNA.

Contoh soal tes:

Jika nukleus dan DNA-nya hilang, a sel tanaman tidak akan bisa yang berikut ini?

1. Selesaikan siklus sel.
2. Tumbuh lebih besar.
3. Dibagi dengan mitosis.
4. Semua yang di atas.

Jika nukleus dan DNA-nya hilang, dan sel hewan tidak akan bisa melakukan yang berikut ini?

1. Selesaikan siklus sel.
2. Tumbuh lebih besar.
3. Dibagi dengan meiosis.
4. Semua yang di atas.