DNA in organismen

Bij Eukaryoten (de "hogere" organismen zoals planten, dieren, schimmels en protisten) bevindt zich het belangrijkste DNA in de celkern (nucleus - vandaar ook nucleïnezuur). Daarnaast is er DNA in de mitochondriën (het mtDNA) en de eventueel aanwezige plastiden (het cpDNA).

Het DNA is verdeeld in een aantal afzonderlijke strengen. De strengen vormen in de celkern chromosomen. Een chromosoom is een complex van DNA en specifieke eiwitten die histonen worden genoemd.

Geslachtscellen hebben van elk chromosoom slechts één exemplaar: n chromosomen. Daarom noemt men de geslachtscellen haploïde. Bij de mens is n=23. Bij diploïde organismen, zoals de dieren, hebben de meeste cellen twee exemplaren van elk chromosoom. Een soort heeft over het algemeen een vast aantal chromosomen. De mens heeft 46 chromosomen, dat wil zeggen 2 maal 23, meestal geschreven als 2n=46.

Er zijn uitzonderingen op de regel dat bij een soort het aantal chromosomen van alle individuen hetzelfde is. Soms treedt verdubbeling op en ontstaan polyploïden en soms is het aantal heel onregelmatig, zoals bij veldbeemdgras waar het aantal chromosomen van plant tot plant varieert van 28 tot meer dan 100. Veldbeemdgras kan zich dan ook moeilijk geslachtelijk vermeerderen en vermeerdert zich hoofdzakelijk door apomixie.

Buiten de celkern komt in sommige organellen ook DNA voor. Vrijwel alle eukaryote cellen hebben mitochondriën met eigen DNA en bij planten wordt in plastiden zoals bladgroenkorrels DNA gevonden. Men gaat ervan uit dat deze organellen in de loop van de evolutie zijn ontstaan door endosymbiose: opname van complete andere cellen in de eukaryote cel. De endosymbiontentheorie vormt hiervoor een verklaring. Niet alle organellen hebben eigen DNA. Dit extranucleair DNA wordt bij geslachtelijke voortplanting alleen via de vrouwelijke lijn doorgegeven. Van een mannelijke voortplantingscel versmelt alleen het DNA uit de celkern met het DNA van de eicel. De zo ontstane zygote gebruikt de celorganellen uit de eicel.

Plasmiden onder elektronenmicroscoop

Prokaryoten (de "lagere" organismen zoals bacteriën en archaea) hebben geen celkern, en het DNA zweeft los rond in de cel. Ondanks het feit dat de meeste prokaryoten geen histonen hebben, spreekt men ook in deze gevallen van een chromosoom. Prokaryoten hebben meestal een enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden die aanvullende genetische informatie bevatten. Hierop zijn echter uitzonderingen, sommige bacteriën hebben lineair DNA en ook sommige plasmiden zijn lineair.

Virussen bestaan uit een stuk DNA (of RNA), omgeven door een eiwitmantel. Virussen injecteren hun erfelijk materiaal in een cel. In de cel wordt het erfelijk materiaal gelezen en op basis van die informatie gaat de cel nieuwe virussen maken.

Viroïden werken op vergelijkbare wijze, maar hebben geen eiwitmantel: ze bestaan uitsluitend uit DNA of RNA.