主な違い - ミトコンドリア DNA と核 DNA
ミトコンドリア DNA と核 DNA は、細胞の遺伝子構成に寄与しています。ミトコンドリア DNA (mtDNA) は、ミトコンドリア内にある二本鎖の環状 DNA です。ミトコンドリアに必要なタンパク質と機能性 RNA をコードしています。しかし、核 DNA によってコードされるいくつかのタンパク質は、サイトゾルからインポートされます。核 DNA (nDNA) は、細胞が必要とするほぼすべてのタンパク質をコードするいくつかの線状染色体で構成されています。ミトコンドリア DNA は、核 DNA に比べて短いです。 主な違い ミトコンドリア DNA と核 DNA の違いは、ミトコンドリア DNA はミトコンドリアが必要とする遺伝情報のためにコード化されていることです。 一方、 核 DNA は、細胞全体が必要とする遺伝情報のためにコード化されています .
この記事では、
1. ミトコンドリア DNA とは
– 定義、構造と構成、機能
2.核 DNA とは
– 定義、構造と構成、機能
3.ミトコンドリア DNA と核 DNA の違いは何ですか
ミトコンドリア DNA とは
ミトコンドリアは、酸化的リン酸化による細胞エネルギーの生成に関与しています。ミトコンドリアの内部には、独自のゲノムがあります。これはミトコンドリア DNA (mtDNA) と呼ばれます。 ）。 mtDNA は二本鎖の環状 DNA 分子で構成されており、単一の染色体に配置されています。 1 つのミトコンドリアは、数十の mtDNA コピーで構成されています。ミトコンドリアは、複数の mtDNA 分子で構成されています。単一の細胞には、100 個を超えるミトコンドリアが含まれている場合があります。したがって、細胞あたり 1,000 コピー以上の mtDNA を見つけることができます。細胞あたりの mtDNA コピーの数は、ミトコンドリアあたりの mtDNA コピーの数、および細胞あたりのミトコンドリアのサイズと数に依存します。それは、細胞の遺伝子構造の約 0.25% で構成されています。ミトコンドリアの DNA は 図 1 に示されています .
図 1:ミトコンドリアの DNA
mtDNA には 37 の遺伝子がエンコードされていることがわかります。これらの遺伝子は、ミトコンドリア内の機能に必要なタンパク質、特にタンパク質合成に必要なミトコンドリアによる tRNA および rRNA にコードされています。ミトコンドリアの DNA および RNA ポリメラーゼは、ミトコンドリアに局在しています。ミトコンドリア内で合成されるポリペプチドはサブユニットであり、ATP 合成または電子伝達に使用される多量体複合体を形成します。 mtDNA は、細胞のエネルギー要件に応じて、核 DNA から独立して複製されます。
酵母では、ミトコンドリアの遺伝は両親です。 mtDNA は、ヒトにおける遺伝の母系系統で構成されています。哺乳動物では、精子によって受精卵に細胞質がほとんどまたはまったく寄与されません。したがって、胚では、ほとんどすべてのミトコンドリアが卵子に由来します。植物では、mtDNA の遺伝は哺乳類と同じです。したがって、mtDNA に関連する疾患は、母性遺伝によって獲得されます。 mtDNA は、核 DNA に比べて突然変異の影響を受けやすいです。 mtDNA のミスセンス変異は、レーバー遺伝性視神経症を引き起こします。 mtDNA の大規模な欠失は、Kearns-Sayre 症候群および慢性進行性外眼筋麻痺を引き起こします。環状mtDNAは図2に示されています .
図 2:ミトコンドリア DNA
核 DNA とは
細胞のゲノムを構成する DNA は、核 DNA (nDNA ）。 nDNA は、真核細胞の核内にあります。それは、細胞の全遺伝子構成の 99.75% で構成されています。真核細胞の nDNA またはゲノムは、いくつかの線形染色体に編成されており、核内にぎっしりと詰め込まれています。人体は 46 個の個別の染色体で構成されています。時々、nDNA は複数のコピーで存在します。ゲノム内の nDNA のコピー数は、倍数性という用語で表されます。ヒトの体細胞は、相同染色体と呼ばれる nDNA の 2 つのコピーを含む二倍体です。配偶子は、ヒトのハプロイドに見られます。
ヒトゲノムのサイズは 33 億塩基対です。ヒト nDNA は、mtDNA に見られる遺伝子を含め、20,000 ～ 25,000 の遺伝子で構成されています。これらの遺伝子は、生物が示すほとんどすべての特徴をコード化しています。それらは、成長、発達、および生殖に関する情報を運びます。遺伝子は、転写と翻訳を通じて、普遍的な遺伝暗号に従ってタンパク質に発現されます。 nDNA は、細胞周期の S 期にのみ複製されます。 nDNA の構成を 図 3 に示します .
図 3:核 DNA 組織
nDNA の遺伝は両親によるものです。ヒトゲノムの 2 つのコピーはそれぞれ、母親または父親のどちらか一方の親から継承されます。 nDNA には、特定の遺伝子ごとにさまざまな対立遺伝子が存在するため、それらが示す形質の巨大なバリエーションが含まれています。したがって、nDNA は父子鑑定で使用され、どの娘生物が人間のどの親に属しているかを調べます。一方、病気の遺伝も親特有のものです。 nDNA は突然変異を起こしにくいです。ヒトゲノムにおける遺伝性疾患の例としては、嚢胞性線維症、鎌状赤血球症、ヘモクロマトーシス、ハンチントン病などがあります。 nDNA と mtDNA の両方の継承を 図 4 に示します。 .
