Kas nutiktų, jei ląstelėje nebūtų DNR?

Ląstelė be DNR turi daugybę apribojimų, kurie gali pagreitinti jos žūtį. Ląstelėms reikalinga DNR, kad ji galėtų atlikti esmines gyvenimo funkcijas, perduoti genetinę medžiagą, surinkti reikiamus baltymus ir prisitaikyti prie kintančių aplinkos sąlygų. Kai kurios labai specializuotos ląstelės išmeta savo branduolį, kad efektyviau atliktų tam tikrą užduotį, pavyzdžiui, nešiotų hemoglobiną ir anglies dioksidą. Anuklizuotos ląstelės, tokios kaip subrendę raudonieji kraujo kūneliai, yra labiau jautrūs toksiškumui aplinkai ir jų gyvenimo trukmė yra gana trumpa.

Dezoksiribonukleino rūgštyje (DNR) yra gyvų organizmų genetinio kodavimo instrukcijos. DNR sudaro adenino, citozino, guanino ir timino bazės, kurios jungiasi ir jungiasi per vandenilio jungtis. Prie cukraus ir fosfato molekulių prijungta papildoma bazinė pora, tokia kaip adeninas (A) ir timinas (T), vadinama nukleotidu. Ilgos nukleotidų grandinės sudaro dabar žinomą dvigubą DNR spiralę, kurią 1952 m. Atrado Jameso Watsono, Franciso Cricko, Rosalindo Franklino ir Maurice'o Wilkinso mokslininkai iš Londono King's koledžo.

Eukariotinės ląstelės atkartoja DNR ir dalijasi kopija, kai ląstelė dalijasi mitozės ar mejozės procese. Mejozė apima papildomą žingsnį ląstelių dalijimosi metu, kai DNR fragmentai nutrūksta iš vienos chromosomos ir vėl prisijungia prie atitinkančios chromosomos. Padalintos chromosomos ištraukiamos į priešingus ląstelės galus, o branduolio apvalkalai reformuojasi aplink chromatiną.

Branduolys yra vyriausiasis vadas, kuris perduoda įsakymus vadovauti padaliniams. Branduolyje laikoma DNR pateikia visas organizmui reikalingų baltymų kodavimo instrukcijas. Praradus branduolį, ląstelės viduje atsirastų chaosas. Be aiškių instrukcijų rinkinio tipinė somatinė ląstelė neįsivaizduotų, ką daryti toliau.

Ląstelėms taip pat reikia branduolio, kuris padėtų reguliuoti medžiagų judėjimą per ląstelės membraną. Molekulės juda pirmyn ir atgal per osmosą, filtravimą, difuziją ir aktyvųjį transportą. Skirtingi pūslelių tipai taip pat vaidina svarbų vaidmenį perkeliant medžiagas į ląstelę ar iš jos. Be laidos vedančio branduolio, ląstelė gali subyrėti arba išsipūsti ir sprogti.

Branduolio apvalkalas yra dvigubos membranos struktūra, koreguojanti DNR (chromatiną) branduolio viduje. Interfazės metu branduolys įsigyja maistinių medžiagų ir suteikia optimalią aplinką DNR dubliavimuisi. Kai ląstelė yra pasirengusi pradėti dalytis, branduolio apvalkalas išyra ir išleidžia chromosomas į citoplazmą. DNR yra saugoma ir saugoma branduolyje, nes joje yra visas organizmo genomas, reikalingas rūšių dauginimui.

Ar gali gyvenimas egzistuoti be DNR? Ar gyvena virusai? Ar naviko ląstelės gyvos? Norint atsakyti į šiuos klausimus, reikia suprasti ir susitarti dėl gyvenimo prasmės, bet ne slapta filosofine prasme. Pagal NASA astrobiologai, „Gyvenimas yra savarankiška cheminė sistema, galinti darvino evoliuciją“. Tačiau gyvenimo apibrėžimai skiriasi ir tai turi įtakos, pavyzdžiui, virusų, turinčių tik RNR, klasifikavimui.

Eukariotų ląstelių branduolyje yra DNR, kuri prižiūri įprastas darbo procedūras. Ląstelių dalijimosi tikslas yra augti ir daugintis. Evoliucija ir adaptacija atsiranda dėl unikalių porų DNR nukleotidų. Ląstelės be DNR neturėtų perduoti genetinės medžiagos.

Messenger ribonukleino rūgšties (mRNR) molekulės veikia kaip branduolinės DNR ir likusios ląstelės tarpininkas. Kaip rodo pavadinimas, mRNR kopijuoja (perrašo) DNR dalis ir siunčia skaitomus pranešimus organeliams, nurodydama, kada reikia padalinti ar surinkti tam tikrų tipų baltymus. Jei ląstelė prarastų savo branduolį ir DNR, ląstelė ilgainiui susilpnėtų ir atkreiptų dėmesį į praryjančius imuninės sistemos mikrofagus.

