主な違い 原核生物と真核生物の染色体の違いは、原核生物の染色体が 真核生物の染色体は長くて直鎖状の分子であるのに対し、短い円形の DNA 分子です。 さらに、原核生物の染色体は細胞質で発生し、真核生物の染色体は核内で発生します。さらに、原核生物は細胞ごとに単一の染色体を含みますが、真核生物の染色体の数は種によって異なります。
原核生物と真核生物の染色体は、細胞内に詰め込むための細胞 DNA の 2 つの組織です。二本鎖 DNA は両方のタイプの染色体を構成します。
対象となる主な分野
1.原核生物の染色体とは
– 定義、構造、役割
2.真核生物の染色体とは
– 定義、構造、役割
3.原核生物と真核生物の染色体の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.原核生物と真核生物の染色体の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
主な用語
染色体構造、真核生物の染色体、パッケージング、原核生物の染色体、量、複製
原核染色体とは
原核生物の染色体は、原核生物の遺伝物質です。それらは、プラスミド DNA とともに原核生物の全 DNA プールを構成します。また、原核生物では細胞ごとに染色体が 1 つしか存在しません。これは、共有結合で閉じた環状 DNA (cccDNA) 分子です。さらに、原核生物の染色体のサイズは、16 万から 1220 万塩基対までさまざまです。さらに、この DNA 分子は核膜に囲まれておらず、核様体はその細胞質内の位置です。さらに、核様体関連タンパク質は、原核生物の染色体がパッキングのためのループ構造を形成するのを助けます。
図 1:細胞分裂中の原核生物の染色体
原核生物の染色体の遺伝子は、オペロンと呼ばれる単位で発生します。各オペロンには、一緒に発現する機能的に関連する遺伝子が含まれています。その上、原核生物における DNA 複製は比較的単純なプロセスであり、細胞分裂の開始時に発生します。ここで、環状染色体には単一の複製起点があるため、単一の複製フォークとバブルを形成します。また、原核生物の DNA 複製の速度は 1 秒間に 2000 塩基対です。
真核生物の染色体とは
真核生物の染色体は、真核生物の遺伝物質です。これらの染色体は、2 つの核膜によって完全に囲まれており、核と呼ばれるオルガネラを形成しています。また、1 つの細胞は 10 ～ 50 本の染色体で構成されています。たとえば、ヒトゲノムは 46 本の染色体で構成されています。そして、これらの染色体は線状分子です。さらに、ヒトゲノムのサイズは約 30 億塩基対です。そして、染色体の中心はセントロメアで、両端はテロメアです。さらに、ヒストンは、タイトなコイルを形成することによって高密度にパッキングする真核生物の DNA に関連付けられているタンパク質の一種です。
図 2:真核生物の染色体構造
真核生物の DNA 複製は、複数のタンパク質サブユニットを利用する複雑なプロセスです。各真核生物の染色体には複数の複製起点が含まれています。したがって、染色体ごとに複数の複製フォークとバブルが形成されます。さらに、このプロセスは遅く、その速度は 1 秒あたりわずか 100 塩基対です。
原核生物と真核生物の染色体の類似点
- 原核生物と真核生物の染色体は、細胞内の DNA の 2 つの配列です。
- DNA の構造構成と化学組成は、両方のタイプの染色体で類似しています。
- ここで、負に帯電した DNA は、DNA のパッキングを助けるさまざまな正に帯電したタンパク質と相互作用します。
- また、染色体内の遺伝情報の転写と翻訳によって生じる遺伝子発現も可能にします。
- さらに、両方のタイプの染色体 DNA は、遺伝子発現の構造調節のために DNA メチル化を受けます。
原核生物と真核生物の染色体の違い
定義
原核生物の染色体は原核生物の二本鎖環状 DNA を指し、真核生物の染色体は真核生物の遺伝情報を含む DNA の長い鎖を指します。
番号
1 つの染色体が原核生物の染色体を構成し、複数の染色体が真核生物の染色体を構成します。これは、原核生物と真核生物の染色体の違いの 1 つです。
発生
原核生物と真核生物の染色体のもう 1 つの違いは、原核生物の染色体は核様体に存在し、真核生物の染色体は核内に存在することです。
相同染色体
さらに、原核生物のゲノムは一倍体です。したがって、真核生物の染色体には対になる相同染色体があることが多いのに対し、それらには相同染色体は発生しません。
細胞質への付着
原核生物と真核生物の染色体のもう 1 つの違いは、原核生物の染色体は内側から細胞質に付着しているのに対し、真核生物の染色体は細胞質と接触していないことです。
一般的な構造
原核生物の染色体は短くて環状の DNA 分子ですが、真核生物の染色体は長くて線状の DNA 分子です。原核生物と真核生物の染色体の主な違いは、この構造です。
テロメア/セントロメア
さらに、原核生物の染色体にはテロメアとセントロメアがなく、真核生物の染色体にはテロメアとセントロメアがあります。
タンパク質との関連
また、原核生物の染色体は核様体関連タンパク質と結合し、原核生物の染色体がヒストンと結合してヌクレオソームと呼ばれる特別な構造を形成するのに対し、原核生物の染色体はパッキングを助けます。
DNA複製
DNA 複製は、原核生物と真核生物の染色体のもう 1 つの違いです。原核生物の DNA 複製は細胞分裂の開始時に発生し、真核生物の DNA 複製は細胞周期の S 期に発生します。
複製の起源
さらに、原核生物の染色体には染色体ごとに 1 つの複製起点が含まれますが、真核生物の染色体には染色体ごとに複数の複製起点が含まれます。
遺伝子構造
原核生物と真核生物の染色体のもう 1 つの違いは、原核生物の遺伝子はオペロンに組織化されているのに対し、真核生物の遺伝子は個々の構造として制御されていることです。
タンパク質の数
原核生物の染色体は少数のタンパク質をコードしますが、真核生物の染色体は多数のタンパク質をコードします。
遺伝子組換え
さらに、原核生物の染色体は水平遺伝子伝達によって遺伝子組換えを達成し、真核生物の染色体は減数分裂と配偶子の融合によって遺伝子組換えを達成します。
結論
原核生物の染色体は、短い環状 DNA 分子です。それらは、染色体ごとに単一の複製起点を持っています。一方、真核生物の染色体は、長い直線状の DNA 分子です。ヒストンタンパク質が密集しています。各真核生物の染色体には、複数の複製起点が含まれています。原核生物と真核生物の染色体の主な違いは、構造、量、パッケージング、および複製です。
参照:
1. Kuzminov, A.、「不安定な原核生物の染色体」 Journal of bacteriology 巻。 196,10 (2014):1793-806.ここで利用可能
画像提供:
1. CNX OpenStax による「図 10 05 01」 - (CC BY 4.0) Commons Wikimedia 経由
2. 「図 10 01 03」CNX OpenStax 著 – (CC BY 4.0) Commons Wikimedia 経由
