Шта би се догодило да ћелија нема ДНК?

Ћелија без ДНК има многа ограничења која могу убрзати њено пропадање. Ћелијама је потребна ДНК за обављање основних животних функција, пренос генетског материјала, окупљање правих протеина и прилагођавање променљивим условима околине. Неке високо специјализоване ћелије одбацују своје језгро да би ефикасније обављале специфичне задатке као што су ношење хемоглобина и угљен-диоксида. Ануклеиране ћелије попут зрелих црвених крвних зрнаца су подложније токсичности у животној средини и имају релативно кратак животни век.

Деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) садржи упутства за генетско кодирање живих организама. ДНК се састоји од база аденина, цитозина, гванина и тимина које се упарују и повезују водоничним везама. Комплементарни базни пар - попут аденина (А) и тимина (Т) - прикачен за молекуле шећера и фосфата назива се нуклеотид. Дуге нити нуклеотида чине сада познату двоструку ДНК завојницу коју су 1952. године открили Јамес Ватсон, Францис Црицк, Росалинд Франклин и Маурице Вилкинс, научници са Кинг'с Цоллеге-а у Лондону.

Еукариотске ћелије реплицирају ДНК, а затим деле копију када се ћелија дели кроз процес митозе или мејозе. Мејоза укључује додатни корак током ћелијске деобе где се исечци ДНК одвоје од једног хромозома и поново прикаче за одговарајући хромозом. Подељени хромозоми се повлаче на супротне крајеве ћелије, а нуклеарне овојнице се реформишу око хроматина.

Језгро служи као врховни командант који преноси наређења командним јединицама. ДНК смештена у језгру пружа сва упутства за кодирање протеина потребних организму. Губитак језгра изазвао би хаос унутар ћелије. Без јасног скупа упутстава, типична соматска ћелија не би имала представу шта даље да ради.

Ћелијама је такође потребно језгро које ће помоћи у регулисању кретања супстанци кроз ћелијску мембрану. Молекули се крећу напред-назад осмозом, филтрацијом, дифузијом и активним транспортом. Различите врсте везикула такође играју улогу у премештању супстанци у ћелију или из ње. Без нуклеуса који води емисију, ћелија би могла да се сруши или набубри и пукне.

Нуклеарна овојница је структура са двоструком мембраном која уграђује ДНК (хроматин) унутар језгра. Током интерфазе, језгро набавља хранљиве материје и пружа оптимално окружење за дуплирање ДНК. Једном када је ћелија спремна да почне да се дели, нуклеарна овојница се раставља и ослобађа хромозоме у цитоплазму. ДНК је заштићена и чувана у језгру јер садржи читав геном организма потребан за размножавање врста.

Може ли живот постојати без ДНК? Да ли вируси живе? Да ли су ћелије тумора живе? Одговарање на ова питања захтева разумевање и слагање о смислу живота, али не у тајном филозофском смислу. Према НАСА астробиолози, „Живот је самоодрживи хемијски систем способан за дарвинистичку еволуцију.“ Међутим, дефиниције живота се разликују, а то утиче на то како се класификују вируси који садрже само РНК.

Еукариотске ћелије садрже ДНК у свом језгру, које надгледа нормалне оперативне поступке. Сврха ћелијске деобе је раст и размножавање. Еволуција и адаптација су резултат јединственог упаривања ДНК нуклеотида. Ћелије без ДНК не би имале генетски материјал за пренос.

Молекули рибонуклеинске киселине (мРНК) делују као посредник за нуклеарну ДНК и остатак ћелије. Као што и само име говори, мРНА копира (транскрибује) делове ДНК и шаље читљиве поруке органелама, сигнализирајући када треба поделити или саставити одређене врсте протеина. Ако би ћелија изгубила језгро и ДНК, ћелија би на крају ослабила и привукла пажњу прождирућих микрофага у имунолошком систему.

Еукариотске ћелије имају језгро које садржи ДНК. По дефиницији, еукариотски организми не би могли да постоје без ДНК. Поред језгра, еукариотски организми садрже многе врсте органела које делују на знак:

• Тхе ендоплазматични ретикулум (ЕР) је пресавијена мембрана причвршћена за језгро. Спољни слој назива се груби ЕР јер је прекривен квргавим рибосомима. Молекули протеина су сложени између грубог ЕР и глатког унутрашњег слоја ЕР. Везикуле премештају новосакупљене протеине у Голџијев апарат ради даље обраде и дистрибуције.

• Рибозоми су малене, али важне протеинске структуре. Рибсоми декодирају преносну РНК копирану из ДНК и састављају прописане аминокиселине у правилном редоследу. Након формирања у нуклеолусу, рибосоми плутају у цитоплазми или се вежу за груби ендоплазматски ретикулум.
  

• Тхе цитоплазме је полутечна течност унутар ћелије која олакшава хемијске реакције. Цитоскелет - направљен од влакнастих протеина - помаже у постављању органела у цитоплазми. Хроматиде се кондензују у митози и нижу се дуж средине ћелије пре него што их раздвоји митотско вретено, које се састоји од микротубула у цитоплазми.
  

• Вацуолес су вреће за одлагање у ћелији у којима се привремено задржавају храна, вода и отпад. Биљке имају велику вакуолу која складишти воду, регулише притисак воде и ојачава ћелијски зид.
  

• Митохондрије су обично познати као електрана на ћелију. Енергија аденозин трифосфата (АТП) производи се ћелијским дисањем. Ћелије са високим енергетским потребама садрже велики број митохондрија.
  

ДНК прокариотских ћелија налази се у нуклеоидном региону. Прокариотска ДНК и органеле нису окружене мембранама. Рибосоми који производе протеине превладавају у органели у цитоплазми. Бактерије представљају прокариотске облике живота; неки имају бичеви сличне бичевима који су чулне органеле.

