Hücrenin DNA'sı Olmasaydı Ne Olurdu?

DNA'sı olmayan bir hücrenin ölümünü hızlandırabilecek birçok sınırlaması vardır. Hücreler, temel yaşam işlevlerini yerine getirmek, genetik materyali iletmek, doğru proteinleri bir araya getirmek ve dalgalanan çevresel koşullara uyum sağlamak için DNA'ya ihtiyaç duyar. Bazı yüksek düzeyde uzmanlaşmış hücreler, hemoglobin ve karbondioksit taşımak gibi belirli bir görevi daha verimli bir şekilde yerine getirmek için çekirdeklerini döker. Olgun kırmızı kan hücreleri gibi çekirdeksiz hücreler çevresel toksisiteye daha duyarlıdır ve nispeten kısa bir ömre sahiptir.

Deoksiribonükleik asit (DNA), canlı organizmaların genetik kodlama talimatlarını içerir. DNA, hidrojen bağları aracılığıyla birleşen ve bağlanan adenin, sitozin, guanin ve timin bazlarından oluşur. Şeker ve fosfat moleküllerine bağlı adenin (A) ve timin (T) gibi tamamlayıcı bir baz çiftine nükleotit denir. Uzun nükleotid dizileri, 1952'de Londra'daki King's College'dan bilim adamları James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin ve Maurice Wilkins tarafından keşfedilen, şimdilerde ünlü olan çift DNA sarmalını oluşturur.

Ökaryotik hücreler, DNA'yı çoğaltır ve daha sonra hücre mitoz veya mayoz bölünme sürecinde bölündüğünde bir kopyasını paylaşır. Meiosis, hücre bölünmesi sırasında DNA parçacıklarının bir kromozomdan koptuğu ve eşleşen kromozoma yeniden bağlandığı ekstra bir adımı içerir. Bölünmüş kromozomlar hücrenin zıt uçlarına çekilir ve nükleer zarflar kromatin etrafında yeniden oluşur.

Çekirdek, emirleri komuta birimlerine ileten başkomutan olarak hizmet eder. Çekirdekte bulunan DNA, organizmanın ihtiyaç duyduğu proteinleri kodlamak için tüm talimatları sağlar. Çekirdeği kaybetmek hücre içinde kargaşaya neden olur. Açık bir talimat dizisi olmadan, tipik somatik hücrenin bundan sonra ne yapması gerektiği konusunda hiçbir fikri olmazdı.

Hücreler ayrıca, maddelerin hücre zarı boyunca hareketini düzenlemeye yardımcı olmak için bir çekirdeğe ihtiyaç duyar. Moleküller ozmoz, filtrasyon, difüzyon ve aktif taşıma ile ileri geri hareket eder. Farklı vezikül türleri de maddelerin hücre içine veya dışına taşınmasında rol oynar. Gösteriyi yürüten bir çekirdek olmadan, bir hücre çökebilir veya şişebilir ve patlayabilir.

Nükleer zarf, çekirdeğin içindeki DNA'yı (kromatin) çevreleyen çift zarlı bir yapıdır. İnterfaz sırasında, çekirdek besinleri sağlar ve DNA'nın kopyalanması için en uygun ortamı sağlar. Hücre bölünmeye başlamaya hazır olduğunda, nükleer zarf ayrılır ve kromozomları sitoplazmaya bırakır. DNA, türlerin yayılması için gerekli organizmanın tüm genomunu içerdiğinden çekirdekte korunur ve korunur.

DNA olmadan yaşam var olabilir mi? Virüsler yaşıyor mu? Tümör hücreleri canlı mı? Bu soruları yanıtlamak, hayatın anlamı üzerine anlayış ve anlaşma gerektirir, ancak gizemli bir felsefi anlamda değil. Göre NASA astrobiyologları, "Yaşam, Darwinci evrime uygun, kendi kendini idame ettiren bir kimyasal sistemdir." Bununla birlikte, yaşamın tanımları farklıdır ve bu, örneğin yalnızca RNA içeren virüslerin nasıl sınıflandırıldığını etkiler.

Ökaryotik hücreler, çekirdeklerinde normal çalışma prosedürlerini denetleyen DNA içerir. Hücre bölünmesinin amacı büyümek ve çoğalmaktır. Evrim ve adaptasyon, DNA nükleotitlerinin benzersiz eşleşmelerinden kaynaklanır. DNA'sı olmayan hücrelerin aktaracak genetik materyali olmazdı.

Haberci ribonükleik asit (mRNA) molekülleri, nükleer DNA ve hücrenin geri kalanı için aracı görevi görür. Adından da anlaşılacağı gibi, mRNA, DNA'nın parçalarını kopyalar (yazıya aktarır) ve organellere okunabilir mesajlar göndererek, belirli protein türlerinin ne zaman bölüneceğini veya birleştirileceğini işaret eder. Bir hücre çekirdeğini ve DNA'sını kaybederse, hücre sonunda zayıflar ve bağışıklık sistemindeki mikrofajların dikkatini çeker.

