Kaj bi se zgodilo, če celica ne bi imela DNK?

Celica brez DNK ima veliko omejitev, ki lahko pospešijo njeno propad. Celice potrebujejo DNK za izvajanje bistvenih življenjskih funkcij, prenos genetskega materiala, sestavljanje pravih beljakovin in prilagajanje nihajočim okoljskim razmeram. Nekatere visoko specializirane celice odvržejo svoje jedro, da bi učinkoviteje opravljale določeno nalogo, kot je prenašanje hemoglobina in ogljikovega dioksida. Jedrne celice, kot so zrele rdeče krvne celice, so bolj dovzetne za toksičnost za okolje in imajo razmeroma kratko življenjsko dobo.

Deoksiribonukleinska kislina (DNA) vsebuje navodila za genetsko kodiranje živih organizmov. DNA sestavljajo adeninske, citozinske, gvaninske in timinske baze, ki se parijo in povezujejo preko vodikovih vezi. Komplementarni osnovni par, kot sta adenin (A) in timin (T), pritrjen na molekule sladkorja in fosfata, se imenuje nukleotid. Dolge niti nukleotidov tvorijo zdaj že znano dvojno vijačno DNA, ki so jo leta 1952 odkrili James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin in Maurice Wilkins, znanstveniki na King's College v Londonu.

Eukariontske celice posnemajo DNA in si nato delijo kopijo, ko se celica deli skozi proces mitoze ali mejoze. Mejoza vključuje dodaten korak med delitvijo celic, kjer se delčki DNA odcepijo od enega kromosoma in ponovno pritrdijo na ustrezni kromosom. Razdeljeni kromosomi se potegnejo na nasprotne konce celice, jedrne ovojnice pa se reformirajo okoli kromatina.

Jedro služi kot vrhovni poveljnik, ki posreduje ukaze poveljniškim enotam. DNA, shranjena v jedru, vsebuje vsa navodila za kodiranje beljakovin, ki jih organizem potrebuje. Izguba jedra bi povzročila zmedo v celici. Brez jasnega nabora navodil tipična somatska celica ne bi imela pojma, kaj storiti naprej.

Celice potrebujejo tudi jedro, ki pomaga uravnavati gibanje snovi po celični membrani. Molekule se premikajo naprej in nazaj z osmozo, filtracijo, difuzijo in aktivnim transportom. Različne vrste veziklov imajo tudi vlogo pri premikanju snovi v ali iz celice. Brez jedra, ki vodi oddajo, se lahko celica sesuje ali nabrekne in poči.

Jedrska ovojnica je struktura z dvojno membrano, ki v jedru predstavlja DNA (kromatin). Med medfazo jedro pridobiva hranila in zagotavlja optimalno okolje za podvajanje DNA. Ko je celica pripravljena na deljenje, se jedrska ovojnica razstavi in ​​sprosti kromosome v citoplazmo. DNA je v jedru zaščitena in varovana, ker vsebuje celoten genom organizma, potreben za razmnoževanje vrst.

Ali lahko življenje obstaja brez DNK? Ali virusi živijo? So tumorske celice žive? Odgovor na ta vprašanja zahteva razumevanje in strinjanje glede smisla življenja, vendar ne v skrivnostnem filozofskem smislu. Po navedbah NASA astrobiologi, "Življenje je samozadostni kemični sistem, ki je sposoben darvinovske evolucije." Vendar se definicije življenja razlikujejo in to vpliva na to, kako se na primer razvrščajo virusi, ki vsebujejo samo RNA.

Eukariontske celice v svojem jedru vsebujejo DNA, ki nadzira običajne operativne postopke. Namen celične delitve je rast in razmnoževanje. Evolucija in prilagoditev sta rezultat edinstvenega parjenja nukleotidov DNA. Celice brez DNK ne bi imele nobenega genskega materiala za prenos.

Molekule ribonukleinske kisline (mRNA) posredujejo vlogo posrednika za jedrsko DNA in preostalo celico. Kot že ime pove, mRNA kopira (prepisuje) dele DNA in organelam pošilja berljiva sporočila, ki signalizirajo, kdaj je treba deliti ali sestaviti določene vrste beljakovin. Če bi celica izgubila jedro in DNA, bi celica sčasoma oslabela in pritegnila pozornost mikroorganizmov, ki požirajo imunski sistem.

