Vad skulle hända om cellen inte hade något DNA?

En cell utan DNA har många begränsningar som kan påskynda dess bortgång. Celler kräver DNA för att utföra viktiga livsfunktioner, överföra genetiskt material, montera rätt proteiner och anpassa sig till fluktuerande miljöförhållanden. Vissa högt specialiserade celler kasta sin kärna för att mer effektivt utföra en specifik uppgift som att bära hemoglobin och koldioxid. Anucleated celler som mogna röda blodkroppar är mer mottagliga för miljötoxicitet och har en relativt kort livslängd.

Deoxiribonukleinsyra (DNA) innehåller de genetiska kodningsinstruktionerna för levande organismer. DNA består av adenin-, cytosin-, guanin- och tyminbaser som parar ihop och förbinder sig genom vätebindningar. Ett komplementärt baspar - som adenin (A) och tymin (T) - fäst vid socker- och fosfatmolekyler kallas en nukleotid. Långa strängar av nukleotider bildar den nu berömda dubbla DNA-spiralen som upptäcktes 1952 av James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin och Maurice Wilkins, forskare vid King's College i London.

Eukaryota celler replikerar DNA och delar sedan en kopia när cellen delar sig genom processen med mitos eller meios. Meios innefattar ett extra steg under celldelning där DNA-utdrag bryts av från en kromosom och återfäster till matchande kromosom. Delade kromosomer dras till motsatta ändar av cellen, och kärnhöljena reformeras runt kromatinet.

Kärnan fungerar som befälhavaren som skickar order till kommandoenheter. DNA inrymt i kärnan innehåller alla instruktioner för kodning av de proteiner som organismen behöver. Att förlora kärnan skulle orsaka kaos inuti cellen. Utan en tydlig uppsättning instruktioner skulle den typiska somatiska cellen inte ha någon aning om vad de skulle göra nästa.

Celler behöver också en kärna för att reglera förflyttningen av ämnen över cellmembranet. Molekyler rör sig fram och tillbaka genom osmos, filtrering, diffusion och aktiv transport. Olika typer av blåsor spelar också en roll för att flytta ämnen in i eller ut ur cellen. Utan en kärna som kör showen kan en cell kollapsa eller svälla och spricka.

Kärnhöljet är en dubbelmembranstruktur som korrelerar DNA (kromatin) inuti kärnan. Under mellanfasen förvärvar kärnan näringsämnen och ger en optimal miljö för duplicering av DNA. När cellen är redo att börja dela, demonteras kärnhöljet och släpper ut kromosomerna i cytoplasman. DNA skyddas och skyddas i kärnan eftersom det innehåller hela genomet av organismen som behövs för artförökning.

Kan livet existera utan DNA? Lever virus? Lever tumörceller? Att svara på dessa frågor kräver förståelse och överenskommelse om meningen med livet, men inte i en arkan filosofisk mening. Enligt NASA-astrobiologer, "Livet är ett självbärande kemiskt system som kan darwinistisk utveckling." Definitioner av liv skiljer sig dock åt, och det påverkar hur exempelvis virus som endast innehåller RNA klassificeras.

Eukaryota celler innehåller DNA i sin kärna, som övervakar normala driftsförfaranden. Syftet med celldelning är att växa och föröka sig. Evolution och anpassning beror på unika parningar av DNA-nukleotider. Celler utan DNA skulle inte ha något genetiskt material att överföra.

Messenger-ribonukleinsyramolekyler (mRNA) fungerar som mellanhand för kärn-DNA och resten av cellen. Som namnet antyder kopierar (transkriberar) mRNA delar av DNA och skickar läsbara meddelanden till organeller, som signalerar när vissa typer av proteiner ska delas eller monteras. Om en cell förlorade sin kärna och DNA skulle cellen så småningom försvagas och fånga uppmärksamheten hos slukande mikrofager i immunsystemet.

