Van de enkele cel van een bacterie tot de triljoenen cellen in de mens: alle levende wezens bestaan uit cellen, die vaak de “bouwstenen van het leven” worden genoemd. Elk van deze cellen is een discrete structuur, omgeven door een celmembraan en gevuld met een dikke oplossing, cytoplasma genaamd. In menselijke cellen bevindt het meeste DNA zich in een compartiment binnen de cel dat kern wordt genoemd. Het staat bekend als kern-DNA.

Naast kern-DNA bevindt zich bij de mens en andere complexe organismen ook een kleine hoeveelheid DNA in de mitochondriën. Dit DNA wordt mitochondriaal DNA (mtDNA) genoemd. De meeste planten hebben een set DNA in hun chloroplasten, chloroplast-DNA (cpDNA) genoemd. De volledige set DNA staat bekend als het genoom.

Waar zit het DNA in een Eukaryote cel?

Cellen kunnen grofweg in twee verschillende typen worden ingedeeld: cellen van prokaryoten (prokaryotische cellen) en cellen van eukaryoten (eukaryotische cellen). Prokaryoten zijn over het algemeen eencellig en hebben geen membraangebonden kern en andere met membranen omgeven structuren die organellen worden genoemd. Zij omvatten twee verschillende groepen: bacteriën en archaea.

Eukaryoten kunnen eencellig of meercellig zijn. In tegenstelling tot prokaryote cellen hebben eukaryote cellen een kern en andere organellen. Eukaryoten omvatten een breed scala van organismen, van schimmels tot planten en dieren.

In prokaryote cellen bevindt het DNA zich meestal in een centraal deel van de cel dat de nucleoïde wordt genoemd en dat niet is ingesloten in een kernmembraan. Het meeste genetisch materiaal in de meeste prokaryoten heeft de vorm van een enkele cirkelvormige DNA-molecule, of chromosoom.

Daarnaast bevatten veel prokaryoten ook kleine cirkelvormige DNA-moleculen, plasmiden genaamd. Deze verschillen van hun chromosomale DNA en kunnen in specifieke omgevingen bepaalde voordelen bieden, zoals resistentie tegen antibiotica.

In eukaryote cellen bevindt het meeste DNA zich in de celkern (hoewel sommige DNA zich ook in andere organellen bevindt, zoals in de mitochondriën en het chloroplast bij planten). Nucleair DNA is georganiseerd in lineaire moleculen die chromosomen worden genoemd.

De grootte en het aantal chromosomen varieert aanzienlijk tussen soorten. De fruitvlieg (Drosophila) heeft bijvoorbeeld 4 chromosomen, terwijl een pad (Xenopus laevis) 18 chromosomen heeft. Bij de mens hebben de meeste cellen 46 chromosomen, ofwel 23 paren. Uitzonderingen hierop zijn rijpe rode bloedcellen die geen DNA bevatten en sperma- en eicellen die 23 ongepaarde chromosomen hebben.

Chromosomen zijn gemaakt van een enkele DNA-molecule die rond een klein, spoelvormig eiwit is gewikkeld dat een histon wordt genoemd. De wikkeling van DNA rond een histon is belangrijk, omdat anders de meeste DNA-moleculen niet in de cellen zouden passen.

Bij de mens bijvoorbeeld zou de totale lengte van het DNA in één cel, als je de DNA-moleculen van begin tot eind zou afwikkelen en uitrekken, meer dan anderhalve meter lang (of ongeveer twee meter) zijn. Maar die hoeveelheid DNA moet passen in de celkern, die slechts een diameter van vijf tot tien μm heeft. Dit betekent dat het passen van al het DNA in de kern van één menselijke cel gelijk staat aan het verpakken van 24 mijl (ongeveer 40 km) zeer dunne draad in een tennisbal!

Wat is de functie van DNA in een cel?

De belangrijkste functie van DNA in een cel is het opslaan van de genetische informatie die een organisme in staat stelt zich te ontwikkelen, te functioneren en zich voort te planten. De in het DNA gecodeerde informatie kan van de ene generatie op de volgende worden doorgegeven en fungeert als een biologische handleiding die elk organisme uniek maakt.

Om de instructies in het DNA te volgen, moet een cel eerst een gen kopiëren naar een vorm van RNA die boodschapper-RNA (mRNA) wordt genoemd. Dit proces staat bekend als transcriptie. In veel gevallen moet de informatie in het DNA worden vertaald in een eiwit om de instructies te kunnen uitvoeren, aangezien eiwitten het meeste werk in de cellen doen en een grote verscheidenheid aan kritieke functies uitvoeren.