O que aconteceria se o DNA não existisse?

A vida pode existir sem DNA? Os vírus estão vivos? As células tumorais estão vivas? Responder a estas perguntas requer compreensão e concordância sobre o significado da vida, mas não em um sentido filosófico arcano. Segundo os astrobiólogos da NASA, "A vida é um sistema químico auto-sustentável capaz de evolução darwiniana". No entanto, as definições de vida diferem, e isso afeta como os vírus contendo apenas RNA são classificados, por exemplo.

As células eucarióticas e procarióticas contêm DNA, o que supervisiona os procedimentos operacionais normais. O objetivo do ciclo celular é crescer e multiplicar-se. A evolução e a adaptação resultam de pares únicos de nucleotídeos de DNA. As células sem DNA não teriam material genético para transmitir.

Uma célula sem DNA tem muitas limitações que podem apressar seu desaparecimento. As células requerem DNA para realizar funções vitais essenciais, transmitir material genético, montar as proteínas certas e adaptar-se às condições ambientais flutuantes. Algumas células altamente especializadas perdem seu núcleo para realizar mais eficientemente uma tarefa específica, como transportar hemoglobina e dióxido de carbono. As células anucleadas como os glóbulos vermelhos maduros são mais suscetíveis à toxicidade ambiental e têm um tempo de vida relativamente curto.

O que é DNA?

O ácido desoxirribonucleico (DNA) contém as instruções de codificação genética dos organismos vivos. O DNA é composto por adenina, citosina, guanina e bases de timina que se emparelham e se conectam através de ligações de hidrogênio. Um par de bases complementar - como a adenina (A) e a timina (T) - ligado a moléculas de açúcar e fosfato é chamado de nucleotídeo. Longos filamentos de nucleotídeos formam a agora famosa dupla hélice de DNA descoberta em 1952 por James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins, cientistas do King's College em Londres.

Cientistas e suas descobertas. Superior da esquerda para direita: James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkens e Rosalind Franklin. Inferior: Estrutura do DNA em formato de dupla hélice; Método de difração dos raios-x, que demonstrou a estrutura helicoidal da molécula de DNA.

As células eucarióticas reproduzem o DNA e depois compartilham uma cópia quando a célula se divide através do processo de mitose ou meiose. A meiose inclui uma etapa extra durante a divisão celular, onde trechos de DNA se rompem de um cromossomo e se recolocam no cromossomo correspondente. Os cromossomos divididos são puxados para extremos opostos da célula, e os envelopes nucleares reformam-se ao redor da cromatina.

DNA no Núcleo

O núcleo serve como o comandante-chefe que passa as ordens para as unidades de comando. O DNA alojado no núcleo fornece todas as instruções para codificar as proteínas necessárias para o organismo. Perder o núcleo causaria desordem dentro da célula. Sem um conjunto claro de instruções, a típica célula somática não teria ideia do que fazer a seguir.

As células também precisam de um núcleo para ajudar a regular o movimento das substâncias através da membrana da célula. As moléculas se movem para frente e para trás por osmose, filtração, difusão e transporte ativo. Diferentes tipos de vesículas também desempenham um papel na movimentação de substâncias dentro ou fora da célula. Sem um núcleo que funcione, uma célula pode colapsar ou inchar e estourar.

Por que o DNA não pode deixar o Núcleo?

A membrana nuclear é uma estrutura de membrana dupla que encerra o DNA (cromatina) dentro do núcleo. Durante a interfase, o núcleo adquire moléculas e fornece um ambiente ideal para a duplicação do DNA. Quando a célula está pronta para começar a se dividir, a membrana nuclear se desmonta e libera os cromossomos para o citoplasma. O DNA é protegido e guardado no núcleo porque ele contém todo o genoma do organismo necessário para a propagação das espécies.

O que o RNA mensageiro (mRNA) faz?

As moléculas de ácido ribonucleico mensageiro (mRNA) atuam como intermediário entre o DNA nuclear e o resto da célula. Como o nome sugere, o mRNA copia (transcreve) partes do DNA e envia mensagens legíveis para organelas, sinalizando quando dividir ou montar certos tipos de proteínas. Se uma célula perde seu núcleo e DNA, a célula eventualmente enfraqueceria e chamaria a atenção das células de defesa fagocitárias do sistema imunológico.

Onde está localizado o DNA?

Em células eucarióticas, a maioria do DNA está localizada no núcleo (DNA nuclear), mas pequenas quantidades também estão presentes nas mitocôndrias (DNA mitocondrial). O DNA nuclear regula o metabolismo celular e transmite o material genético de uma célula divisora para a seguinte. O DNA mitocondrial sintetiza proteínas, faz enzimas e se replica. As células procarióticas também contêm DNA, mas não há membrana ou envelope nuclear.

Por que uma célula não pode sobreviver sem um Núcleo?

