Dalla singola cellula di batteri ai trilioni negli esseri umani, le cellule, spesso chiamate i “mattoni della vita”, costituiscono tutti gli esseri viventi. Ognuna di queste cellule è una struttura discreta circondata da una membrana cellulare e riempita da una soluzione densa chiamata citoplasma. Nelle cellule umane, la maggior parte del DNA si trova in un compartimento all’interno della cellula chiamato nucleo. È noto come DNA nucleare.

Oltre al DNA nucleare, una piccola quantità di DNA negli esseri umani e in altri organismi complessi si trova anche nei mitocondri. Questo DNA è chiamato DNA mitocondriale (mtDNA). La maggior parte delle piante hanno un set di DNA contenuto nei loro cloroplasti chiamato DNA cloroplastico (cpDNA). L’insieme completo di DNA è noto come genoma.

Dove si trova il DNA in una cellula eucariotica?

Le cellule possono essere raggruppate in due tipi diversi: le cellule dei procarioti (cellule procariotiche) e le cellule degli eucarioti (cellule eucariotiche). I procarioti tendono ad essere unicellulari e mancano di un nucleo legato alla membrana e di altre strutture circondate dalla membrana chiamate organelli. Essi comprendono due gruppi distinti: batteri e archei.

Gli eucarioti possono essere unicellulari o multicellulari. A differenza delle cellule procariotiche, le cellule eucariotiche hanno un nucleo e altri organelli. Gli eucarioti comprendono una vasta gamma di organismi, dai funghi alle piante e agli animali.

Nelle cellule procariotiche, il DNA si trova principalmente in una parte centrale della cellula chiamata nucleoide, che non è racchiusa in una membrana nucleare. La maggior parte del materiale genetico nella maggior parte dei procarioti prende la forma di una singola molecola di DNA circolare, o cromosoma.

Inoltre, molti procarioti contengono anche piccole molecole di DNA circolare chiamate plasmidi. Questi sono distinti dal loro DNA cromosomico e in ambienti specifici possono fornire alcuni vantaggi come la resistenza agli antibiotici.

Nelle cellule eucariotiche, la maggior parte del DNA si trova nel nucleo della cellula (sebbene alcuni DNA siano contenuti anche in altri organelli, come nei mitocondri e nel cloroplasto nelle piante). Il DNA nucleare è organizzato in molecole lineari chiamate cromosomi.

La dimensione e il numero dei cromosomi varia significativamente tra le specie. Il moscerino della frutta (Drosophila) ha 4 cromosomi, per esempio, mentre un rospo (Xenopus laevis) ha 18 cromosomi. Negli esseri umani, la maggior parte delle cellule ha in genere 46 cromosomi, o 23 coppie. Fanno eccezione i globuli rossi maturi che non contengono DNA e gli spermatozoi e le cellule uovo che hanno 23 cromosomi non appaiati.

I cromosomi sono costituiti da una singola molecola di DNA avvolta intorno a una piccola proteina simile a una bobina chiamata istone. L’avvolgimento del DNA attorno a un istone è importante, perché altrimenti la maggior parte delle molecole di DNA non entrerebbe nelle cellule.

Negli esseri umani, per esempio, la lunghezza totale del DNA in una cellula, se si dovessero srotolare e allungare le molecole di DNA da un capo all’altro, sarebbe lunga più di sei piedi (o circa due metri). Ma questa quantità di DNA deve entrare nel nucleo della cellula, che ha solo un diametro da cinque a dieci μm. Ciò significa che inserire tutto il DNA nel nucleo di una cellula umana equivale a mettere 24 miglia (circa 40 km) di filo molto sottile in una palla da tennis!

Qual è la funzione del DNA in una cellula?

La funzione chiave del DNA in una cellula è quella di memorizzare le informazioni genetiche che permettono a un organismo di svilupparsi, funzionare e riprodursi. Le informazioni codificate nel DNA possono essere trasmesse da una generazione all’altra e agiscono come un manuale di istruzioni biologico che rende ogni organismo unico.

Per seguire le istruzioni del DNA, una cellula deve prima copiare un gene in una forma di RNA chiamato RNA messaggero (mRNA). Questo processo è noto come trascrizione. In molti casi le informazioni contenute nel DNA devono essere tradotte in una proteina affinché le istruzioni vengano eseguite, poiché le proteine si occupano della maggior parte del lavoro nelle cellule, svolgendo un’ampia varietà di funzioni critiche.