Hva ville skje hvis cellen ikke hadde noe DNA?

En celle uten DNA har mange begrensninger som kan fremskynde dens død. Celler krever DNA for å utføre viktige livsfunksjoner, overføre genetisk materiale, montere de riktige proteinene og tilpasse seg svingende miljøforhold. Noen høyspesialiserte celler kaster kjernen for å utføre en spesifikk oppgave som å bære hemoglobin og karbondioksid mer effektivt. Anucleated celler som modne røde blodlegemer er mer utsatt for miljøtoksisitet og har en relativt kort levetid.

Deoksyribonukleinsyre (DNA) inneholder de genetiske kodingsinstruksjonene til levende organismer. DNA består av adenin-, cytosin-, guanin- og tyminbaser som kobles sammen og kobles gjennom hydrogenbindinger. Et komplementært basepar - som adenin (A) og tymin (T) - festet til sukker- og fosfatmolekyler kalles et nukleotid. Lange tråder av nukleotider danner den nå berømte dobbelte DNA-helixen som ble oppdaget i 1952 av James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin og Maurice Wilkins, forskere ved King's College i London.

Eukaryote celler replikerer DNA og deler deretter en kopi når cellen deler seg gjennom prosessen med mitose eller meiose. Meiose inkluderer et ekstra trinn under celledeling der DNA-fragmenter brytes av fra ett kromosom og festes til det matchende kromosomet. Delte kromosomer trekkes til motsatte ender av cellen, og kjernekonvoluttene reformeres rundt kromatinet.

Kjernen fungerer som øverstkommanderende som sender ordrer til kommandoenheter. DNA som ligger i kjernen gir alle instruksjonene for koding av proteinene som organismen trenger. Å miste kjernen vil føre til kaos inne i cellen. Uten et klart sett med instruksjoner, hadde den typiske somatiske cellen ingen anelse om hva de skulle gjøre videre.

Celler trenger også en kjerne for å regulere bevegelsen av stoffer over cellemembranen. Molekyler beveger seg frem og tilbake ved osmose, filtrering, diffusjon og aktiv transport. Ulike typer vesikler spiller også en rolle i å flytte stoffer inn eller ut av cellen. Uten at en kjerne driver showet, kan en celle kollapse eller hovne opp og sprekke.

Atomkonvolutten er en dobbeltmembranstruktur som korrelerer DNA (kromatin) inne i kjernen. Under mellomfasen skaffer kjernen næringsstoffer og gir et optimalt miljø for duplisering av DNA. Når cellen er klar til å begynne å dele seg, demonterer kjernekapslingen og frigjør kromosomene i cytoplasmaet. DNA er beskyttet og beskyttet i kjernen fordi det inneholder hele genomet til organismen som trengs for artsformering.

Kan livet eksistere uten DNA? Lever virus? Er tumorceller i live? Å svare på disse spørsmålene krever forståelse og enighet om meningen med livet, men ikke i en filosofisk forstand. I følge NASAs astrobiologer, "Livet er et selvopprettholdende kjemisk system som er i stand til darwinistisk evolusjon." Definisjoner av liv er imidlertid forskjellige, og det påvirker for eksempel hvordan virus som bare inneholder RNA, klassifiseres.

Eukaryote celler inneholder DNA i kjernen, som fører tilsyn med normale operasjonsprosedyrer. Hensikten med celledeling er å vokse og formere seg. Evolusjon og tilpasning skyldes unike sammenkoblinger av DNA-nukleotider. Celler uten DNA ville ikke ha noe genetisk materiale å overføre.

Messenger-ribonukleinsyre (mRNA) -molekyler fungerer som mellomledd for nukleært DNA og resten av cellen. Som navnet antyder, kopierer (transkriberer) mRNA deler av DNA og sender lesbare meldinger til organeller, signaliserer når de skal dele eller sette sammen visse typer proteiner. Hvis en celle mistet sin kjerne og DNA, ville cellen til slutt svekke seg og fange oppmerksomheten til å sluke mikrofager i immunsystemet.

