Deoxyribonucleïnezuur, beter bekend als: DNA, is het molecuul dat verantwoordelijk is voor onze genetische informatie. In feite is DNA de bron van erfelijk materiaal in bijna alle organismen op aarde.
Beide prokaryotische cellen en eukaryotische cellen DNA gebruiken om te coderen voor hun genen. DNA komt in bijna alle cellen voor. DNA moet in bepaalde delen van de cel worden gehuisvest om op de juiste manier te kunnen worden verwerkt, gerepliceerd en opgeslagen.
Hoewel zowel prokaryotische als eukaryote cellen DNA hebben en gebruiken als hun genetisch materiaal, is de plaats waar het DNA in de cel wordt gevonden verschillend voor deze twee celtypen. DNA-locatie in prokaryotische cellen kan worden gedefinieerd door de nucleoïde en plasmiden. DNA-locatie in eukaryote cellen kan worden gedefinieerd door de kern en twee organellen genaamd de mitochondriën en chloroplasten.
DNA-locatie in eukaryote cellen
Organismen binnen het domein Eukarya hebben allemaal eukaryote cellen. Dit omvat planten, dieren, protisten en schimmels. Eukaryotische cellen worden gedefinieerd als cellen omsloten door een plasmamembraan dat een kern en andere membraangebonden organellen bevat.
De kern. Eukaryotische cellen worden gedeeltelijk bepaald door de aanwezigheid van a kern. De kern is waar het DNA in de cel wordt gevonden.
Waar in de kern bevindt zich DNA? Welnu, de kern zelf is omgeven door een membraan dat de nucleaire envelop wordt genoemd. In de nucleaire envelop vind je DNA samen met enzymen en eiwitten die nodig zijn voor DNA-replicatie en transcriptie van DNA naar mRNA als de eerste stap in de eiwitsynthese.
Het DNA dat in de kern wordt gevonden, is niet alleen het dubbelstrengs DNA-molecuul. Vanwege de hoeveelheid DNA die elke cel in de kleine kern moet opslaan, moeten de lange DNA-strengen worden gecondenseerd. DNA is gewikkeld rond eiwitten genaamd histonen, waardoor het DNA kan worden verdicht tot een materiaal dat bekend staat als chromatine. Zonder de verpakking van DNA in chromatine zou het DNA niet in de kern passen.
Chromatine is wat het materiaal vormt van chromosomen. Elke soort heeft een bepaald aantal chromosomen dat in bijna alle somatische cellen in hun lichaam wordt aangetroffen. Mensen hebben bijvoorbeeld in totaal 23 paar chromosomen in elke cel, wat neerkomt op 46 totale chromosomen; honden hebben 39 paar chromosomen (voor 78 totale chromosomen) en spinaziecellen hebben zes paar chromosomen (voor 12 totale chromosomen).
Mitochondriaal en chloroplast-DNA. Een andere plaats waar DNA wordt gevonden in de cellen van eukaryote organismen is binnen de mitochondriën en chloroplasten.
De meeste eukaryote cellen bevatten mitochondriën omdat deze de meerderheid van de ATP-cellen nodig hebben voor energie. Plantencellen (en sommige protistencellen) bevatten chloroplasten om de energie van de zon om te zetten in bruikbare chemische energie. Beide organellen bevatten wel wat DNA.
Er wordt aangenomen dat miljoenen jaren geleden in de begingeschiedenis van het leven zowel chloroplasten als mitochondriën ooit hun eigen vrijlevende cellen waren. Wetenschappers theoretiseren dat grotere cellen mitochondriën en/of chloroplasten overspoelden en ze in hun celfunctie incorporeerden en zo organellen werden.
Deze theorie heet de endosymbiotische theorie, en het verklaart waarom deze organellen DNA zouden hebben: aangezien ze ooit vrijlevende cellen waren, hadden ze genetisch materiaal nodig om te kunnen functioneren.
DNA-locatie in prokaryotische cellen
Prokaryote cellen zijn eenvoudiger en minder complex dan eukaryote cellen. Prokaryotische organismen vallen binnen de domeinen Archaea en Bacteria. Ze worden gedefinieerd door het ontbreken van een kern en een gebrek aan membraangebonden organellen.
De nucleoïde. Omdat prokaryoten geen kern hebben, kan dat niet de plaats zijn waar DNA in de cel wordt gevonden. In plaats daarvan wordt het gecondenseerd tot een gebied dat bekend staat als de nucleoïde, een kernachtige klomp gecondenseerd DNA in het midden van de cel.
Het mist een nucleaire envelop en er zijn niet meerdere chromosomen. In plaats daarvan wordt het DNA opgerold en gecondenseerd in een enkele streng/enkele klomp in een onregelmatige vorm in het midden van de cel.
Plasmiden. Hoewel plasmiden technisch gezien kunnen worden gevonden in cellen van organismen in alle drie de domeinen, komen ze het meest voor in bacteriën.
Plasmiden zijn kleine, cirkelvormige stukjes DNA die prokaryotische cellen kunnen binnenkomen en verlaten, en tussen cellen kunnen worden overgedragen een proces dat conjugatie wordt genoemd en dat afzonderlijk van de chromosomale/nucleoïde wordt gerepliceerd of getranscribeerd DNA. Plasmiden worden gevonden in het cytoplasma van de cel.