Ce s-ar întâmpla dacă celula nu ar avea ADN?

O celulă fără ADN are multe limitări care îi pot grăbi dispariția. Celulele necesită ADN pentru a îndeplini funcții esențiale ale vieții, pentru a transmite material genetic, pentru a asambla proteinele potrivite și pentru a se adapta condițiilor de mediu fluctuante. Unele celule foarte specializate își pierd nucleul pentru a îndeplini mai eficient o sarcină specifică, cum ar fi transportarea hemoglobinei și a dioxidului de carbon. Celulele anucleate, cum ar fi celulele roșii mature din sânge, sunt mai susceptibile la toxicitate asupra mediului și au o durată de viață relativ scurtă.

Acidul dezoxiribonucleic (ADN) conține instrucțiunile de codificare genetică ale organismelor vii. ADN-ul este alcătuit din baze adenină, citozină, guanină și timină care se împerechează și se conectează prin legături de hidrogen. O pereche de baze complementare - cum ar fi adenina (A) și timina (T) - atașată la moleculele de zahăr și fosfat se numește nucleotidă. Șuvițe lungi de nucleotide formează acum faimoasa helică dublă de ADN descoperită în 1952 de James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin și Maurice Wilkins, oameni de știință de la King's College din Londra.

Celulele eucariote replică ADN-ul și apoi împărtășesc o copie atunci când celula se împarte prin procesul de mitoză sau meioză. Meioza include un pas suplimentar în timpul diviziunii celulare, în care fragmente de ADN se desprind de la un cromozom și se atașează din nou la cromozomul corespunzător. Cromozomii divizați sunt atrași la capetele opuse ale celulei, iar anvelopele nucleare se reformează în jurul cromatinei.

Nucleul servește ca comandant-șef care trece de-a lungul ordinelor către unitățile de comandă. ADN-ul adăpostit în nucleu oferă toate instrucțiunile pentru codificarea proteinelor necesare organismului. Pierderea nucleului ar provoca haos în interiorul celulei. Fără un set clar de instrucțiuni, celula somatică tipică nu ar avea idee ce să facă în continuare.

De asemenea, celulele au nevoie de un nucleu care să ajute la reglarea mișcării substanțelor peste membrana celulară. Moleculele se mișcă înainte și înapoi prin osmoză, filtrare, difuzie și transport activ. Diferitele tipuri de vezicule joacă, de asemenea, un rol în mișcarea substanțelor în sau din celulă. Fără un nucleu care să conducă spectacolul, o celulă s-ar putea prăbuși sau umfla și exploda.

Învelișul nuclear este o structură cu membrană dublă care coralează ADN-ul (cromatina) din interiorul nucleului. În timpul interfazei, nucleul procură substanțe nutritive și oferă un mediu optim pentru duplicarea ADN-ului. Odată ce celula este gata să înceapă divizarea, învelișul nuclear dezasamblează și eliberează cromozomii în citoplasmă. ADN-ul este protejat și protejat în nucleu, deoarece conține întregul genom al organismului necesar propagării speciilor.

Poate exista viața fără ADN? Trăiesc virușii? Celulele tumorale sunt vii? Răspunsul la aceste întrebări necesită înțelegere și acord asupra sensului vieții, dar nu într-un sens filozofic arcan. Conform Astrobiologii NASA, „Viața este un sistem chimic autosustenabil capabil de evoluția darwiniană.” Cu toate acestea, definițiile vieții diferă și acest lucru afectează modul în care sunt clasificați virușii care conțin doar ARN, de exemplu.

Celulele eucariote conțin ADN în nucleul lor, care supraveghează procedurile normale de operare. Scopul diviziunii celulare este să crească și să se înmulțească. Evoluția și adaptarea rezultă din perechi unice de nucleotide ADN. Celulele fără ADN nu ar avea niciun material genetic de transmis.

Moleculele de acid ribonucleic mesager (ARNm) acționează ca intermediar pentru ADN-ul nuclear și restul celulei. După cum sugerează și numele, ARNm copiază (transcrie) părți ale ADN-ului și trimite mesaje lizibile către organite, semnalând când să se divizeze sau să se asambleze anumite tipuri de proteine. Dacă o celulă și-ar pierde nucleul și ADN-ul, celula ar slăbi în cele din urmă și ar atrage atenția microfagelor devoratoare din sistemul imunitar.

