O que aconteceria se a célula não tivesse DNA?

Uma célula sem DNA tem muitas limitações que podem acelerar sua morte. As células requerem DNA para realizar funções vitais essenciais, transmitir material genético, reunir as proteínas certas e se adaptar às flutuantes condições ambientais. Algumas células altamente especializadas perdem seus núcleos para desempenhar com mais eficiência uma tarefa específica, como transportar hemoglobina e dióxido de carbono. As células anucleadas, como os glóbulos vermelhos maduros, são mais suscetíveis à toxicidade ambiental e têm uma vida útil relativamente curta.

O ácido desoxirribonucléico (DNA) contém as instruções de codificação genética de organismos vivos. O DNA é composto de bases de adenina, citosina, guanina e timina que se emparelham e se conectam por meio de ligações de hidrogênio. Um par de bases complementares - como adenina (A) e timina (T) - ligado a moléculas de açúcar e fosfato é chamado de nucleotídeo. Longas fitas de nucleotídeos formam a agora famosa dupla hélice de DNA descoberta em 1952 por James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins, cientistas do King's College em Londres.

As células eucarióticas replicam o DNA e depois compartilham uma cópia quando a célula se divide por meio do processo de mitose ou meiose. A meiose inclui uma etapa extra durante a divisão celular, onde fragmentos de DNA se separam de um cromossomo e se reconectam ao cromossomo correspondente. Os cromossomos divididos são puxados para extremidades opostas da célula e os envelopes nucleares se reformam em torno da cromatina.

O núcleo serve como o comandante-chefe que transmite ordens para unidades de comando. O DNA alojado no núcleo fornece todas as instruções para codificar as proteínas necessárias ao organismo. A perda do núcleo causaria confusão dentro da célula. Sem um conjunto claro de instruções, a célula somática típica não teria ideia do que fazer a seguir.

As células também precisam de um núcleo para ajudar a regular o movimento das substâncias através da membrana celular. As moléculas se movem para frente e para trás por osmose, filtração, difusão e transporte ativo. Diferentes tipos de vesículas também desempenham um papel na movimentação de substâncias para dentro ou para fora da célula. Sem um núcleo comandando o show, uma célula pode entrar em colapso ou inchar e explodir.

O envelope nuclear é uma estrutura de membrana dupla que encerra o DNA (cromatina) dentro do núcleo. Durante a interfase, o núcleo obtém nutrientes e fornece um ambiente ideal para a duplicação do DNA. Quando a célula está pronta para começar a se dividir, o envelope nuclear se desmonta e libera os cromossomos no citoplasma. O DNA é protegido e guardado no núcleo porque contém todo o genoma do organismo necessário para a propagação das espécies.

A vida pode existir sem DNA? Os vírus estão vivos? As células tumorais estão vivas? Responder a essas perguntas requer compreensão e acordo sobre o significado da vida, mas não em um sentido filosófico misterioso. De acordo com Astrobiólogos da NASA, “A vida é um sistema químico autossustentável capaz de evolução darwiniana.” No entanto, as definições de vida são diferentes e isso afeta a forma como os vírus contendo apenas RNA são classificados, por exemplo.

As células eucarióticas contêm DNA em seu núcleo, que supervisiona os procedimentos operacionais normais. O objetivo da divisão celular é crescer e se multiplicar. A evolução e a adaptação resultam de pares únicos de nucleotídeos de DNA. Células sem DNA não teriam material genético para transmitir.

As moléculas de ácido ribonucléico mensageiro (mRNA) atuam como intermediários para o DNA nuclear e o resto da célula. Como o nome sugere, o mRNA copia (transcreve) partes do DNA e envia mensagens legíveis às organelas, sinalizando quando dividir ou montar certos tipos de proteínas. Se uma célula perdesse seu núcleo e DNA, ela enfraqueceria e chamaria a atenção dos micrófagos devoradores do sistema imunológico.