Eukaryote celler har en kjerne som inneholder DNA. Per definisjon ville eukaryote organismer ikke oppstå uten DNA. I tillegg til en kjerne inneholder eukaryote organismer mange typer organeller som opptrer i kø:

• De endoplasmatisk retikulum (ER) er en brettet membran festet til kjernen. Det ytre laget kalles grov ER fordi det er dekket med humpete ribosomer. Proteinmolekyler settes sammen mellom grov ER og glatt indre lag av ER. Vesikler flytter de nylig monterte proteinene til Golgi-apparatet for videre behandling og distribusjon.

• Ribosomer er små, men viktige proteinstrukturer. Ribsomer dekoder messenger RNA kopiert fra DNA og satt sammen de foreskrevne aminosyrene i riktig rekkefølge. Etter å ha blitt dannet i kjernen, flyter ribosomer rundt i cytoplasmaet eller binder seg til det grove endoplasmatiske retikulumet.
  

• De cytoplasma er en halvfluid væske i cellen som letter kjemiske reaksjoner. Cytoskjelettet - laget av fibrøse proteiner - hjelper med å plassere organeller i cytoplasmaet. Kromatider kondenserer i mitose og stiller seg opp langs midten av cellen før de trekkes fra hverandre av den mitotiske spindelen, som består av mikrotubuli i cytoplasmaet.
  

• Vacuoles er oppbevaringsposer i cellen som midlertidig holder på mat, vann og avfall. Planter har et stort vakuum som lagrer vann, regulerer vanntrykk og forsterker celleveggen.
  

• Mitokondrier er ofte kjent som cellenes kraftverk. Adenosintrifosfat (ATP) energi produseres gjennom cellulær respirasjon. Celler med høyt energibehov inneholder et stort antall mitokondrier.
  

DNA av prokaryote celler ligger i en nukleoid region. Prokaryotisk DNA og organeller er ikke omgitt av membraner. Ribosomer som produserer protein er den dominerende organellen i cytoplasmaet. Bakterier eksemplifiserer prokaryote livsformer; noen har piskelignende flagellum som er sanseorganeller.

Mest DNA ligger i kjernen (kjernedNA), men små mengder er også tilstede i mitokondriene (mitokondrie-DNA). Nukleært DNA regulerer cellemetabolismen og overfører genetisk materiale fra en delende celle til den neste. Mitokondrie-DNA syntetiserer proteiner, lager enzymer og replikerer seg selv. Prokaryote celler inneholder også DNA, men det er ingen kjernemembran eller konvolutt.

En celle krever en kjerne av noen av de samme grunnene til at en kropp trenger et hjerte og en hjerne. Kjernen styrer den daglige driften av cellen. Organeller trenger instruksjoner fra kjernen. Uten en kjerne kan ikke cellen få det den trenger for å overleve og trives.

En celle uten DNA mangler kapasitet til å gjøre mye annet enn den ene oppgaven. Levende organismer er avhengige av gener i DNA for å lede proteiner og enzymer. Selv primitive livsformer har DNA eller RNA. Innenfor de 46 kromosomene i menneskekroppen er det omtrent 20 500 gener i DNA som er ansvarlige for billioner av celler i humant vev, i følge Genetics Digest.

Alle organismer starter med en liten ball med celler som spesialiserer seg i mange forskjellige typer celler som nevroner, hvite blodlegemer og muskelceller. I begynnelsen trenger alle celler en kjerne for å fortelle det hva de skal gjøre. Instruksjoner kan til og med inkludere programmert død. For eksempel er hår, hud og negler døde celler fylt med keratin.

Reproduktiv eller terapeutisk kloning innebærer å fjerne kjernen til en eggcelle og erstatte den med kjernen til en somatisk donorcelle. Deretter blir cellen startet elektrisk eller kjemisk. Under nøye kontrollerte forhold vil cellene vokse og skille seg inn i et nytt organ, vev eller organisme som har donorens DNA.