Celulele eucariote au un nucleu care conține ADN. Prin definiție, organismele eucariote nu ar apărea fără ADN. În plus față de un nucleu, organismele eucariote conțin mai multe tipuri de organite care funcționează pe tac:

• reticul endoplasmatic (ER) este o membrană pliată atașată la nucleu. Stratul exterior se numește ER dur, deoarece este acoperit cu ribozomi cu denivelări. Moleculele de proteine ​​sunt puse împreună între ER rugos și stratul interior neted al ER. Veziculele mută proteinele nou asamblate în aparate Golgi pentru prelucrare și distribuție ulterioară.

• Ribozomi sunt structuri proteice mici, dar importante. Ribsomii decodează ARN-ul mesager copiat din ADN și pune împreună aminoacizii prescriși în ordinea corectă. După ce s-au format în nucleol, ribozomii plutesc în jurul citoplasmei sau se leagă de reticulul endoplasmatic dur.
  

• citoplasma este un lichid semi-fluid din celulă care facilitează reacțiile chimice. Citoscheletul - realizat din proteine ​​fibroase - ajută la poziționarea organelor în citoplasmă. Cromatidele se condensează în mitoză și se aliniază de-a lungul mijlocului celulei înainte de a fi despărțite de fusul mitotic, care constă din microtubuli din citoplasmă.
  

• Vacuole sunt pungi de depozitare în celulă care rețin temporar alimente, apă și deșeuri. Plantele au un vacuol mare care stochează apa, reglează presiunea apei și întărește peretele celular.
  

• Mitocondriile sunt cunoscute în mod obișnuit ca centrală a celulei. Adenozin trifosfatul de energie (ATP) este produs prin respirația celulară. Celulele cu necesități energetice mari conțin un număr mare de mitocondrii.
  

ADN-ul celulelor procariote este situat într-o regiune nucleoidă. ADN-ul procariotic și organele nu sunt înconjurate de membrane. Ribozomii care produc proteine ​​sunt organul predominant în citoplasmă. Bacteriile exemplifică formele de viață procariote; unii au flagel de tip whiplike, care sunt organite senzoriale.

Majoritatea ADN-ului este localizat în nucleu (ADN nuclear), dar cantități mici sunt prezente și în mitocondrii (ADN mitocondrial). ADN-ul nuclear reglează metabolismul celular și transmite materialul genetic de la o celulă la alta. ADN-ul mitocondrial sintetizează proteinele, produce enzime și se reproduce singur. Celulele procariote conțin și ADN, dar nu există membrană nucleară sau înveliș.

O celulă necesită un nucleu din unele din aceleași motive pentru care un corp are nevoie de inimă și creier. Nucleul gestionează operațiunile zilnice ale celulei. Organele au nevoie de instrucțiuni din nucleu. Fără un nucleu, celula nu poate obține ceea ce are nevoie pentru a supraviețui și a prospera.

O celulă fără ADN nu are capacitatea de a face mult din orice altceva decât sarcina dată. Organismele vii depind de gene din ADN pentru a ghida proteinele și enzimele. Chiar și formele de viață primitive au ADN sau ARN. În cadrul celor 46 de cromozomi ai corpului uman, există aproximativ 20.500 de gene din ADN care sunt responsabile pentru trilioane de celule din țesutul uman, conform Genetic Digest.

Toate organismele încep cu o minge mică de celule care se specializează în multe tipuri diferite de celule, cum ar fi neuronii, celulele albe din sânge și celulele musculare. La început, toate celulele au nevoie de un nucleu pentru a-i spune ce să facă. Instrucțiunile pot include chiar moartea programată. De exemplu, părul, pielea și unghiile sunt celule moarte umplute cu cheratină.

Clonarea reproductivă sau terapeutică implică îndepărtarea nucleului unei celule de ou și înlocuirea acestuia cu nucleul unei celule donatoare somatice. Apoi, celula este pornită electric sau chimic. În condiții atent controlate, celulele vor crește și se vor diferenția într-un nou organ, țesut sau organism care posedă ADN-ul donatorului.

