Forskjellen mellom mitokondrialt DNA og kjernefysisk DNA
Share
Hovedforskjell - Mitokondriell DNA vs Nukleært DNA
Mitokondrielt DNA og nukleært DNA bidrar til den genetiske sminningen av cellen. Mitokondrialt DNA (mtDNA) er et dobbeltstrenget, sirkulært DNA som finnes i mitokondriene. Den koder for proteiner og funksjonelle RNAer som kreves av mitokondrier. Men noen proteiner, som er kodet av nukleært DNA, blir importert fra cytosolen. Nukleært DNA (nDNA) består av flere lineære kromosomer, som koder for nesten alle proteiner som kreves av cellen. Mitokondrielt DNA er kort sammenlignet med det nukleære DNA. De hovedforskjell mellom mitokondrialt DNA og nukleært DNA er det mitokondrielt DNA er kodet for den genetiske informasjonen som kreves av mitokondrier mens Nukleært DNA er kodet for den genetiske informasjonen som kreves av hele cellen.
Denne artikkelen forklarer,
1. Hva er Mitochondrial DNA
- Definisjon, struktur og sammensetning, funksjon
2. Hva er Nuclear DNA
- Definisjon, struktur og sammensetning, funksjon
3. Hva er forskjellen mellom Mitochondrial DNA og Nuclear DNA
Hva er Mitochondrial DNA
Mitokondrionen er involvert i produksjon av cellulær energi via oksidativ fosforylering. Inne i mitokondrion er dets eget genom oppdaget; dette kalles mitokondrialt DNA (mtDNA). MtDNA består av et dobbeltstrenget, sirkulært DNA-molekyl, som er arrangert i et enkelt kromosom. En enkelt mitokondrion består av dusinvis av mtDNA-kopier. Mitokondrier består av flere mtDNA-molekyler. En enkelt celle kan inneholde mer enn 100 av mitokondrier. Derfor kan mer enn 1000 kopier av mtDNA per celle finnes. Antallet mtDNA-kopier per celle avhenger av antall mtDNA-kopier per mitokondrier, samt størrelsen og antall mitokondrier per celle. Den består av rundt 0,25% av den genetiske sminningen av cellen. DNA i mitokondrion er vist i Figur 1.
Figur 1: DNA i Mitochondrion
Trettiogens gener er funnet kodet i mtDNA. Disse gener er kodet for proteiner som kreves av funksjonene i mitokondrier, i tillegg til de nødvendige tRNA og rRNA ved mitokondrier, spesielt for proteinsyntesen. Mitokondriale DNA- og RNA-polymeraser finnes lokalisert i mitokondrier. Polypeptidene syntetisert inne i mitokondrier er underenheter, som danner de multimere kompleksene som anvendes enten i ATP-syntese eller elektrontransport. MtDNA repliseres uavhengig av nukleært DNA, avhengig av cellens krav til energi.
I gjær er arv av mitokondrier biparental. MtDNA består av en morselskap av arv hos mennesker. Liten eller ingen cytoplasma er bidratt til zygot av sæd i pattedyr. Derfor, i embryoet, er nesten alle mitokondrier avledet fra egget. I planter er arv av mtDNA det samme som hos pattedyr. Derfor er sykdommer assosiert med mtDNA oppnådd av mors arv. MtDNA er mer utsatt for mutasjoner når det sammenlignes med nukleært DNA. Mis-sense-mutasjoner i mtDNAen forårsaker Lebers arvelige optiske nevropati. Store deletjoner i mtDNA forårsaker Kearns-Sayre syndrom og kronisk progressiv ekstern oftalmoplegi. Sirkulær mtDNA er vist i figur 2.
Figur 2: Mitokondriell DNA
Hva er Nuclear DNA
DNA som utgjør cellens genom er kjent som kjernefysisk DNA (nDNA). NDNA er plassert i kjernen til en eukaryotisk celle. Den består av 99,75% av den totale genetiske sminke av en celle. NDNA eller genomet til en eukaryotisk celle er organisert i flere lineære kromosomer, som er funnet tett pakket inn i kjernen. Menneskelige legemer består av 46 individuelle kromosomer. Noen ganger eksisterer nDNA i flere kopier. Antall kopier av nDNA i genomet er beskrevet av begrepet ploidi. Humane somatiske celler er diploide, som inneholder to kopier av nDNA, som kalles homologe kromosomer. Gameter er funnet haploid hos mennesker.
