Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)
Struktury biologiczne
Naturalnie występujące cząsteczki DNA mogą być koliste lub liniowe. Genomy jednokomórkowych bakterii i archaidów (prokariotów), jak również genomy mitochondriów i chloroplastów (pewnych struktur funkcjonalnych w komórce), są cząsteczkami kolistymi. Ponadto, niektóre bakterie i archaidy posiadają mniejsze koliste cząsteczki DNA zwane plazmidami, które zazwyczaj zawierają tylko kilka genów. Wiele plazmidów jest łatwo przenoszonych z jednej komórki do drugiej. W przypadku typowej bakterii genom, który koduje wszystkie geny organizmu, jest pojedynczą, ciągłą, kolistą cząsteczką zawierającą od pół miliona do pięciu milionów par zasad. Genomy większości eukariotów i niektórych prokariotów zawierają liniowe cząsteczki DNA zwane chromosomami. Ludzkie DNA, na przykład, składa się z 23 par liniowych chromosomów zawierających trzy miliardy par zasad.
We wszystkich komórkach, DNA nie istnieje swobodnie w roztworze, ale raczej jako pokryty białkiem kompleks zwany chromatyną. U prokariotów, luźna powłoka białek na DNA pomaga osłonić ujemny ładunek szkieletu fosfodiestrowego. Chromatyna zawiera również białka, które kontrolują ekspresję genów i określają charakterystyczne kształty chromosomów. U eukariontów odcinek DNA o długości od 140 do 200 par zasad owija się wokół dyskretnego zestawu ośmiu dodatnio naładowanych białek zwanych histonami, tworząc kulistą strukturę zwaną nukleosomem. Kolejne histony oplatają kolejne odcinki DNA, tworząc serię nukleosomów, niczym koraliki na sznurku. Transkrypcja i replikacja DNA jest bardziej skomplikowana u eukariontów, ponieważ kompleksy nukleosomów muszą być przynajmniej częściowo rozmontowane, aby procesy te mogły przebiegać efektywnie.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Większość wirusów prokariotów zawiera liniowe genomy, które zazwyczaj są znacznie krótsze i zawierają tylko geny niezbędne do wirusowego rozmnażania. Wirusy bakteryjne zwane bakteriofagami (lub fagami) mogą zawierać zarówno liniowe, jak i koliste formy DNA. Na przykład, genom bakteriofaga λ (lambda), który infekuje bakterię Escherichia coli, zawiera 48 502 pary zasad i może istnieć jako liniowa cząsteczka opakowana w płaszcz białkowy. DNA faga λ może również występować w formie kolistej (jak opisano w rozdziale Rekombinacja specyficzna dla danego miejsca), która jest zdolna do integracji z kolistym genomem bakteryjnej komórki gospodarza. Wśród wirusów eukariotycznych spotyka się zarówno genomy koliste, jak i liniowe, ale częściej wykorzystują one RNA jako materiał genetyczny.