Eukariotų ląstelės turi branduolį, kuriame yra DNR. Pagal apibrėžimą, eukariotų organizmai neatsirastų be DNR. Be branduolio, eukariotiniuose organizmuose yra daugybė organelių tipų, kurie atlieka ženklą:

• The endoplazminis Tinklelis (ER) yra sulankstyta membrana, pritvirtinta prie branduolio. Išorinis sluoksnis vadinamas šiurkščiu ER, nes jis yra padengtas nelygiais ribosomomis. Baltymų molekulės yra sujungtos tarp grubaus ER ir lygaus vidinio ER sluoksnio. Pūslelės perkelia naujai surinktus baltymus į Goldžio kompleksas tolesniam perdirbimui ir platinimui.

• Ribosomos yra mažos, bet svarbios baltymų struktūros. Ribsomos iššifruoja iš DNR nukopijuotą pasiuntinio RNR ir teisinga tvarka sujungia nurodytas aminorūgštis. Susiformavusios branduolyje, ribosomos plaukioja aplink citoplazmą arba prisijungia prie grubaus endoplazminio tinklo.
  

• The citoplazma yra pusiau skystas ląstelės skystis, palengvinantis chemines reakcijas. Citozinis skeletas - pagamintas iš pluoštinių baltymų - padeda nustatyti organelius citoplazmoje. Chromatidai kondensuojasi mitozėje ir išsidėstę palei ląstelės vidurį, kol juos išskiria mitozinis verpstė, kurią sudaro citoplazmos mikrovamzdeliai.
  

• Vacuolės yra kameros laikymo maišeliai, laikinai sulaikantys maistą, vandenį ir atliekas. Augalai turi didelę vakuolę, kuri kaupia vandenį, reguliuoja vandens slėgį ir sustiprina ląstelės sienelę.
  

• Mitochondrijos yra paprastai žinomi kaip elemento elektrinė. Adenozino trifosfato (ATP) energija gaminama kvėpuojant ląstelėmis. Ląstelėse, kuriose reikalingas didelis energijos kiekis, yra daug mitochondrijų.
  

Prokariotinių ląstelių DNR yra nukleoidiniame regione. Prokariotų DNR ir organelės nėra apgaubtos membranomis. Ribosomos, kurios gamina baltymus, yra citoplazmoje vyraujanti organelė. Bakterijos rodo prokariotines gyvybės formas; kai kurie turi whiplike flagellum, kurie yra jutiminiai organeliai.

Daugiausia DNR yra branduolyje (branduolio DNR), tačiau nedideli kiekiai yra ir mitochondrijose (mitochondrijų DNR). Branduolinė DNR reguliuoja ląstelių apykaitą ir perduoda genetinę medžiagą iš vienos dalijančios ląstelės į kitą. Mitochondrijų DNR sintetina baltymus, gamina fermentus ir dauginasi pati. Prokariotinėse ląstelėse taip pat yra DNR, tačiau nėra branduolio membranos ar apvalkalo.

Ląstelei reikia branduolio dėl tų pačių priežasčių, dėl kurių kūnui reikalinga širdis ir smegenys. Branduolys valdo kasdienes ląstelės operacijas. Organelėms reikia nurodymų iš branduolio. Be branduolio ląstelė negali gauti to, ko reikia išgyvenimui ir klestėjimui.

Ląstelė, neturinti DNR, neturi galimybių atlikti daug ko kito, išskyrus vieną užduotį. Gyvi organizmai priklauso nuo DNR genų, kurie nukreipia baltymus ir fermentus. Net primityvios gyvybės formos turi DNR arba RNR. 46 žmogaus kūno chromosomose yra maždaug 20 500 genų DNR, kurie yra atsakingi už trilijonus ląstelių žmogaus audiniuose, pasak Genetikos santrauka.

Visi organizmai prasideda nuo mažo ląstelių rutulio, kuris specializuojasi į daugybę skirtingų tipų ląstelių, pavyzdžiui, neuronų, baltųjų kraujo kūnelių ir raumenų ląstelių. Pradžioje visoms ląstelėms reikia branduolio, kad galėtų pasakyti, ką daryti. Nurodymuose gali būti net užprogramuota mirtis. Pavyzdžiui, plaukai, oda ir nagai yra negyvos ląstelės, užpildytos keratinu.

Reprodukcinis arba terapinis klonavimas apima kiaušialąstės branduolio pašalinimą ir jo pakeitimą somatinės donorinės ląstelės branduoliu. Tada ląstelė pradedama elektriniu ar cheminiu būdu. Kruopščiai kontroliuojamomis sąlygomis ląstelės augs ir diferencijuosis į naują organą, audinį ar organizmą, turintį donoro DNR.

