Desoxyribonucleïnezuur (DNA)
Biologische structuren
Natuurlijk voorkomende DNA-moleculen kunnen circulair of lineair zijn. De genomen van eencellige bacteriën en archaea (de prokaryoten), alsmede de genomen van mitochondriën en chloroplasten (bepaalde functionele structuren binnen de cel), zijn cirkelvormige moleculen. Bovendien hebben sommige bacteriën en archaea kleinere cirkelvormige DNA-moleculen, plasmiden genaamd, die gewoonlijk slechts een paar genen bevatten. Veel plasmiden kunnen gemakkelijk van de ene cel op de andere worden overgedragen. Voor een typische bacterie is het genoom dat alle genen van het organisme codeert, een enkele aaneengesloten cirkelvormige molecule die een half miljoen tot vijf miljoen basenparen bevat. De genomen van de meeste eukaryoten en sommige prokaryoten bevatten lineaire DNA-moleculen die chromosomen worden genoemd. Menselijk DNA, bijvoorbeeld, bestaat uit 23 paren lineaire chromosomen die drie miljard basenparen bevatten.
In alle cellen bestaat DNA niet vrij in oplossing, maar eerder als een eiwit-omhuld complex dat chromatine wordt genoemd. In prokaryoten helpt de losse laag eiwitten op het DNA de negatieve lading van de fosfodiester ruggengraat af te schermen. Chromatine bevat ook eiwitten die genexpressie controleren en de karakteristieke vormen van chromosomen bepalen. Bij eukaryoten wordt een stuk DNA tussen 140 en 200 basenparen lang gewikkeld rond een discrete set van acht positief geladen eiwitten, histonen genaamd, die een bolvormige structuur vormen die nucleosoom wordt genoemd. Extra histonen worden omwikkeld door opeenvolgende DNA-secties, waardoor een reeks nucleosomen wordt gevormd, als kralen aan een touwtje. Transcriptie en replicatie van DNA is ingewikkelder bij eukaryoten omdat de nucleosoomcomplexen ten minste gedeeltelijk moeten worden ontmanteld om de processen effectief te laten verlopen.
Encyclopædia Britannica, Inc.
De meeste virussen van prokaryoten bevatten lineaire genomen die doorgaans veel korter zijn en alleen de genen bevatten die nodig zijn voor de virale vermeerdering. Bacteriële virussen, bacteriofagen (of fagen) genaamd, kunnen zowel lineaire als circulaire vormen van DNA bevatten. Zo bevat het genoom van bacteriofaag λ (lambda), die de bacterie Escherichia coli infecteert, 48.502 basenparen en kan het bestaan als een lineair molecuul dat in een eiwitmantel is verpakt. Het DNA van faag λ kan ook circulair zijn (zoals beschreven in de paragraaf plaatsspecifieke recombinatie) en in het circulaire genoom van de bacteriële gastheercel integreren. Zowel circulaire als lineaire genomen worden aangetroffen bij eukaryote virussen, maar zij gebruiken vaker RNA als genetisch materiaal.