線形DNAと環状DNAの違いは何ですか

対象となる主な分野

1. リニア DNA とは
– 定義、構造、出現
2. 環状 DNA とは
– 定義、構造、出現
3. 線状 DNA と環状 DNA の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4. 線形 DNA と環状 DNA の違いは何ですか
– 主な相違点の比較

主な用語

環状 DNA、真核生物、線形 DNA、原核生物、テロメア

リニア DNA とは

直鎖 DNA は、DNA 分子の両側に 2 つの末端を持つ DNA です。一般に、このタイプの DNA は真核生物の染色体の形で発生します。それらは核内で発生します。真核生物の DNA の主な特徴の 1 つは、そのサイズが大きいことです。一般に、真核生物は原核生物に比べて複雑な生物です。したがって、それらのゲノムも大きいです。たとえば、ヒトゲノムのサイズは 29 億塩基対です。さらに、この DNA は 23 の相同な染色体のペアに配置されます。したがって、真核生物の染色体の線状 DNA は、密にコイル状になり、高密度にパッキングされる必要があります。

図 1:真核生物の染色体

さらに、線形染色体の存在により、大きなゲノムの転写が容易になります。これは、ねじりひずみにより大きな環状染色体を巻き戻すことが困難なためです。ただし、大きな直鎖状 DNA の存在の主な欠点は、不安定で変異しやすいテロメアまたは末端です。これらに加えて、線形染色体の末端は完全な複製を受けず、末端からの DNA の損失につながります。ただし、線形染色体は、すべてのテロメア末端を除去することによって環状 DNA に変換できます。

環状DNAとは

環状 DNA は、末端のないタイプの DNA です。基本的に、原核生物のゲノムは単一の染色体であり、共有結合で閉じた環状 DNA 分子です。真核生物の染色体とは対照的に、原核生物のゲノムまたは単一の染色体はサイズが小さいです。細菌では、ゲノムのサイズは約 1,000 万塩基対です。サイズが小さいため、原核生物の染色体はパッキングを受けません。それらは円形ですが、サイズが小さいため、原核生物の染色体は容易に転写を受けることができます。これらに加えて、原核生物の染色体は円形であるため、末端複製の問題を起こしません。

図 2:環状 DNA
1.染色体、2.プラスミド

さらに、直鎖 DNA が環状 DNA に変換されるのと同じように、環状 DNA 自体が直鎖化することもあります。ただし、環状 DNA から直鎖状 DNA への変換を伴う原核生物は依然として生存可能です。重要なことに、ボレリア・ブルグドルフェリなどの原核生物 h 線形染色体を平均します。ミトコンドリアと葉緑体の両方の DNA は、単一の環状分子です。一般に、両方のゲノムの遺伝子は主に酵素をコードしています。対照的に、プラスミドは別のタイプの環状 DNA であり、主に原核生物の細胞質に存在します。ゲル電気泳動中に、それらは 3 つの形態で発生します:スーパーコイル、円形、開放円形、および線形です。

線状 DNA と環状 DNA の類似点

• 直鎖 DNA と環状 DNA は、 DNA。
• これらは DNA ヌクレオチドで構成されています。
• 両方のタイプの DNA の主な機能転写と翻訳を行って遺伝子産物を生成しながら、遺伝情報を保存することです。
• プラスミドは線状と環状の両方で発生する可能性があります種類。

直鎖状 DNA と環状 DNA の違い

定義

直鎖 DNA は 2 つの末端を持つ DNA を指し、環状 DNA は末端のない DNA を指します。

例

真核生物の核内の遺伝物質は線状 DNA ですが、原核生物の遺伝物質、mtDNA、cpDNA は環状 DNA です。

発生

線状 DNA は核内のみに存在し、環状 DNA は細胞質またはオルガネラ内に存在します。

DNAのサイズ

一般に、線状 DNA はサイズが大きく、環状 DNA はサイズが小さくなります。

組織

さらに、線状 DNA は核内で密にコイル状になり密にパッキングされますが、環状 DNA はパッキングを受けません。

文字起こしのしやすさ

直鎖状の DNA は転写しやすいのに対し、大きな環状の DNA は、DNA の巻き戻し中に発生するねじれ歪みのために転写が困難です。

テロメアの存在

直鎖 DNA にはテロメアが含まれていますが、環状 DNA にはテロメアが含まれていません。

複製の問題を終わらせる

さらに、線形 DNA は末端複製の問題に直面する必要がありますが、環状 DNA は末端複製の問題を受けません。

プラスミド内

プラスミドでは、一部の DNA は直鎖状ですが、スーパーコイル状のプラスミド DNA は環状です。

結論

直鎖 DNA は、2 つの末端を持つ DNA 構造です。一般に、真核生物の染色体は線形です。さらに、それらは多数の塩基対で構成されています。一方、環状DNAは両端のないDNAです。原核生物の染色体は環状ですが、ミトコンドリアと葉緑体の両方の DNA も同様に環状です。しかし、環状DNAはサイズが小さいです。したがって、直鎖状 DNA と環状 DNA の主な違いは DNA の構造です。

参考文献:

1.「線形染色体」。ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019 年 6 月 17 日、こちらから入手可能。
2. 「循環DNA」。環状 DNA – 概要 | ScienceDirect トピック、Elsevier B.V.、こちらから入手可能。
3. 「アガロースゲル電気泳動」電気泳動、こちらから入手できます。

画像提供:

1. Commons Wikimedia 経由のファイル:Chromosome-upright.png (CC BY-SA 3.0) による「染色体」
2.ユーザーによる「プラスミド (英語)」:Spaully on English wikipedia – 自分の作品 (CC BY-SA 2.5)、Commons Wikimedia 経由