Kwas dezoksyrybonukleinowy, częściej określany jako DNA, jest cząsteczką odpowiedzialną za naszą informację genetyczną. W rzeczywistości DNA jest źródłem materiału dziedzicznego w prawie wszystkich organizmach na Ziemi.
Obie komórki prokariotyczne i komórki eukariotyczne używają DNA do kodowania ich genów. DNA znajduje się w prawie wszystkich komórkach. DNA musi znajdować się w określonych obszarach komórki, aby mogło być odpowiednio przetwarzane, replikowane i przechowywane.
Chociaż zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne mają i wykorzystują DNA jako materiał genetyczny, to DNA znajdujące się wewnątrz komórki jest różne dla tych dwóch typów komórek. Lokalizacja DNA w komórkach prokariotycznych może być określona przez nukleoid i plazmidy. Lokalizacja DNA w komórkach eukariotycznych może być określona przez jądro i dwie organelle zwane called mitochondria i chloroplasty.
Lokalizacja DNA w komórkach eukariotycznych
Wszystkie organizmy w domenie Eukarya mają komórki eukariotyczne. Obejmuje to rośliny, zwierzęta, protisty i grzyby. Komórki eukariotyczne definiuje się jako komórki otoczone błoną plazmatyczną zawierającą jądro i inne organelle związane z błoną.
Jądro. Komórki eukariotyczne są częściowo określone przez obecność jądro. Jądro to miejsce, w którym DNA znajduje się wewnątrz komórki.
Gdzie w jądrze znajduje się DNA? Cóż, samo jądro otoczone jest błoną zwaną otoczką jądrową. Wewnątrz otoczki jądrowej znajduje się DNA wraz z enzymami i białkami niezbędnymi do replikacji DNA i transkrypcji DNA do mRNA jako pierwszy krok w syntezie białek.
DNA znajdujące się w jądrze to nie tylko dwuniciowa cząsteczka DNA. Ze względu na to, ile DNA każda komórka musi przechowywać w maleńkim jądrze, długie nici DNA muszą być skondensowane. DNA jest owinięte wokół białek zwanych histony, co pozwala na zagęszczenie DNA w materiał znany jako chromatyna. Bez upakowania DNA w chromatynę, DNA nie zmieściłoby się w jądrze.
Chromatyna jest tym, z czego składa się materiał chromosomy. Każdy gatunek ma określoną liczbę chromosomów znajdujących się w prawie wszystkich komórkach somatycznych w swoim ciele. Na przykład ludzie mają w sumie 23 pary chromosomów w każdej komórce, co daje łącznie 46 chromosomów; psy mają 39 par chromosomów (na łącznie 78 chromosomów), a komórki szpinaku mają sześć par chromosomów (na łącznie 12 chromosomów).
DNA mitochondrialny i chloroplastowy. Kolejne miejsce, w którym DNA znajduje się w komórkach organizmów eukariotycznych, znajduje się w obrębie mitochondria i chloroplasty.
Większość komórek eukariotycznych zawiera mitochondria ponieważ to one tworzą większość komórek ATP potrzebujących energii. Komórki roślinne (i niektóre komórki protisty) zawierają chloroplasty przekształcać energię słoneczną w użyteczną energię chemiczną. Oba te organelle zawierają trochę DNA.
Uważa się, że miliony lat temu na początku historii życia zarówno chloroplasty, jak i mitochondria były kiedyś własnymi, wolno żyjącymi komórkami. Naukowcy wysuwają teorię, że większe komórki pochłonęły mitochondria i/lub chloroplasty i włączyły je do swojej funkcji komórkowej, dzięki czemu stały się organellami.
Ta teoria nazywa się teoria endosymbiotycznai wyjaśnia, dlaczego te organelle miałyby DNA: ponieważ kiedyś były wolno żyjącymi komórkami, do funkcjonowania potrzebowałyby materiału genetycznego.
Lokalizacja DNA w komórkach prokariotycznych
Komórki prokariotyczne są prostsze i mniej złożone niż komórki eukariotyczne. Organizmy prokariotyczne znajdują się w domenach Archaea i Bacteria. Definiuje je brak jądra komórkowego i organelli związanych z błoną.
Nukleoid. Ponieważ prokariota nie mają jądra, nie może ono znajdować się tam, gdzie DNA znajduje się wewnątrz komórki. Zamiast tego jest skondensowany w regionie znanym jako nukleoid, podobna do jądra grudka skondensowanego DNA w środku komórki.
Nie ma otoczki jądrowej i nie ma wielu chromosomów. Zamiast tego DNA jest zwijane i zagęszczane w pojedynczą nić/pojedynczą grudkę o nieregularnym kształcie w środku komórki.
Plazmidy. Chociaż plazmidy można technicznie znaleźć w komórkach organizmów we wszystkich trzech domenach, najczęściej występują w bakteriach.
Plazmidy to małe, okrągłe fragmenty DNA, które mogą wchodzić i wychodzić z komórek prokariotycznych, przenosić się między komórkami w proces zwany koniugacją i być replikowany lub transkrybowany oddzielnie od chromosomu/nukleoidu DNA. Plazmidy znajdują się w cytoplazmie komórki.