As células eucarióticas têm um núcleo que contém DNA. Por definição, os organismos eucarióticos não existiriam sem o DNA. Além de um núcleo, os organismos eucarióticos contêm muitos tipos de organelas que atuam na hora:

• O retículo endoplasmático (ER) é uma membrana dobrada anexada ao núcleo. A camada externa é chamada de ER rugoso porque é coberta por ribossomos irregulares. As moléculas de proteína são colocadas juntas entre o RE áspero e a camada interna lisa do RE. As vesículas movem as proteínas recém-montadas para o Aparelho de Golgi para posterior processamento e distribuição.

• Ribossomos são estruturas protéicas minúsculas, mas importantes. Os ribsomos decodificam o RNA mensageiro copiado do DNA e reúnem os aminoácidos prescritos na ordem correta. Após serem formados no nucléolo, os ribossomos flutuam no citoplasma ou se ligam ao retículo endoplasmático rugoso.
  

• O citoplasma é um líquido semifluido dentro da célula que facilita as reações químicas. O citoesqueleto - feito de proteínas fibrosas - ajuda a posicionar organelas no citoplasma. As cromátides se condensam na mitose e se alinham ao longo do meio da célula antes de serem separadas pelo fuso mitótico, que consiste em microtúbulos no citoplasma.
  

• Vacúolos são bolsas de armazenamento na célula que retêm temporariamente comida, água e resíduos. As plantas têm um grande vacúolo que armazena água, regula a pressão da água e reforça a parede celular.
  

• Mitocôndria são comumente conhecidas como a usina de energia da célula. A energia do trifosfato de adenosina (ATP) é produzida através da respiração celular. As células com alta necessidade de energia contêm um grande número de mitocôndrias.
  

O DNA das células procarióticas está localizado em uma região nucleóide. O DNA procariótico e as organelas não são circundados por membranas. Os ribossomos que produzem proteínas são as organelas predominantes no citoplasma. As bactérias exemplificam formas de vida procarióticas; alguns têm flagelos em forma de chicote que são organelas sensoriais.

A maior parte do DNA está localizada no núcleo (DNA nuclear), mas pequenas quantidades também estão presentes na mitocôndria (DNA mitocondrial). O DNA nuclear regula o metabolismo celular e transmite o material genético de uma célula em divisão para a próxima. O DNA mitocondrial sintetiza proteínas, produz enzimas e se replica. As células procarióticas também contêm DNA, mas não há membrana nuclear ou envelope.

Uma célula requer um núcleo por alguns dos mesmos motivos que um corpo precisa de um coração e um cérebro. O núcleo gerencia as operações diárias da célula. As organelas precisam de instruções do núcleo. Sem um núcleo, a célula não pode obter o que precisa para sobreviver e prosperar.

Uma célula sem DNA carece da capacidade de fazer qualquer outra coisa além de sua tarefa específica. Os organismos vivos dependem dos genes do DNA para guiar as proteínas e enzimas. Mesmo as formas de vida primitivas têm DNA ou RNA. Dentro dos 46 cromossomos do corpo humano, existem aproximadamente 20.500 genes no DNA que são responsáveis ​​pelos trilhões de células no tecido humano, de acordo com Genetics Digest.

Todos os organismos começam com uma pequena bola de células que se especializam em muitos tipos diferentes de células, como neurônios, glóbulos brancos e células musculares. No início, todas as células precisam de um núcleo para dizer o que fazer. As instruções podem até incluir morte programada. Por exemplo, cabelo, pele e unhas são células mortas cheias de queratina.

A clonagem reprodutiva ou terapêutica envolve a remoção do núcleo de um óvulo e sua substituição pelo núcleo de uma célula somática doadora. Em seguida, a célula é eletricamente ou quimicamente inicializada. Sob condições cuidadosamente controladas, as células crescerão e se diferenciarão em um novo órgão, tecido ou organismo que possui o DNA do doador.