Eukariontske celice imajo jedro, ki vsebuje DNA. Po definiciji evkariontski organizmi ne bi obstajali brez DNK. Poleg jedra evkariontski organizmi vsebujejo številne vrste organelov, ki delujejo na znak:

• The Endoplazemski retikulum (ER) je zložena membrana, pritrjena na jedro. Zunanja plast se imenuje hrapava ER, ker je prekrita z neravnimi ribosomi. Beljakovinske molekule so sestavljene med hrapavim ER in gladko notranjo plastjo ER. Mehurčki premaknejo na novo sestavljene beljakovine v Golgijev aparat za nadaljnjo obdelavo in distribucijo.

• Ribosomi so majhne, ​​a pomembne beljakovinske strukture. Ribsomi dekodirajo prenosno RNA, kopirano iz DNA, in v pravilnem vrstnem redu sestavijo predpisane aminokisline. Ko nastanejo v jedru, ribosomi plavajo okoli v citoplazmi ali se vežejo na grobi endoplazemski retikulum.
  

• The citoplazmi je poltekoča tekočina v celici, ki olajša kemične reakcije. Citoskelet - narejen iz vlaknastih beljakovin - pomaga pri postavitvi organelov v citoplazmi. Kromatide se v mitozi kondenzirajo in poravnajo vzdolž sredine celice, preden jih mitotično vreteno, ki je sestavljeno iz mikrotubulov v citoplazmi, raztrga.
  

• Vakuole so vrečke za shranjevanje v celici, ki začasno zadržujejo hrano, vodo in odpadke. Rastline imajo veliko vakuolo, ki shranjuje vodo, uravnava tlak vode in krepi celično steno.
  

• Mitohondrije so splošno znane kot elektrarna na celico. Energija adenozin trifosfata (ATP) se proizvaja s celičnim dihanjem. Celice z velikimi potrebami po energiji vsebujejo veliko število mitohondrijev.
  

DNA prokariontskih celic se nahaja v nukleoidni regiji. Prokariontska DNA in organele niso obdane z membranami. Ribosomi, ki proizvajajo beljakovine, so prevladujoči organel v citoplazmi. Bakterije ponazarjajo prokariontske oblike življenja; nekateri imajo bič podobne bičeve, ki so senzorične organele.

Večina DNA se nahaja v jedru (jedrska DNA), majhne količine pa so prisotne tudi v mitohondrijih (mitohondrijska DNA). Jedrska DNA uravnava celični metabolizem in prenaša genski material iz ene delitvene celice v drugo. Mitohondrijska DNA sintetizira beljakovine, tvori encime in se replicira. Prokariontske celice vsebujejo tudi DNA, vendar ni jedrske membrane ali ovojnice.

Celica potrebuje jedro iz istih razlogov, da telo potrebuje srce in možgane. Jedro upravlja vsakodnevno delovanje celice. Organele potrebujejo navodila iz jedra. Brez jedra celica ne more dobiti tistega, kar potrebuje za preživetje in uspevanje.

Celica brez DNK nima zmožnosti narediti več kot kar koli drugega, razen svoje zadane naloge. Živi organizmi so odvisni od genov v DNK, ki vodijo beljakovine in encime. Tudi primitivne oblike življenja imajo DNA ali RNA. V 46 kromosomih človeškega telesa jih je približno 20.500 genov v DNK, ki so odgovorni za bilijone celic v človeškem tkivu, po navedbah Genetics Digest.

Vsi organizmi se začnejo z majhno kroglo celic, ki so specializirane za številne različne vrste celic, kot so nevroni, bele krvne celice in mišične celice. Na začetku vse celice potrebujejo jedro, da mu povejo, kaj naj storijo. Navodila lahko vključujejo celo programirano smrt. Na primer, lasje, koža in nohti so mrtve celice, napolnjene s keratinom.

Reproduktivno ali terapevtsko kloniranje vključuje odstranjevanje jedra jajčne celice in njegovo nadomestitev z jedrom somatske donatorske celice. Nato se celica električno ali kemično zažene. V skrbno nadzorovanih pogojih bodo celice rasle in se diferencirale v nov organ, tkivo ali organizem, ki ima DNA darovalca.