Ökaryotik hücreler, DNA içeren bir çekirdeğe sahiptir. Tanım olarak, ökaryotik organizmalar DNA olmadan var olamazlardı. Bir çekirdeğe ek olarak, ökaryotik organizmalar, istek üzerine performans gösteren birçok türde organel içerir:

• endoplazmik retikulum (ER), çekirdeğe bağlı katlanmış bir zardır. Dış katman, engebeli ribozomlarla kaplı olduğu için kaba ER olarak adlandırılır. Protein molekülleri, ER'nin kaba ER ile pürüzsüz iç tabakası arasında bir araya getirilir. Veziküller, yeni toplanan proteinleri golgi aygıtı daha fazla işleme ve dağıtım için.

• ribozomlar küçük ama önemli protein yapılarıdır. Ribozomlar, DNA'dan kopyalanan haberci RNA'nın kodunu çözer ve öngörülen amino asitleri doğru sırada bir araya getirir. Nükleolde oluştuktan sonra, ribozomlar sitoplazmada yüzer veya kaba endoplazmik retikuluma bağlanır.
  

• sitoplazma hücre içinde kimyasal reaksiyonları kolaylaştıran yarı sıvı bir sıvıdır. Lifli proteinlerden oluşan hücre iskeleti, sitoplazmada organellerin konumlandırılmasına yardımcı olur. Kromatitler mitozda yoğunlaşır ve sitoplazmada mikrotübüllerden oluşan mitotik iğ tarafından ayrılmadan önce hücrenin ortasında sıralanır.
  

• kofullar hücredeki yiyecek, su ve atıkları geçici olarak tutan saklama torbalarıdır. Bitkiler, suyu depolayan, su basıncını düzenleyen ve hücre duvarını güçlendiren büyük bir kofula sahiptir.
  

• mitokondri genellikle hücrenin enerji santrali olarak bilinir. Adenozin trifosfat (ATP) enerjisi, hücresel solunum yoluyla üretilir. Enerji ihtiyacı yüksek olan hücreler çok sayıda mitokondri içerir.
  

Prokaryotik hücrelerin DNA'sı bir nükleoid bölgede bulunur. Prokaryotik DNA ve organeller zarlarla çevrili değildir. Protein üreten ribozomlar sitoplazmada baskın organeldir. Bakteriler prokaryotik yaşam formlarına örnektir; bazılarının duyu organelleri olan kırbaç benzeri kamçıları vardır.

Çoğu DNA çekirdekte (nükleer DNA) bulunur, ancak mitokondride (mitokondriyal DNA) küçük miktarlar da bulunur. Nükleer DNA, hücre metabolizmasını düzenler ve genetik materyali bir bölünen hücreden diğerine iletir. Mitokondriyal DNA proteinleri sentezler, enzimler yapar ve kendini kopyalar. Prokaryotik hücreler de DNA içerir, ancak nükleer zar veya zarf yoktur.

Bir hücre, bir vücudun bir kalbe ve bir beyne ihtiyaç duyması gibi bazı nedenlerle bir çekirdeğe ihtiyaç duyar. Çekirdek, hücrenin günlük işlemlerini yönetir. Organellerin çekirdekten gelen talimatlara ihtiyacı vardır. Çekirdek olmadan, hücre hayatta kalmak ve gelişmek için ihtiyaç duyduğu şeyi alamaz.

DNA'sı olmayan bir hücre, kendisine verilen görevden başka hiçbir şeyi yapma kapasitesinden yoksundur. Canlı organizmalar, proteinleri ve enzimleri yönlendirmek için DNA'daki genlere bağımlıdır. İlkel yaşam formlarının bile DNA veya RNA'sı vardır. İnsan vücudundaki 46 kromozomda yaklaşık olarak İnsan dokusundaki trilyonlarca hücreden sorumlu DNA'daki 20.500 gen, göre Genetik Özeti.

Tüm organizmalar, nöronlar, beyaz kan hücreleri ve kas hücreleri gibi birçok farklı hücre türünde uzmanlaşan küçük bir hücre topuyla başlar. Başlangıçta, tüm hücrelerin kendisine ne yapacağını söylemek için bir çekirdeğe ihtiyacı vardır. Talimatlar programlanmış ölümü bile içerebilir. Örneğin saç, deri ve tırnaklar keratinle dolu ölü hücrelerdir.

Üreme veya tedavi amaçlı klonlama, bir yumurta hücresinin çekirdeğinin çıkarılmasını ve bunun yerine somatik bir verici hücrenin çekirdeğinin yerleştirilmesini içerir. Daha sonra hücre elektriksel veya kimyasal olarak hızlı başlatılır. Dikkatlice kontrol edilen koşullar altında, hücreler büyüyecek ve donörün DNA'sına sahip yeni bir organ, doku veya organizmaya dönüşecektir.