Subrendę raudonieji kraujo kūneliai ir odos bei žarnyno epitelio ląstelės yra linkusios susidėvėti, susižeisti ir mutuotis dėl keltų atliekų ar sąlyčio su aplinkos toksinais. Nenuostabu, kad ląstelės, neturinčios branduolio, miršta greičiau nei kitų tipų ląstelės. Branduolio nebuvimas tokiose ląstelėse suteikia apsauginį faktorių. Jei šios ląstelės turėtų branduolį, chromosomų pažeidimo tikimybė būtų didesnė ir galbūt mirtina organizmas, jei leidžiama dalytis ir praeiti gyvybei pavojingomis mutacijomis, sukeliančiomis ligas ir navikai.

Be DNR ląstelės negalėjo daugintis, o tai reikštų rūšies išnykimą. Paprastai branduolys daro chromosomų DNR kopijas, tada DNR segmentai rekombinuojasi, o vėliau chromosomos dalijasi du kartus, formuodamos keturias haploidines kiaušialąstes ar spermos ląsteles. Dėl mejozės klaidų gali atsirasti ląstelių, kuriose nėra DNR ir paveldimų ligų.

Kaip ir gyvūnų ląstelės, taip ir augalų ląstelės turi membranoje uždarą branduolį, kuriame yra DNR. Be to, augaluose yra chlorofilo, kuris surenka saulės energiją, skirtą naudoti fotosintezei ir maisto energijai rinkti. Savo ruožtu augalai gamina maistą likusiam maisto tinklui. Augalai taip pat gerina aplinką, išskirdami deguonį ir skandindami atmosferos anglies dioksidą.

Branduolio buvimas suteikia augalams galimybę daugintis ir išlaikyti populiacijos stabilumą. Jei augalai neturėtų branduolio, nukreipiančio ląstelės veiklą, jie negalėtų gaminti maisto. Vadinasi, augalai nugaištų. Savo ruožtu žolėdžiams kiltų pavojus, jei būtų pašalintas jų maisto šaltinis.

Biologinė įvairovė yra daugialąsčių organizmų rūšių išlikimo raktas. Augalų rūšys negali migruoti į naujus namus, jei klimato pokyčiai ar ligų sukėlėjai staiga kelia grėsmę tam tikroje vietovėje izoliuotų rūšių išlikimui. Atliekant genų rekombinaciją mejozėje, populiacijose egzistuoja genetiniai pokyčiai, dėl kurių tam tikri augalai tampa kietesni ir atsparesni dėl savo unikalaus genomo. Nors iš pirmo žvilgsnio visi to paties tipo augalai gali atrodyti panašūs, paprastai dresuotai akiai pastebimi nedideli, tačiau reikšmingi skirtumai.

Pavyzdžiui, du iš pažiūros identiški augalai, augantys greta, dėl savo unikalaus genotipo gali šiek tiek skirtis vidutiniu lapų dydžiu, venacija ir šaknų struktūra. Tokie subtilūs skirtumai gali būti naudingi arba žalingi, jei pasikeis aplinkos sąlygos. Pavyzdžiui, sausros laikotarpiais augalams tenka didesnis vandens garavimas. Augalai su labai gyslotais, mažais lapais gali būti tinkamesni išgyventi ir daugintis, pavyzdžiui, sausringomis sąlygomis.

Virusai gali kelti rimtą grėsmę ląstelės-šeimininkės DNR. Virusas užkrės savo šeimininką, įširdamas į ląstelę šeimininką viruso DNR ar RNR molekules. Virusinė DNR liepia ląstelei gaminti viruso baltymų kopijas, o ne pačios ląstelės, kad būtų sukurta daugiau virusų, kurie ir toliau dauginasi. Galiausiai ląstelė gali sprogti ir mirti, platindama virusus, kurie pasidalins vėl ir vėl. Dažnas ligas, tokias kaip vėjaraupiai ir gripas, sukelia virusai, kurie nereaguoja į antibiotikus.

Studentai, studijuojantys ląstelių ir molekulinę biologiją, turi tvirtai suvokti DNR vaidmenį ir svarbą visose ląstelių ciklo fazėse. Be DNR gyvi organizmai negalėjo augti. Be to, augalai negalėjo dalytis iš mitozės, o gyvūnai negalėjo pasikeisti genais per mejozę. Dauguma ląstelių paprasčiausiai nebūtų ląstelės be DNR.

Testo klausimų pavyzdžiai:

Jei trūktų jo branduolio ir DNR, a augalų ląstelė negalėtų kuri iš šių?

1. Užbaikite ląstelių ciklą.
2. Augti didesnis.
3. Padalinkite iš mitozės.
4. Visa tai aukščiau.

Jei trūktų jo branduolio ir DNR, an gyvūnų ląstelė negalėtų padaryti kuri iš šių?

1. Užbaikite ląstelių ciklą.
2. Augti didesnis.
3. Padalinkite iš mejozės.
4. Visa tai aukščiau.