Acido desossiribonucleico (DNA)
Strutture biologiche
Le molecole di DNA naturali possono essere circolari o lineari. I genomi dei batteri e degli archei unicellulari (i procarioti), così come i genomi dei mitocondri e dei cloroplasti (alcune strutture funzionali all’interno della cellula), sono molecole circolari. Inoltre, alcuni batteri e archei hanno molecole di DNA circolare più piccole chiamate plasmidi che tipicamente contengono solo pochi geni. Molti plasmidi sono facilmente trasmessi da una cellula all’altra. Per un tipico batterio, il genoma che codifica tutti i geni dell’organismo è una singola molecola circolare contigua che contiene da mezzo milione a cinque milioni di coppie di basi. I genomi della maggior parte degli eucarioti e di alcuni procarioti contengono molecole di DNA lineare chiamate cromosomi. Il DNA umano, per esempio, consiste di 23 coppie di cromosomi lineari che contengono tre miliardi di coppie di basi.
In tutte le cellule, il DNA non esiste libero in soluzione ma piuttosto come un complesso rivestito di proteine chiamato cromatina. Nei procarioti, lo strato allentato di proteine sul DNA aiuta a proteggere la carica negativa della spina dorsale del fosfodiestere. La cromatina contiene anche proteine che controllano l’espressione genica e determinano le forme caratteristiche dei cromosomi. Negli eucarioti, una sezione di DNA lunga tra 140 e 200 paia di basi si avvolge attorno a un insieme discreto di otto proteine caricate positivamente chiamate istoni, formando una struttura sferica chiamata nucleosoma. Ulteriori istoni sono avvolti da sezioni successive di DNA, formando una serie di nucleosomi come perline su una corda. La trascrizione e la replicazione del DNA è più complicata negli eucarioti perché i complessi nucleosomici devono essere almeno parzialmente smontati perché i processi procedano efficacemente.
Encyclopædia Britannica, Inc.
La maggior parte dei virus procarioti contengono genomi lineari che tipicamente sono molto più corti e contengono solo i geni necessari alla propagazione virale. I virus batterici chiamati batteriofagi (o fagi) possono contenere sia forme lineari che circolari di DNA. Per esempio, il genoma del batteriofago λ (lambda), che infetta il batterio Escherichia coli, contiene 48.502 coppie di basi e può esistere come molecola lineare impacchettata in un mantello proteico. Il DNA del fago λ può esistere anche in una forma circolare (come descritto nella sezione Ricombinazione sito-specifica) che è in grado di integrarsi nel genoma circolare della cellula batterica ospite. Sia i genomi circolari che quelli lineari si trovano tra i virus eucarioti, ma essi usano più comunemente l’RNA come materiale genetico.