Derinin ve bağırsağın olgun kırmızı kan hücreleri ve epitel hücreleri, feribot atıkları veya çevresel toksinlerle temas nedeniyle aşınmaya ve yıpranmaya, yaralanmaya ve mutasyona eğilimlidir. Çekirdeğe sahip olmayan hücrelerin diğer hücre türlerinden daha hızlı ölmesi şaşırtıcı değildir. Bu tür hücrelerde çekirdeğin olmaması koruyucu bir faktör sunar. Bu hücrelerin bir çekirdeği olsaydı, kromozomal hasar olasılığı daha yüksek ve muhtemelen ölümcül olurdu. Organizmanın bölünmesine ve yaşamı tehdit eden mutasyonları geçirmesine izin verilirse, hastalıklara ve tümörler.

DNA olmadan hücreler çoğalamaz, bu da türlerin yok olması anlamına gelir. Normal olarak, çekirdek kromozomal DNA'nın kopyalarını yapar, ardından DNA'nın segmentleri yeniden birleşir ve ardından kromozomlar iki kez bölünerek dört haploid yumurta veya sperm hücresi oluşturur. Mayoz bölünmedeki hatalar, eksik DNA ve kalıtsal hastalıklara sahip hücrelere neden olabilir.

Hayvan hücreleri gibi, bitki hücreleri de DNA içeren zarla çevrili bir çekirdeğe sahiptir. Ek olarak bitkiler, fotosentezde kullanılmak ve gıda enerjisini toplamak için güneş enerjisini yakalayan klorofil içerir. Buna karşılık bitkiler, besin ağının geri kalanı için besin üretir. Bitkiler ayrıca oksijeni serbest bırakarak ve atmosferik karbondioksiti batırarak çevreyi geliştirir.

Bir çekirdeğin varlığı, bitkilerin üremesini ve popülasyon istikrarını korumasını sağlar. Bitkiler, hücrenin faaliyetlerini yöneten bir çekirdeğe sahip olmasaydı, besin üretemezlerdi. Sonuç olarak, bitkiler ölür. Buna karşılık, besin kaynakları ortadan kaldırılırsa otoburlar tehlikeye girecekti.

Biyoçeşitlilik, çok hücreli organizmalar için türlerin hayatta kalmasının anahtarıdır. İklim değişiklikleri veya hastalık vektörleri, belirli bir bölgede izole edilen bir türün hayatta kalmasını aniden tehdit ederse, bitki türleri yeni bir eve göç edemez. Mayoz bölünmede gen rekombinasyonu yoluyla, benzersiz genomları sayesinde belirli bitkileri daha sert ve daha dirençli kılan popülasyonlar içinde genetik çeşitlilik mevcuttur. Aynı türdeki bitkilerin hepsi ilk bakışta birbirine benzese de, eğitimli bir gözle tipik olarak küçük ama önemli farklılıklar gözlemlenebilir.

Örneğin, yan yana büyüyen görünüşte özdeş iki bitki, benzersiz genotipleri nedeniyle ortalama yaprak boyutu, damarlanma ve kök yapısında küçük farklılıklar gösterebilir. Bu tür ince farklılıklar, çevresel koşullar değişirse yararlı veya zararlı olabilir. Örneğin, kuraklık dönemlerinde bitkiler daha yüksek oranda su buharlaşmasıyla karşı karşıya kalırlar. Ağır damarlı, küçük yapraklı bitkiler, örneğin kurak koşullarda hayatta kalmak ve üremek için daha uygun olabilir.

Virüsler, konak hücrenin DNA'sı için ciddi bir tehdit oluşturabilir. Bir virüs, konakçı hücreye viral DNA veya RNA molekülleri enjekte ederek konakçısını enfekte eder. Viral DNA, çoğalmaya devam eden daha fazla virüs yaratmak için hücreye, hücrenin kendisininki yerine viral proteinlerin kopyalarını üretmesini emreder. Sonunda hücre patlayabilir ve ölebilir, tekrar tekrar bölünecek virüsleri yayabilir. Su çiçeği ve grip gibi yaygın hastalıklara antibiyotiklere yanıt vermeyen virüsler neden olur.

Hücresel ve moleküler biyoloji okuyan öğrenciler, hücre döngüsünün tüm aşamalarında DNA'nın rolü ve önemi konusunda sağlam bir kavrayışa sahip olmalıdır. DNA olmadan canlı organizmalar büyüyemezdi. Ayrıca bitkiler mitoz bölünme ile bölünemez ve hayvanlar mayoz bölünme yoluyla gen alışverişinde bulunamazlar. Çoğu hücre DNA'sız hücre olamaz.

Örnek sınav soruları:

Çekirdeği ve DNA'sı eksik olsaydı, bir bitki hücresi yapamaz hangi Aşağıdakilerden?

1. Hücre döngüsünü tamamlayın.
2. Büyümek.
3. Mitoz bölünme.
4. Yukarıdakilerin hepsi.

Çekirdeği ve DNA'sı eksik olsaydı, hayvan hücresi yapamayacak hangi Aşağıdakilerden?

1. Hücre döngüsünü tamamlayın.
2. Büyümek.
3. Mayoz bölünme ile.
4. Yukarıdakilerin hepsi.