Celulele roșii din sânge și celulele epiteliale ale pielii și intestinului sunt predispuse la uzură, leziuni și mutații datorate transportării deșeurilor sau intrării în contact cu toxinele din mediu. Nu este surprinzător că celulele care nu au un nucleu mor mai repede decât alte tipuri de celule. Absența unui nucleu în astfel de celule oferă un factor protector. Dacă aceste celule ar avea un nucleu, șansele de deteriorare cromozomială ar fi mai mari și, eventual, fatale organismul dacă i se permite să se împartă și să treacă de-a lungul mutațiilor care pun viața în pericol, provocând boli și tumori.

Fără ADN, celulele nu s-ar putea reproduce, ceea ce ar însemna dispariția speciei. În mod normal, nucleul face copii ale ADN-ului cromozomial, apoi segmente de ADN se recombină, iar apoi cromozomii se împart de două ori, formând patru ovule haploide sau spermatozoizi. Greșelile din meioză pot duce la celule cu ADN lipsă și boli ereditare.

La fel ca celulele animale, celulele vegetale au un nucleu închis cu membrană care conține ADN. În plus, plantele conțin clorofilă, care captează energia solară pentru a fi utilizată în fotosinteză și recoltarea energiei alimentare. La rândul lor, plantele produc alimente pentru restul rețelei alimentare. Plantele îmbunătățesc, de asemenea, mediul prin eliberarea de oxigen și scufundarea dioxidului de carbon atmosferic.

Prezența unui nucleu permite plantelor să se reproducă și să mențină stabilitatea populației. Dacă plantele nu ar avea un nucleu care să dirijeze activitățile celulei, nu ar putea produce alimente. În consecință, plantele ar dispărea. La rândul lor, erbivorele ar fi în pericol dacă sursa lor de hrană ar fi eliminată.

Biodiversitatea este cheia supraviețuirii speciilor pentru organismele multicelulare. Speciile de plante nu pot migra într-o casă nouă dacă schimbările climatice sau vectorii bolii amenință brusc supraviețuirea unei specii izolate într-o anumită zonă. Prin recombinarea genelor în meioză, există variații genetice în cadrul populațiilor care fac anumite plante mai rezistente și mai rezistente, datorită genomului lor unic. Deși plantele de același tip pot arăta toate la prima vedere, există de obicei diferențe mici, dar semnificative, observabile ochiului antrenat.

De exemplu, două plante aparent identice care cresc una lângă alta pot avea ușoare variații în mărimea medie a frunzelor, venarea și structura rădăcinii datorită genotipului lor unic. Astfel de diferențe subtile pot fi utile sau dăunătoare dacă se schimbă condițiile de mediu. De exemplu, în perioadele de secetă, plantele se confruntă cu rate mai mari de evaporare a apei. Plantele cu frunze foarte venate, mici, pot fi mai potrivite pentru a supraviețui și a se reproduce în condiții aride, de exemplu.

Virușii pot reprezenta o amenințare gravă pentru ADN-ul celulei gazdă. Un virus își infectează gazda prin injectarea de molecule de ADN viral sau ARN într-o celulă gazdă. ADN-ul viral comandă celulei să producă mai degrabă copii ale proteinelor virale decât ale celulei, pentru a crea mai mulți viruși care continuă să se replice. În cele din urmă, celula poate exploda și muri, răspândind viruși care se vor împărți din nou și din nou. Boli frecvente precum varicela și gripa sunt cauzate de viruși, care nu răspund la antibiotice.

Studenții care studiază biologia celulară și moleculară trebuie să aibă o înțelegere fermă asupra rolului și importanței ADN-ului în toate fazele ciclului celular. Fără ADN, organismele vii nu ar putea crește. Mai mult, plantele nu se puteau împărți prin mitoză, iar animalele nu puteau face schimb de gene prin meioză. Majoritatea celulelor pur și simplu nu ar fi celule fără ADN.

Exemple de întrebări de testare:

Dacă nucleul și ADN-ul său lipseau, a celula plantei nu ar putea care dintre următoarele?

1. Finalizați ciclul celular.
2. Creșteți mai mare.
3. Împărțiți prin mitoză.
4. Toate cele de mai sus.

Dacă nucleul și ADN-ul său lipseau, un celulă animală ar fi incapabil să facă care dintre următoarele?

1. Finalizați ciclul celular.
2. Creșteți mai mare.
3. Împărțiți prin meioză.
4. Toate cele de mai sus.