Acido desossiribonucleico, più comunemente indicato come DNA, è la molecola responsabile delle nostre informazioni genetiche. In effetti, il DNA è la fonte di materiale ereditario in quasi tutti gli organismi sulla Terra.
Tutti e due cellule procariotiche e cellule eucariotiche usano il DNA per codificare i loro geni. Il DNA si trova in quasi tutte le cellule. Il DNA deve essere alloggiato in determinate aree della cellula per essere processato, replicato e conservato correttamente.
Mentre sia le cellule procariote che quelle eucariotiche hanno e usano il DNA come materiale genetico, il punto in cui il DNA si trova all'interno della cellula è diverso per questi due tipi di cellule. La posizione del DNA nelle cellule procariotiche può essere definita dal nucleoide e dai plasmidi. La posizione del DNA nelle cellule eucariotiche può essere definita dal nucleo e da due organelli chiamati mitocondri e cloroplasti.
Posizione del DNA nelle cellule eucariotiche
Gli organismi all'interno del dominio Eukarya hanno tutti cellule eucariotiche. Questo include piante, animali, protisti e funghi. Le cellule eucariotiche sono definite come cellule racchiuse da una membrana plasmatica contenente un nucleo e altri organelli legati alla membrana.
Il nucleo. Le cellule eucariotiche sono, in parte, definite dalla presenza di a nucleo. Il nucleo è dove si trova il DNA all'interno della cellula.
Dove si trova il DNA nel nucleo? Ebbene, il nucleo stesso è circondato da una membrana chiamata involucro nucleare. All'interno dell'involucro nucleare troverai il DNA insieme agli enzimi e alle proteine necessarie per la replicazione del DNA e la trascrizione del DNA per mRNA come primo passo nella sintesi proteica.
Il DNA trovato all'interno del nucleo non è solo la molecola di DNA a doppio filamento. A causa della quantità di DNA che ogni cellula ha bisogno di immagazzinare all'interno del piccolo nucleo, i lunghi filamenti di DNA devono essere condensati. Il DNA è avvolto intorno a proteine chiamate istoni, che consente al DNA di compattarsi in un materiale noto come cromatina. Senza il confezionamento del DNA nella cromatina, il DNA non entrerebbe nel nucleo.
La cromatina è ciò che costituisce il materiale di cromosomi. Ogni specie ha un certo numero di cromosomi che si trovano all'interno di quasi tutte le cellule somatiche del corpo. Ad esempio, gli esseri umani hanno un totale di 23 paia di cromosomi in ogni cellula, per un totale di 46 cromosomi; i cani hanno 39 paia di cromosomi (per 78 cromosomi totali) e le cellule degli spinaci hanno sei paia di cromosomi (per 12 cromosomi totali).
DNA mitocondriale e cloroplasto. Un altro luogo in cui il DNA si trova nelle cellule degli organismi eucarioti è all'interno del mitocondri e cloroplasti.
La maggior parte delle cellule eucariotiche contiene mitocondri poiché questi sono ciò che crea la maggior parte delle cellule ATP necessarie per l'energia. Le cellule vegetali (e alcune cellule protiste) contengono cloroplasti per convertire l'energia del sole in energia chimica utilizzabile. Entrambi questi organelli contengono del DNA.
Si ritiene che milioni di anni fa, all'inizio della storia della vita, sia i cloroplasti che i mitocondri erano una volta le loro cellule a vita libera. Gli scienziati teorizzano che le cellule più grandi abbiano inghiottito i mitocondri e/o i cloroplasti e li abbiano incorporati nella loro funzione cellulare e, quindi, siano diventati organelli.
Questa teoria si chiama teoria endosimbiotica, e spiega perché questi organelli dovrebbero avere il DNA: poiché una volta erano cellule a vita libera, avrebbero avuto bisogno di materiale genetico per funzionare.
Posizione del DNA nelle cellule procariotiche
Le cellule procariotiche sono più semplici e meno complesse delle cellule eucariotiche. Gli organismi procarioti sono all'interno dei domini Archaea e Bacteria. Sono definiti dalla mancanza di un nucleo e dalla mancanza di organelli legati alla membrana.
Il nucleoide. Poiché i procarioti mancano di un nucleo, non può essere lì che si trova il DNA all'interno della cellula. Invece, è condensato in una regione nota come nucleoide, un ammasso simile a un nucleo di DNA condensato nel mezzo della cellula.
Manca un involucro nucleare e non ci sono più cromosomi. Invece, il DNA è avvolto e condensato in un singolo filamento/singolo ciuffo di forma irregolare al centro della cellula.
Plasmidi. Sebbene i plasmidi possano essere tecnicamente trovati nelle cellule degli organismi in tutti e tre i domini, sono più comuni nei batteri.
plasmidi sono piccoli pezzi circolari di DNA che possono entrare ed uscire dalle cellule procariotiche, trasferirsi tra le cellule in un processo chiamato coniugazione ed essere replicato o trascritto separatamente dal cromosomico/nucleoide DNA. I plasmidi si trovano all'interno del citoplasma della cellula.