主な違い – 原核生物と真核生物の DNA 複製
原核生物と真核生物の DNA 複製は、細胞分裂が始まる前に起こります。 DNA 複製は、DNA の 2 つの遺伝的に同一のレプリカが単一の元の DNA 分子から合成される生物学的プロセスです。 DNA複製により、各娘細胞が親の遺伝物質の正確なコピーを受け取ることが保証されます。 DNA複製は、DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素のクラスによって実行されます。原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は半保存的 DNA 複製であり、1 つの古い鎖と 1 つの新しい鎖が娘細胞に見られます。 DNA複製のプロセスは原核生物と真核生物の両方でほぼ同じですが、遺伝物質のサイズと複雑さにより、いくつかの違いが生じる場合があります. 主な違い 原核生物と真核生物の DNA 複製の違いは、原核生物の DNA 複製は単一の複製起点を介して発生するのに対し、真核生物の DNA 複製は複数の複製起点を介して発生することです。 .
対象となる主な分野
1.原核生物の DNA 複製とは
– 定義、機能、メカニズム
2.真核生物の DNA 複製とは
– 定義、機能、メカニズム
3.原核生物と真核生物の DNA 複製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 DNA 複製の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:DNA ポリメラーゼ、真核生物の DNA 複製、ラギング鎖、リーディング鎖、複製の起点、RNA プライマー、原核生物の DNA 複製、複製バブル、複製フォーク 
原核生物の DNA 複製とは
原核生物の DNA 複製は、細菌や古細菌などの原核生物がゲノムを 2 番目のコピーに複製し、娘細胞に変換できるプロセスです。原核生物は、細胞質内の二本鎖環状 DNA 分子で構成されています。原核生物の DNA は、単一の複製起点を構成します。 DNA ヘリカーゼは、窒素塩基間の水素結合を切断することにより、複製起点で DNA を巻き戻します。結果として得られる Y 字型の構造は、複製フォークと呼ばれます。 原核生物の DNA には単一の複製起点が含まれているため、複製プロセス中に形成される複製フォークは 2 つだけです。これら 2 つのレプリケーション フォークは、双方向に処理します。一本鎖 DNA 結合タンパク質 (SSB) は、複製のテンプレート鎖として機能する 2 つの巻き戻された鎖を安定化します。酵素である RNA プライマーゼは、テンプレート鎖に相補的な 5 ～ 10 塩基対の長さの RNA プライマーを合成します。
図 1:原核生物における DNA 複製
原核生物の DNA 複製には 3 種類の DNA ポリメラーゼが関与しています。 DNA ポリメラーゼ I、II、および III。原核生物の DNA 複製の開始と伸長は、どちらも DNA ポリメラーゼ III によって行われます。 DNA ポリメラーゼ III は、5' から 3' 方向にヌクレオチドを付加します。 DNA 二重らせんの逆平行の性質により、1 本の鎖が 5' から 3' 方向に伸びます (リーディング鎖)。もう一方の鎖は 3' から 5' 方向に伸びています (ラギング鎖)。ラギング鎖は、5’から3’方向にDNAを合成するためにRNAプライマーを絶えず必要とするため、岡崎フラグメントと呼ばれる新しいDNA断片が継続的に形成されます。ギャップ充填と DNA 修復は、DNA ポリメラーゼ I と II によって行われます。 RNA プライマーは DNA ポリメラーゼ I によって除去されます。原核生物における DNA 複製のプロセスを 図 1 に示します。
真核生物の DNA 複製とは
真核生物の DNA 複製は、細胞分裂の前に真核生物のゲノムが複製されるプロセスです。真核生物の DNA 複製の基本的なメカニズムは原核生物の DNA 複製と似ていますが、真核生物の DNA のサイズと構造に起因するいくつかの違いがあります。真核生物の DNA は、二本鎖の直鎖状分子です。真核生物の DNA の量は、原核生物の DNA の約 50 倍です。さらに、真核生物の DNA は、細胞の核内にヒストンがぎっしり詰まっています。したがって、DNA 複製は 3 つのステップで発生します。開始、伸長、終了。
イニシエーション
真核生物の DNA 複製は、複数の複製起点を通じて行われます。複数の複製起点は、染色体ごとにいくつかの複製バブルを形成します。 DNAヘリカーゼとSSBは、複製の各起点で2つのテンプレートの巻き戻しと安定化に関与しています。
伸び
伸長中、DNA ポリメラーゼは既存の 3' 末端に新しいヌクレオチドを付加します。真核生物の DNA 複製に関与する 3 種類の DNA ポリメラーゼは、DNA ポリメラーゼ α、δ、および ε です。 DNAポリメラーゼαはDNA複製を開始し、DNAポリメラーゼδおよびεは伸長に関与します。 DNAポリメラーゼαはまた、新しいDNA鎖を合成するためにRNAプライマーを必要とし、プライマーはDNAポリメラーゼβによって除去されます。リーディング鎖とラギング鎖は、原核生物の DNA 複製と同じ方法で形成されます。真核生物の DNA 複製伸長は、図 2 に示されています。
図 2:伸び
終了
1 回目の複製バブルのリーディング ストランドが 2 番目の複製バブルのラギング ストランドと出会うと、複製プロセスは停止します。次に、RNA プライマーが除去され、自由に浮遊する DNA ポリメラーゼによってギャップが埋められます。ニックは DNA リガーゼによって結合されます。複数のレプリケーション バブルを図 3 に示します。 .
