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Desoxyribonukleinsäure, allgemein als DNA bezeichnet, ist das Molekül, das für unsere genetische Information verantwortlich ist. Tatsächlich ist DNA die Quelle von Erbmaterial in fast allen Organismen auf der Erde.
Sowohl prokaryotische Zellen als auch eukaryotische Zellen verwenden DNA, um ihre Gene zu codieren. DNA kommt in fast allen Zellen vor. DNA muss in bestimmten Bereichen der Zelle aufbewahrt werden, damit sie ordnungsgemäß verarbeitet, repliziert und gelagert werden kann.
Während sowohl prokaryontische als auch eukaryontische Zellen DNA als genetisches Material haben und verwenden, ist es bei diesen beiden Zelltypen unterschiedlich, wo sich DNA in der Zelle befindet. Die DNA-Position in prokaryotischen Zellen kann durch das Nukleoid und die Plasmide definiert werden. Die DNA-Position in eukaryotischen Zellen kann durch den Kern und zwei Organellen definiert werden, die als Mitochondrien und Chloroplasten.
DNA-Lokalisierung in eukaryotischen Zellen
Organismen innerhalb der Domäne Eukarya haben alle eukaryotische Zellen. Dies schließt Pflanzen, Tiere, Protisten und Pilze ein. Eukaryontische Zellen sind definiert als Zellen, die von einer Plasmamembran eingeschlossen sind, die einen Kern und andere membrangebundene Organellen enthält.
Der Kern. Eukaryontische Zellen sind teilweise durch das Vorhandensein eines Kerns definiert. Im Kern befindet sich die DNA in der Zelle.
Wo im Kern befindet sich DNA? Nun, der Kern selbst ist von einer Membran umgeben, die als Kernhülle bezeichnet wird. Innerhalb der Kernhülle finden Sie DNA sowie Enzyme und Proteine, die für die DNA-Replikation und -Transkription von DNA zu mRNA als erster Schritt der Proteinsynthese erforderlich sind.
Die im Kern gefundene DNA ist nicht nur das doppelsträngige DNA-Molekül. Aufgrund der Menge an DNA, die jede Zelle im winzigen Kern speichern muss, müssen die langen DNA-Stränge kondensiert werden. Die DNA ist um Proteine namens gewickelt HistoneDadurch kann die DNA zu einem Material verdichtet werden, das als Chromatin. Ohne die Verpackung von DNA in Chromatin würde die DNA nicht in den Kern passen.
Chromatin ist das Material der Chromosomen. Jede Art hat eine bestimmte Anzahl von Chromosomen, die in fast allen Körperzellen vorkommen. Zum Beispiel hat der Mensch insgesamt 23 Chromosomenpaare in jeder Zelle, was 46 Chromosomen insgesamt entspricht; Hunde haben 39 Chromosomenpaare (für 78 Gesamtchromosomen) und Spinatzellen haben sechs Chromosomenpaare (für 12 Gesamtchromosomen).
Mitochondrien- und Chloroplasten-DNA. Ein weiterer Ort, an dem sich DNA in den Zellen eukaryotischer Organismen befindet, sind Mitochondrien und Chloroplasten.
Die meisten eukaryotischen Zellen enthalten Mitochondrien, da diese die Mehrheit der ATP-Zellen bilden, die für die Energieversorgung benötigt werden. Pflanzenzellen (und einige Protistenzellen) enthalten Chloroplasten, um die Sonnenenergie in nutzbare chemische Energie umzuwandeln. Beide Organellen enthalten etwas DNA.
Es wird angenommen, dass vor Millionen von Jahren zu Beginn der Lebensgeschichte sowohl Chloroplasten als auch Mitochondrien ihre eigenen frei lebenden Zellen waren. Wissenschaftler vermuten, dass größere Zellen Mitochondrien und / oder Chloroplasten verschlingen und sie in ihre Zellfunktion einbauen und so zu Organellen werden.
Diese Theorie nennt man die endosymbiotische Theorieund es erklärt, warum diese Organellen DNA haben würden: Da sie einst frei lebende Zellen waren, hätten sie genetisches Material benötigt, um zu funktionieren.
DNA-Lokalisierung in prokaryotischen Zellen
Prokaryontische Zellen sind einfacher und weniger komplex als eukaryontische Zellen. Prokaryontische Organismen befinden sich in den Domänen Archaea und Bacteria. Sie sind durch das Fehlen eines Kerns und eines Mangels an membrangebundenen Organellen definiert.
Das Nukleoid. Da den Prokaryoten ein Zellkern fehlt, kann sich dort keine DNA in der Zelle befinden. Stattdessen wird es in einer Region kondensiert, die als Nukleoidein kernartiger Klumpen kondensierter DNA in der Mitte der Zelle.
Es fehlt eine Kernhülle und es gibt nicht mehrere Chromosomen. Stattdessen wird die DNA in einem Einzelstrang / Einzelklumpen in unregelmäßiger Form in der Mitte der Zelle gewickelt und kondensiert.
Plasmide. Während Plasmide in Zellen von Organismen in allen drei Domänen gefunden werden können, sind sie in Bakterien am häufigsten.
Plasmide sind kleine, kreisförmige DNA-Stücke, die in prokaryontische Zellen eindringen und aus ihnen austreten können, zwischen Zellen in einem als Konjugation bezeichneten Prozess übertragen werden und getrennt von der chromosomalen / nukleoiden DNA repliziert oder transkribiert werden können. Plasmide befinden sich im Zytoplasma der Zelle.