Eukaryota celler har en kärna som innehåller DNA. Per definition skulle eukaryota organismer inte uppstå utan DNA. Förutom en kärna innehåller eukaryota organismer många typer av organeller som fungerar på kö:

• De endoplasmatiska retiklet (ER) är ett vikt membran fäst vid kärnan. Det yttre skiktet kallas grov ER eftersom det är täckt med ojämna ribosomer. Proteinmolekyler sätts ihop mellan det grova ER och det släta inre skiktet i ER. Vesiklar flyttar de nyligen monterade proteinerna till Golgiapparat för vidare bearbetning och distribution.

• Ribosomer är små men viktiga proteinstrukturer. Ribsomer avkodar budbärar-RNA som kopierats från DNA och sätter ihop de ordinerade aminosyrorna i rätt ordning. Efter att ha bildats i kärnan flyter ribosomer runt i cytoplasman eller binder till det grova endoplasmatiska retikulumet.
  

• De cytoplasma är en halvvätska vätska i cellen som underlättar kemiska reaktioner. Cytoskelettet - tillverkat av fibrösa proteiner - hjälper till att positionera organeller i cytoplasman. Kromatider kondenseras i mitos och raderar sig längs mitten av cellen innan de dras isär av den mitotiska spindeln, som består av mikrotubuli i cytoplasman.
  

• Vakuoler är förvaringspåsar i cellen som tillfälligt förvarar mat, vatten och avfall. Växter har en stor vakuol som lagrar vatten, reglerar vattentrycket och förstärker cellväggen.
  

• Mitokondrier är allmänt kända som cellens kraftverk. Adenosintrifosfat (ATP) energi produceras genom cellulär andning. Celler med höga energibehov innehåller ett stort antal mitokondrier.
  

DNA från prokaryota celler ligger i en nukleoidregion. Prokaryot DNA och organeller omges inte av membran. Ribosomer som producerar protein är den dominerande organellen i cytoplasman. Bakterier exemplifierar prokaryota livsformer; vissa har piskliknande flagellum som är sensoriska organeller.

Merparten av DNA finns i kärnan (nukleärt DNA), men små mängder finns också i mitokondrierna (mitokondriellt DNA). Kärn-DNA reglerar cellmetabolism och överför genetiskt material från en delande cell till nästa. Mitokondriellt DNA syntetiserar proteiner, gör enzymer och replikerar sig själv. Prokaryota celler innehåller också DNA, men det finns inget kärnmembran eller hölje.

En cell kräver en kärna av några av samma skäl att en kropp behöver ett hjärta och en hjärna. Kärnan hanterar cellens dagliga verksamhet. Organeller behöver instruktioner från kärnan. Utan en kärna kan cellen inte få vad den behöver för att överleva och frodas.

En cell utan DNA saknar förmågan att göra mycket annat än den ena uppgiften. Levande organismer är beroende av gener i DNA för att styra proteiner och enzymer. Även primitiva livsformer har DNA eller RNA. Inom de 46 kromosomerna i människokroppen finns det ungefär 20 500 gener i DNA som är ansvariga för biljoner celler i mänsklig vävnad, enligt Genetics Digest.

Alla organismer börjar med en liten boll av celler som specialiserar sig i många olika typer av celler som neuroner, vita blodkroppar och muskelceller. I början behöver alla celler en kärna för att berätta vad den ska göra. Instruktioner kan även inkludera programmerad död. Till exempel är hår, hud och naglar döda celler fyllda med keratin.

Reproduktiv eller terapeutisk kloning innebär att man tar bort kärnan i en äggcell och ersätter den med kärnan i en somatisk donatorcell. Sedan kommer cellen igång elektriskt eller kemiskt. Under noggrant kontrollerade förhållanden kommer cellerna att växa och differentieras till ett nytt organ, vävnad eller organism som har donatorns DNA.