図 3:複数のレプリケーション バブル
原核生物と真核生物の DNA 複製の類似点
- 原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は、核分裂に入る前に行われます。
- 原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は、二本鎖 DNA で機能します。
- 原核生物と真核生物の両方の DNA の巻き戻しは、DNA ヘリカーゼによって行われます。
- 巻き戻された DNA 鎖は、一本鎖 DNA 結合タンパク質 (SSB) によって安定化されます。
- 原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は多段階プロセスであり、DNA ポリメラーゼと呼ばれる酵素複合体によって実行されます。
- 各タイプの DNA ポリメラーゼは 5' から 3' の方向に働きます。
- 両方のタイプの DNA 複製の開始には RNA プライマーが必要です。
- RNA プライマーの合成は、プライマーゼと呼ばれる酵素によって行われます。
- 原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は、古い DNA 鎖 1 本と新しい DNA 鎖 1 本が娘細胞で見つかる半保存的な方法で行われます。
- 複製は双方向で進行するため、原核生物と真核生物の両方の DNA 複製は双方向です。
- どちらの種類の DNA 複製でも、リーディング ストランドとラギング ストランドが形成されます。
- ラギング鎖は岡崎フラグメントと呼ばれる小さな DNA フラグメントを生成し、最終的に結合します。
- 両方のタイプの複製にかかる時間は約 1 時間です。
原核生物と真核生物の DNA 複製の違い
定義
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製は、原核生物が 2 番目のコピーを娘細胞に渡すためにゲノム全体を複製するプロセスです。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製は、細胞分裂の前に真核生物のゲノムが複製されるプロセスです。
発生
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製は継続的なプロセスです。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製は、細胞周期の S 期に発生します。
場所
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製は細胞質で行われます。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製は核内で行われます。
DNA の種類
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA は環状で二本鎖です。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA は直鎖状で、末端のある二本鎖です。
DNA量
原核生物の DNA 複製: 少量の原核生物の DNA があります。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA の量は、原核生物の DNA の量の 50 倍です。
パッケージ
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA は、ヒストン様タンパク質分子を包み込むことによってループ様構造を形成します。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA はヌクレオソームを形成し、より高次のパッケージングを示します。
複製の起源
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA は、単一の複製起点で構成されています。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA は、複数の複製起点 (1000 以上) で構成されています。
DNAポリメラーゼ
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製は、DNA ポリメラーゼ I および III によって行われます。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製は、DNA ポリメラーゼ α、δ、および ε によって行われます。
岡崎フラグメントのサイズ
原核生物の DNA 複製: 岡崎フラグメントは比較的大きく、長さは 1000 ～ 2000 ヌクレオチドです。
真核生物の DNA 複製: 岡崎フラグメントは小さく、長さは約 100 ～ 200 ヌクレオチドです。
DNAジャイレース
原核生物の DNA 複製: DNA ジャイレースは、原核生物の DNA 複製に関与しています。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製には DNA ジャイレースは必要ありません。
DNA複製率
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製は迅速なプロセスであり、1 秒あたり約 2000 ヌクレオチドが追加されます。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製はゆっくりとしたプロセスであり、1 秒あたり約 100 ヌクレオチドが追加されます。
合成終了
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA には末端がありません。
真核生物の DNA 複製: テロメラーゼは、複製中の真核生物 DNA の最終合成に関与しています。
複製の最終製品
原核生物の DNA 複製: 原核生物の DNA 複製の最終産物は、2 つの環状染色体です。
真核生物の DNA 複製: 真核生物の DNA 複製の最終産物は、2 つの姉妹染色分体です。
結論
原核生物と真核生物の DNA 複製は、細胞分裂前のゲノムの複製に関与する 2 つのプロセスです。原核生物と真核生物の両方の DNA 複製のメカニズムは似ています。しかし、真核生物のゲノムのサイズと複雑さのために、真核生物の DNA 複製はより複雑なプロセスになります。したがって、真核生物の DNA 複製は、複数の複製起点の形成を通じて発生します。しかし、原核生物の DNA 複製は、単一の複製起点を介して発生します。ただし、原核生物の DNA 複製は迅速なプロセスであるため、両方の DNA 複製プロセスに同じ時間がかかります。したがって、原核生物と真核生物の DNA 複製の主な違いは、各タイプのゲノムのサイズと複雑さに依存します。
参照:
1. 「原核生物における DNA 複製」。無限。 N.p.、2016 年 6 月 2 日。ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 8 月 8 日。
2.「真核生物における DNA 複製」。無限。 N.p.、2016 年 5 月 26 日。ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 8 月 8 日。
画像提供:
1. 「DNA 複製 en」LadyofHats Mariana Ruiz 著 – 自作。画像は File:DNA replication.svg (パブリック ドメイン) からリネームされました。バブル 2」Boumphreyfr 著 – Commons Wikimedia による自身の作品 (CC BY-SA 3.0)