Zrele rdeče krvne celice in epitelijske celice kože in črevesja so nagnjene k obrabi, poškodbam in mutacijam zaradi odpadkov s trajektov ali stika z okoljskimi toksini. Ni presenetljivo, da celice, ki nimajo jedra, odmrejo hitreje kot druge vrste celic. Odsotnost jedra v takih celicah je zaščitni dejavnik. Če bi imele te celice jedro, bi bile verjetnosti za kromosomske poškodbe večje in morda usodne organizem, če se sme deliti in prenašati življenjsko nevarne mutacije, ki povzročajo bolezni in tumorji.

Brez DNK se celice ne bi mogle razmnoževati, kar bi pomenilo izumrtje vrste. Običajno jedro naredi kopije kromosomske DNA, nato se segmenti DNA rekombinirajo, nato pa se kromosomi dvakrat delijo in tvorijo štiri haploidne jajčne ali spermatozne celice. Napake v mejozi lahko povzročijo celice z manjkajočo DNA in dedne bolezni.

Tako kot živalske celice imajo tudi rastlinske celice z membrano zaprto jedro, ki vsebuje DNA. Poleg tega rastline vsebujejo klorofil, ki zajema sončno energijo za uporabo pri fotosintezi in pridobivanju energije iz hrane. Po drugi strani rastline proizvajajo hrano za preostali del prehranjevalne mreže. Rastline tudi izboljšujejo okolje s sproščanjem kisika in potopitvijo atmosferskega ogljikovega dioksida.

Prisotnost jedra rastlinam omogoča razmnoževanje in ohranjanje stabilnosti populacije. Če rastline ne bi imele jedra, ki bi usmerjalo delovanje celice, ne bi mogle proizvajati hrane. Posledično bi rastline odmrle. Po drugi strani pa bi bili rastlinojedci ogroženi, če bi jim odpravili vir hrane.

Biotska raznovrstnost je ključna za preživetje vrst večceličnih organizmov. Rastlinske vrste se ne morejo preseliti v nov dom, če podnebne spremembe ali prenašalci bolezni nenadoma ogrozijo preživetje vrste, izolirane na določenem območju. Z gensko rekombinacijo v mejozi obstajajo genske razlike v populacijah, zaradi katerih so nekatere rastline trde in odpornejše zaradi njihovega edinstvenega genoma. Čeprav so lahko rastline iste vrste na prvi pogled podobne, so navadno majhne, ​​a pomembne razlike, ki jih opazi usposobljeno oko.

Na primer, dve na videz enaki rastlini, ki rasteta vzporedno, lahko zaradi svojega edinstvenega genotipa rahlo spreminjajo povprečno velikost listov, žilavost in strukturo korenin. Takšne subtilne razlike so lahko koristne ali škodljive, če se spremenijo okoljske razmere. Na primer, v sušnih obdobjih se rastline soočajo z višjimi stopnjami izhlapevanja vode. Rastline z močno žilastimi, majhnimi listi so na primer primernejše za preživetje in razmnoževanje v sušnih razmerah.

Virusi lahko resno ogrozijo DNK gostiteljske celice. Virus okuži svojega gostitelja tako, da v gostiteljsko celico vbrizga molekule virusne DNA ali RNA. Virusna DNA celici naroči, naj proizvede kopije virusnih proteinov namesto lastnih celic, da ustvari več virusov, ki se še naprej razmnožujejo. Sčasoma lahko celica poči in umre ter širi viruse, ki se bodo vedno znova delili. Pogoste bolezni, kot so norice in gripa, povzročajo virusi, ki se ne odzivajo na antibiotike.

Študenti, ki študirajo celično in molekularno biologijo, se morajo natančno zavedati vloge in pomena DNK v vseh fazah celičnega cikla. Brez DNK živi organizmi ne bi mogli rasti. Poleg tega se rastline niso mogle deliti z mitozo, živali pa si z mejozo niso mogle izmenjati genov. Večina celic preprosto ne bi bila celica brez DNK.

Vzorčna preizkusna vprašanja:

Če bi jedro in DNA manjkali, a rastlinska celica ne bi mogel ki od naslednjih?

1. Dokončajte celični cikel.
2. Povečaj se.
3. Delite z mitozo.
4. Vse našteto.

Če manjkajo jedro in DNA, se živalska celica ne bi mogel storiti ki od naslednjih?

1. Dokončajte celični cikel.
2. Povečaj se.
3. Delite z mejozo.
4. Vse našteto.