Uma célula requer um núcleo por algumas das mesmas razões que um corpo precisa de um coração e um cérebro. O núcleo administra as operações diárias da célula. As organelas precisam de instruções do núcleo. Sem um núcleo, a célula não pode obter o que precisa para sobreviver e prosperar.

Uma célula sem DNA não tem a capacidade de fazer muito mais do que uma tarefa que lhe foi dada. Os organismos vivos dependem de genes no DNA para guiar proteínas e enzimas. Mesmo as formas de vida primitivas têm DNA ou RNA. Dentro dos 46 cromossomos do corpo humano, existem aproximadamente 20.500 genes no DNA que são responsáveis pelos trilhões de células no tecido humano.

Diferenciação de DNA e células

Todos os organismos multicelulares começam como uma pequena esfera de células, até diferenciarem-se em células especializadas de muitos tipos diferentes, como neurônios, glóbulos brancos e células musculares. No início, todas as células precisam de um núcleo para dizer-lhe no que se transformar. As instruções podem até mesmo incluir a morte programada. Por exemplo, o cabelo, a pele e as unhas são células mortas preenchidas com queratina.

A clonagem reprodutiva ou terapêutica envolve a remoção do núcleo de um óvulo e a sua substituição pelo núcleo de uma célula somática doadora. Em seguida, a célula é ativada elétrica ou quimicamente. Sob condições cuidadosamente controladas, as células crescerão e se diferenciarão em um novo órgão, tecido ou organismo que possua o DNA da doadora.

Susceptibilidade de células sem núcleos

Os glóbulos vermelhos maduros e as células epiteliais da pele e do intestino são propensos ao desgaste, lesão e mutação devido ao transporte de resíduos ou ao contato com toxinas ambientais. Não é surpreendente que as células que não têm um núcleo morram mais rapidamente do que outros tipos de células. A ausência de um núcleo em tais células oferece um fator de proteção. Se essas células tivessem um núcleo, a probabilidade de danos cromossômicos seria maior e possivelmente fatal para o organismo se fosse permitido dividir e passar adiante mutações que ameaçam a vida, causando doenças e tumores.

Espermatozóides e Ovos: Função do Núcleo (Meiose)

Sem o DNA, as células não poderiam se reproduzir, o que significaria a extinção da espécie. Normalmente, o núcleo faz cópias do DNA cromossômico, depois segmentos de DNA recombinam, e em seguida os cromossomos se dividem duas vezes, formando quatro óvulos ou espermatozoides haploides. Erros na meiose podem resultar em células com DNA ausente e doenças hereditárias.

Por que as células vegetais precisam de DNA

Como as células animais, as células vegetais têm um núcleo fechado com membrana contendo DNA. Além disso, as plantas contêm clorofila, que captura a energia solar para uso na fotossíntese e na colheita da energia alimentar. Por sua vez, as plantas produzem alimentos para o resto da teia alimentar. As plantas também despoluem o meio ambiente ao liberar oxigênio e consumir o dióxido de carbono atmosférico.

A presença de um núcleo permite que as plantas reproduzam e mantenham a estabilidade populacional. Se as plantas não tivessem um núcleo dirigindo as atividades da célula, não seriam capazes de fabricar alimentos. Consequentemente, as plantas se extinguiriam. Por sua vez, os herbívoros estariam em perigo se sua fonte de alimento fosse eliminada.

DNA e biodiversidade das células vegetais

A biodiversidade é a chave para a sobrevivência das espécies de organismos multicelulares. As espécies vegetais não podem migrar para um novo lar se as mudanças climáticas ou vetores de doenças ameaçarem subitamente a sobrevivência de uma espécie isolada em uma determinada área. Através da recombinação de genes na meiose, existe uma variação genética dentro das populações que torna certas plantas mais resistentes e resistentes, graças a seu genoma único. Embora plantas do mesmo tipo possam parecer todas iguais à primeira vista, existem diferenças tipicamente pequenas mas significativas observáveis ao olho treinado.

Por exemplo, duas plantas aparentemente idênticas que crescem lado a lado podem ter pequenas variações no tamanho médio das folhas, venação e estrutura radicular devido a seu genótipo único. Tais diferenças sutis podem ser úteis ou prejudiciais se as condições ambientais mudarem. Por exemplo, durante períodos de seca, as plantas enfrentam maiores taxas de evaporação de água. As plantas com folhas muito venosas e pequenas podem ser mais adequadas para sobreviver e se reproduzir em condições áridas, por exemplo.

Sequestro Viral de DNA Celular

Os vírus podem representar uma séria ameaça ao DNA da célula hospedeira. Um vírus infecta seu hospedeiro ao injetar moléculas de DNA viral ou RNA em uma célula hospedeira. O DNA viral comanda a célula a produzir cópias de proteínas virais em vez das próprias, para criar mais vírus que continuam a se replicar. Eventualmente, a célula pode explodir e morrer, espalhando vírus que se dividirão uma e outra vez. Doenças comuns como a varíola e a gripe são causadas por vírus, que não respondem aos antibióticos.