Mogna röda blodkroppar och epitelceller i huden och tarmen är utsatta för slitage, skador och mutationer på grund av att avfall transporteras eller kommer i kontakt med miljögifter. Inte överraskande dör celler som inte har en kärna snabbare än andra typer av celler. Frånvaro av en kärna i sådana celler erbjuder en skyddande faktor. Om dessa celler hade en kärna skulle oddsen för kromosomskador vara högre och möjligen dödlig för om organismen får dela sig och förmedla livshotande mutationer som orsakar sjukdomar och tumörer.

Utan DNA kunde cellerna inte reproducera, vilket skulle innebära utrotning av arten. Normalt gör kärnan kopior av kromosomalt DNA, därefter rekombineras DNA-segment och därefter delar kromosomerna två gånger och bildar fyra haploida ägg- eller spermaceller. Fel i meios kan resultera i celler med saknat DNA och ärftliga sjukdomar.

Liksom djurceller har växtceller en membranstängd kärna som innehåller DNA. Dessutom innehåller växter klorofyll, som fångar solenergi för användning vid fotosyntes och skörd av matenergi. I sin tur producerar växter mat för resten av matväven. Växter förbättrar också miljön genom att släppa ut syre och sjunka atmosfärisk koldioxid.

Närvaron av en kärna gör det möjligt för växter att reproducera och bibehålla befolkningsstabilitet. Om växter inte hade en kärna som styr cellens aktiviteter skulle de inte kunna tillverka mat. Följaktligen skulle växter dö ut. I sin tur skulle växtätare vara i fara om deras matkälla eliminerades.

Biodiversitet är nyckeln till artöverlevnad för flercelliga organismer. Växtarter kan inte migrera till ett nytt hem om klimatförändringar eller sjukdomsvektorer plötsligt hotar överlevnaden för en art som är isolerad i ett visst område. Genom genrekombination i meios finns genetisk variation inom populationer som gör vissa växter hårdare och mer resistenta tack vare deras unika genom. Även om växter av samma typ alla kan se lika ut vid första anblicken, finns det vanligtvis små men signifikanta skillnader som kan observeras för det tränade ögat.

Till exempel kan två till synes identiska växter som växer sida vid sida ha små variationer i genomsnittlig bladstorlek, venation och rotstruktur på grund av deras unika genotyp. Sådana subtila skillnader kan vara till hjälp eller skadliga om miljöförhållandena förändras. Till exempel, under perioder med torka, står växter inför högre avdunstningshastigheter. Växter med kraftigt ådda, små löv kan vara bättre lämpade för att överleva och reproducera till exempel under torra förhållanden.

Virus kan utgöra ett allvarligt hot mot värdcellens DNA. Ett virus infekterar sin värd genom att injicera molekyler av viralt DNA eller RNA i en värdcell. Viralt DNA befaller cellen att producera kopior av virala proteiner snarare än cellens egna, för att skapa fler virus som fortsätter att replikera. Så småningom kan cellen spricka och dö och sprida virus som kommer att dela sig om och om igen. Vanliga sjukdomar som vattkoppor och influensa orsakas av virus som inte svarar på antibiotika.

Studenter som studerar cellulär och molekylärbiologi måste ha ett fast grepp om DNA: s roll och betydelse i alla faser av cellcykeln. Utan DNA kunde levande organismer inte växa. Vidare kunde växter inte dela sig med mitos, och djur kunde inte utbyta gener genom meios. De flesta celler skulle helt enkelt inte vara celler utan DNA.

Exempel på testfrågor:

Om dess kärna och DNA saknades, a växtcell skulle inte kunna som av följande?

1. Slutför cellcykeln.
2. Väx större.
3. Dela med mitos.
4. Alla ovanstående.

Om dess kärna och DNA saknades, an Djurcell skulle kunna göra som av följande?

1. Slutför cellcykeln.
2. Väx större.
3. Dela med meios.
4. Alla ovanstående.