図 4:nDNA と mtDNA の継承
ミトコンドリア DNA と核 DNA の違い
コンテンツ
ミトコンドリア DNA: mtDNA はミトコンドリアのゲノムで構成されています。
核DNA: nDNA は、ミトコンドリア DNA を含む細胞のゲノムで構成されています。
DNA 構造
ミトコンドリア DNA: mtDNA は二本鎖で環状です。
核DNA: nDNA は二本鎖で線状です。
染色体の数
ミトコンドリア DNA: mtDNA は単一の染色体に配置されます。
核 DNA: nDNA は、いくつかの染色体に配置されます。たとえば、ヒト nDNA は 46 本の染色体に配置されています。
構成
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、動物細胞の細胞の遺伝子構造の 0.25% で構成されています。
核DNA: nDNA は、動物細胞の細胞の遺伝子構成の 99.75% で構成されています。
エンクロージャー
ミトコンドリア DNA: mtDNA は核膜に包まれていません。
核DNA: nDNA は核に囲まれています。
場所
ミトコンドリア DNA: mtDNA はミトコンドリア マトリックス内を自由に浮遊しています。
核DNA: nDNA は核マトリックスにあり、核エンベロープに固定されています。
ゲノムサイズ
ミトコンドリア DNA: mtDNA のサイズは 16,569 塩基対です。
核DNA: nDNA のサイズは 33 億塩基対です。
ヒストンタンパク質
ミトコンドリア DNA: mtDNA にはヒストンタンパク質が詰め込まれていません。
核DNA: nDNA にはヒストンタンパク質がぎっしり詰まっています。
部数
ミトコンドリア DNA: 細胞あたり 1,000 コピー以上の mtDNA が見つかります。
核 DNA: 体細胞あたりの nDNA のコピー数は、種によって異なる場合があります。ヒトの体細胞には、nDNA の 2 つのコピーが含まれています。
遺伝子数
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、13 のタンパク質、22 の tRNA、および 2 の rRNA をコードする 37 の遺伝子で構成されています。
核DNA: nDNA は、3 つの mt 遺伝子を含む 20,000 ～ 25,000 の遺伝子で構成されています。
tRNA と rRNA
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、ミトコンドリアが必要とするすべての tRNA と rRNA をエンコードします。
核DNA: nDNA は、細胞質内のプロセスに必要なすべての tRNA と rRNA をエンコードします。
自律性
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、ミトコンドリアに必要なほとんどのタンパク質をコードしています。しかし、ミトコンドリアが必要とする一部のタンパク質は nDNA によってコードされています。したがって、ミトコンドリアは半自律的なオルガネラです。
核DNA: nDNA は、細胞が必要とするすべてのタンパク質をコードします。
非コード領域
ミトコンドリア DNA: mtDNA には、イントロンなどの非コード DNA 領域がありません。
核DNA: nDNA には、イントロンや非翻訳領域などの DNA の非コード領域が含まれています。
遺伝子コード
ミトコンドリア DNA: mtDNA のほとんどのコドンは、普遍的な遺伝暗号に従っていません。
核DNA: nDNA のコドンは、普遍的な遺伝暗号に従います。
複製
ミトコンドリア DNA: mtDNA は nDNA とは独立して複製されます。
核DNA: nDNA は、細胞周期の S 期にのみ複製されます。
文字起こし
ミトコンドリア DNA: mtDNA によってコードされる遺伝子は多シストロン性です。
核DNA: nDNA によってコードされる遺伝子は単シストロン性です。
継承
ミトコンドリア DNA: mtDNA は母性遺伝です。
核DNA: nDNA は両親から平等に受け継がれます。
組換え
ミトコンドリア DNA: mtDNA は母親から子孫に変わることなく受け継がれます。
核DNA: nDNA は、子孫への伝達中に組換えによって配置されます。
個人のフィットネスへの貢献
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、集団内での個人のフィットネスへの貢献度が低くなります。
核DNA: nDNA は、集団内の個人の適応度に大きく貢献しています。
突然変異率
ミトコンドリア DNA: mtDNA の変異率は比較的高いです。
核DNA: nDNA の変異率は低いです。
個人の識別
ミトコンドリア DNA: mtDNA は、個人の識別にも使用できます。
核DNA: nDNA は父子鑑定に使用されます。
遺伝性疾患
ミトコンドリア DNA: レーバー遺伝性視神経症、Kearns-Sayre 症候群、慢性進行性外眼筋麻痺は、mtDNA の変異によって引き起こされる遺伝病の例です。
核 DNA: 嚢胞性線維症、鎌状赤血球貧血、ヘモクロマトーシス、ハンチントン病は、nDNA の変異によって引き起こされる遺伝病の例です。
結論
核 DNA は、ミトコンドリア DNA とともに、動物細胞の遺伝子構成に寄与しています。植物細胞は、細胞内に葉緑体 DNA も含んでいます。 nDNA は細胞のゲノムで構成され、mtDNA はミトコンドリアのゲノムで構成されています。 nDNA には、生物が示すすべての形質をコードする遺伝子が含まれています。 mtDNA も nDNA に含まれます。 nDNA は 20,000 以上の遺伝子で構成されています。これらの遺伝子によってコードされるタンパク質は、生物の表現型の特徴を担っています。 mtDNA は、ミトコンドリアの機能に必要な tRNA と rRNA とともに 37 の遺伝子をコードしています。したがって、ミトコンドリア DNA と核 DNA の主な違いはその内容です。
参考:
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画像提供:
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