Већина ДНК се налази у језгру (нуклеарна ДНК), али мале количине су присутне и у митохондријима (митохондријска ДНК). Нуклеарна ДНК регулише ћелијски метаболизам и преноси генетски материјал из једне ћелије која се дели у другу. Митохондријска ДНК синтетише протеине, ствара ензиме и реплицира се. Прокариотске ћелије такође садрже ДНК, али нема нуклеарне мембране или омотача.

Ћелија тражи језгро из неких истих разлога због којих су телу потребно срце и мозак. Језгро управља свакодневним радом ћелије. Органели требају упутства из језгра. Без језгра, ћелија не може добити оно што јој је потребно да би преживела и напредовала.

Ћелија без ДНК нема способност да уради много чега другог осим свог задатог задатка. Живи организми зависе од гена у ДНК да воде протеине и ензиме. Чак и примитивни облици живота имају ДНК или РНК. Унутар 46 хромозома људског тела има их отприлике 20.500 гена у ДНК који су одговорни за билијуне ћелија у људском ткиву, према Генетицс Дигест.

Сви организми почињу са малом куглом ћелија које су се специјализовале за много различитих врста ћелија попут неурона, белих крвних зрнаца и мишићних ћелија. У почетку је свим ћелијама потребно језгро да би им рекло шта треба да раде. Упутства могу да укључују и програмирану смрт. На пример, коса, кожа и нокти су мртве ћелије испуњене кератином.

Репродуктивно или терапијско клонирање подразумева уклањање језгра јајне ћелије и његову замену језгром соматске донаторске ћелије. Тада се ћелија покреће електрично или хемијски. Под пажљиво контролисаним условима, ћелије ће расти и диференцирати се у нови орган, ткиво или организам који поседују ДНК даваоца.

Зреле црвене крвне ћелије и епителне ћелије коже и црева су подложне хабању, повредама и мутацијама услед отпада са трајекта или контакта са токсинима из околине. Није изненађујуће што ћелије које немају језгро умиру брже од осталих врста ћелија. Одсуство језгра у таквим ћелијама нуди заштитни фактор. Да ове ћелије имају језгро, шансе за хромозомско оштећење биле би веће и вероватно фаталне ако се организму дозволи да се дели и преноси мутације опасне по живот, узрокујући болести и тумори.

Без ДНК, ћелије се не би могле репродуковати, што би значило изумирање врсте. Обично језгро прави копије хромозомске ДНК, затим се сегменти ДНК рекомбинују, а затим се хромозоми два пута деле, формирајући четири хаплоидне ћелије јајне ћелије или сперме. Грешке у мејози могу резултирати ћелијама са недостајућом ДНК и наследним болестима.

Попут животињских ћелија, биљне ћелије имају језгро затворено мембраном која садржи ДНК. Поред тога, биљке садрже хлорофил који хвата сунчеву енергију за употребу у фотосинтези и сакупљању хране. Заузврат, биљке производе храну за остатак прехрамбене мреже. Биљке такође побољшавају животну средину ослобађањем кисеоника и потапањем атмосферског угљен-диоксида.

Присуство језгра омогућава биљкама да се размножавају и одржавају стабилност популације. Да биљке немају језгро које усмерава активности ћелије, не би могле да производе храну. Сходно томе, биљке би изумрле. Заузврат, биљоједи би били угрожени ако им се уклони извор хране.

Биодиверзитет је кључ опстанка врста за вишећелијске организме. Биљне врсте не могу мигрирати у нови дом ако климатске промене или вектори болести изненада угрозе опстанак врсте изоловане у одређеном подручју. Кроз рекомбинацију гена у мејози, генетске варијације постоје унутар популација које чине поједине биљке издржљивијим и отпорнијим, захваљујући њиховом јединственом геному. Иако биљке истог типа на први поглед могу изгледати слично, обично постоје мале, али значајне разлике уочљиве истренираном оку.

На пример, две наизглед идентичне биљке које расту једна поред друге могу имати мале разлике у просечној величини листа, венацији и структури корена због свог јединственог генотипа. Такве суптилне разлике могу бити корисне или штетне ако се услови околине промене. На пример, током периода суше, биљке се суочавају са већим стопама испаравања воде. На пример, биљке са јаким жилама, малим листовима могу бити боље способне за преживљавање и размножавање у сушним условима.

Вируси могу представљати озбиљну претњу ДНК ћелије домаћина. Вирус зарази свог домаћина убризгавањем молекула вирусне ДНК или РНК у ћелију домаћина. Вирусна ДНК заповеда ћелији да производи копије вирусних протеина уместо властитих, како би створила више вируса који се настављају реплицирати. На крају, ћелија може да пукне и умре, ширећи вирусе који ће се делити изнова и изнова. Уобичајене болести попут водених козица и грипа узрокују вируси који не реагују на антибиотике.

Студенти који проучавају ћелијску и молекуларну биологију морају чврсто да разумеју улогу и значај ДНК у свим фазама ћелијског циклуса. Без ДНК живи организми не би могли да расту. Даље, биљке нису могле да се деле митозом, а животиње нису могле да размењују гене путем мејозе. Већина ћелија једноставно не би биле ћелије без ДНК.

Примери тестних питања:

Ако су недостајали његово језгро и ДНК, а биљних ћелија не би могао која од следећег?

1. Завршите ћелијски циклус.
2. Расти веће.
3. Поделити митозом.
4. Све наведено.

Ако су недостајали његово језгро и ДНК, ан животињска ћелија не би могао да уради која од следећег?

1. Завршите ћелијски циклус.
2. Расти веће.
3. Подијели мејозом.
4. Све наведено.