Modne røde blodlegemer og epitelceller i huden og tarmen er utsatt for slitasje, skade og mutasjon på grunn av ferjing av avfall eller kontakt med miljøgifter. Ikke overraskende dør celler som ikke har en kjerne raskere enn andre typer celler. Fravær av en kjerne i slike celler gir en beskyttende faktor. Hvis disse cellene hadde en kjerne, ville oddsen for kromosomskader være høyere og muligens dødelig for organismen hvis den får dele seg og videreføre livstruende mutasjoner, forårsake sykdommer og svulster.

Uten DNA kunne ikke celler reprodusere, noe som ville bety utryddelse av arten. Normalt lager kjernen kopier av kromosomalt DNA, deretter rekombinerer DNA-segmenter, og deretter deler kromosomene seg to ganger og danner fire haploide egg- eller sædceller. Feil ved meiose kan føre til celler med manglende DNA og arvelige sykdommer.

Som dyreceller har planteceller en membraninnesluttet kjerne som inneholder DNA. I tillegg inneholder planter klorofyll, som fanger solenergi til bruk i fotosyntese og høsting av matenergi. I sin tur produserer planter mat for resten av matnettet. Planter forbedrer også miljøet ved å frigjøre oksygen og synke atmosfærisk karbondioksid.

Tilstedeværelsen av en kjerne gjør det mulig for planter å reprodusere og opprettholde populasjonsstabilitet. Hvis planter ikke hadde en kjerne som styrer aktivitetene i cellen, ville de ikke kunne produsere mat. Følgelig ville planter dø ut. På sin side ville planteetere være i fare hvis matkilden deres ble eliminert.

Biodiversitet er nøkkelen til artsoverlevelse for flercellede organismer. Plantearter kan ikke migrere til et nytt hjem hvis klimaendringer eller sykdomsvektorer plutselig truer overlevelsen til en art som er isolert i et bestemt område. Gjennom genrekombinasjon i meiose eksisterer genetisk variasjon innen populasjoner som gjør visse planter hardere og mer motstandsdyktige, takket være deres unike genom. Selv om planter av samme type alle kan se like ut ved første øyekast, er det vanligvis små, men signifikante forskjeller som kan observeres for det trente øye.

For eksempel kan to tilsynelatende identiske planter som vokser side om side, ha små variasjoner i gjennomsnittlig bladstørrelse, venasjon og rotstruktur på grunn av deres unike genotype. Slike subtile forskjeller kan være nyttige eller skadelige hvis miljøforholdene endres. For eksempel, i perioder med tørke, har planter høyere fordampningsgrad. Planter med tungt venete, små blader kan være bedre egnet til å overleve og reprodusere under tørre forhold, for eksempel.

Virus kan utgjøre en alvorlig trussel mot vertscellens DNA. Et virus infiserer verten sin ved å injisere molekyler av viralt DNA eller RNA i en vertscelle. Virus-DNA kommanderer cellen til å produsere kopier av virale proteiner i stedet for cellens egne, for å skape flere virus som fortsetter å replikere. Til slutt kan cellen sprekke og dø, og spre virus som vil dele seg om og om igjen. Vanlige sykdommer som vannkopper og influensa er forårsaket av virus, som ikke reagerer på antibiotika.

Studenter som studerer cellulær og molekylærbiologi, må ha et godt innblikk i rollen og betydningen av DNA i alle faser av cellesyklusen. Uten DNA kunne ikke levende organismer vokse. Videre kunne planter ikke dele seg med mitose, og dyr kunne ikke bytte gener gjennom meiose. De fleste celler ville ganske enkelt ikke være celler uten DNA.

Eksempel på testspørsmål:

Hvis kjerne og DNA manglet, a Plante-celle ikke kunne hvilken av de følgende?

1. Fullfør cellesyklusen.
2. Bli større.
3. Del med mitose.
4. Alt ovenfor.

Hvis kjerne og DNA manglet, kan en dyrecelle ville være i stand til å gjøre hvilken av de følgende?

1. Fullfør cellesyklusen.
2. Bli større.
3. Del med meiose.
4. Alt ovenfor.