Os glóbulos vermelhos maduros e as células epiteliais da pele e do intestino são propensos a desgastes, lesões e mutações devido ao transporte de resíduos ou ao contato com toxinas ambientais. Não é de surpreender que as células que não têm núcleo morram mais rápido do que outros tipos de células. A ausência de um núcleo em tais células oferece um fator de proteção. Se essas células tivessem um núcleo, as chances de danos cromossômicos seriam maiores e possivelmente fatais para o organismo pode se dividir e transmitir mutações potencialmente fatais, causando doenças e tumores.

Sem DNA, as células não poderiam se reproduzir, o que significaria a extinção da espécie. Normalmente, o núcleo faz cópias do DNA cromossômico, então segmentos de DNA se recombinam e, em seguida, os cromossomos se dividem duas vezes, formando quatro óvulos haplóides ou células espermáticas. Erros na meiose podem resultar em células sem DNA e doenças hereditárias.

Como as células animais, as células vegetais têm um núcleo envolvido por uma membrana contendo DNA. Além disso, as plantas contêm clorofila, que captura a energia solar para uso na fotossíntese e na coleta de energia alimentar. Por sua vez, as plantas produzem alimentos para o resto da cadeia alimentar. As plantas também melhoram o meio ambiente, liberando oxigênio e reduzindo o dióxido de carbono atmosférico.

A presença de um núcleo permite que as plantas se reproduzam e mantenham a estabilidade da população. Se as plantas não tivessem um núcleo direcionando as atividades da célula, não seriam capazes de fabricar alimentos. Conseqüentemente, as plantas morreriam. Por sua vez, os herbívoros estariam em perigo se sua fonte de alimento fosse eliminada.

A biodiversidade é a chave para a sobrevivência das espécies de organismos multicelulares. As espécies de plantas não podem migrar para um novo lar se as mudanças climáticas ou vetores de doenças ameaçarem repentinamente a sobrevivência de uma espécie isolada em uma determinada área. Por meio da recombinação gênica na meiose, a variação genética existe dentro das populações que torna certas plantas mais robustas e resistentes, graças ao seu genoma único. Embora as plantas do mesmo tipo possam parecer iguais à primeira vista, normalmente existem diferenças pequenas, mas significativas, observáveis ​​para o olho treinado.

Por exemplo, duas plantas aparentemente idênticas crescendo lado a lado podem ter pequenas variações no tamanho médio da folha, venação e estrutura da raiz devido ao seu genótipo único. Essas diferenças sutis podem ser úteis ou prejudiciais se as condições ambientais mudarem. Por exemplo, durante os períodos de seca, as plantas enfrentam taxas mais altas de evaporação de água. Plantas com folhas pequenas e repletas de veias podem ser mais adequadas para sobreviver e se reproduzir em condições áridas, por exemplo.

Os vírus podem representar uma séria ameaça ao DNA da célula hospedeira. Um vírus infecta seu hospedeiro ao injetar moléculas de DNA ou RNA viral em uma célula hospedeira. O DNA viral comanda a célula a produzir cópias de proteínas virais em vez das próprias células, para criar mais vírus que continuam a se replicar. Eventualmente, a célula pode explodir e morrer, espalhando vírus que se dividirão continuamente. Doenças comuns como catapora e gripe são causadas por vírus, que não respondem aos antibióticos.

Os alunos que estudam biologia celular e molecular devem ter uma compreensão firme do papel e da importância do DNA em todas as fases do ciclo celular. Sem DNA, os organismos vivos não poderiam crescer. Além disso, as plantas não podiam se dividir por mitose e os animais não podiam trocar genes por meio da meiose. A maioria das células simplesmente não seriam células sem DNA.

Amostra de perguntas do teste:

Se seu núcleo e DNA estivessem faltando, um célula vegetal seria incapaz de que da seguinte?

1. Complete o ciclo celular.
2. Cresça mais.
3. Divida por mitose.
4. Tudo acima.

Se seu núcleo e DNA estivessem faltando, um celula animal seria incapaz de fazer que da seguinte?

1. Complete o ciclo celular.
2. Cresça mais.
3. Divida por meiose.
4. Tudo acima.