Størrelsen på det menneskelige genom er 3,3 milliarder basepar. Human nDNA består av 20.000 til 25.000 gener, inkludert genene som finnes i mtDNA. Disse gener er kodet for nesten alle tegnene som organismen viser. De bærer informasjon for vekst, utvikling og reproduksjon. Gener er uttrykt i proteiner i henhold til universell genetisk kode gjennom transkripsjon og oversettelse. NDNA repliseres bare i S-fasen av cellesyklusen. Organisasjon av nDNA er vist i figur 3.
Figur 3: Kjerne-DNA-organisasjon
Arven av nDNA er biparental. Hver av de to kopiene av det menneskelige genomet er arvet fra en forelder, enten fra mor eller far. NDNA inneholder store variasjoner av egenskapene de utviser på grunn av tilstedeværelsen av forskjellige alleler per et bestemt gen. Derfor brukes nDNA i faderskapstesting for å finne ut hvilken datterorganisme som tilhører hvilket overordnet hos mennesker. På den annen side er arv av sykdommer også karakteristisk for foreldrene. NDNA er mindre utsatt for mutasjoner. Eksempler på genetiske forstyrrelser i det humane genom er cystisk fibrose, seglcelleanemi, hemokromatose og Huntingtons sykdom. Arv av både nDNA og mtDNA er vist i figur 4.
Figur 4: Arvelighet av nDNA og mtDNA
Forskjellen mellom mitokondrialt DNA og kjernefysisk DNA
Innhold
Mitokondrisk DNA: mtDNA består av mitokondriegenomet.
Nukleært DNA: nDNA består av cellens genom, inkludert mitokondriell DNA.
DNA struktur
Mitokondrisk DNA: mtDNA er dobbeltstrenget og sirkulært.
Nukleært DNA: nDNA er dobbeltstrenget og lineært.
Antall kromosomer
Mitokondrisk DNA: mtDNA er arrangert i et enkelt kromosom.
Nukleært DNA: nDNA er ordnet i flere kromosomer. For eksempel er menneskelig nDNA arrangert i 46 kromosomer.
sammensetning
Mitokondrisk DNA: mtDNA består av 0,25% av cellens genetiske sminke i dyreceller.
Nukleært DNA: nDNA består av 99,75% av cellens genetiske sminke i dyreceller.
Innhegning
Mitokondrisk DNA: mtDNA er ikke vedlagt kjernekuvertet.
Nukleært DNA: nDNA er omsluttet av kjernen.
plassering
Mitokondrisk DNA: mtDNA er fritt flytende i mitokondriellmatrisen.
Nukleært DNA: nDNA finnes i nukleare matrisen, festet til kjernefysisk konvolutt.
Genomstørrelse
Mitokondrisk DNA: Størrelsen på mtDNA er 16 569 basepar.
Nukleært DNA: Størrelsen på nDNA er 3,3 milliarder basepar.
Histonproteiner
Mitokondrisk DNA: mtDNA er ikke pakket med histonproteiner.
Nukleært DNA: nDNA er tett pakket med histonproteiner.
Antall kopier
Mitokondrisk DNA: Mer enn 1000 kopier av mtDNA kan bli funnet per celle.
Nukleært DNA: Antall kopier av nDNA per somatisk celle kan variere avhengig av arten. Humane somatiske celler inneholder to kopier av nDNA.
Antall gener
Mitokondrisk DNA: mtDNA består av 37 gener, som koder for 13 proteiner, 22 tRNAer og 2 rRNAer.
Nukleært DNA: nDNA består av 20.000-25.000 gener, inkludert tre MT-gener.
TRNAene og rRNAene
Mitokondrisk DNA: mtDNA koder for hver tRNA og rRNA som kreves av mitokondrier.
Nukleært DNA: nDNA koder for hver tRNA og rRNA som kreves av prosessene i cytoplasma.
Autonomi
Mitokondrisk DNA: mtDNA koder for de fleste proteiner som kreves av mitokondrier. Men noen proteiner som kreves av mitokondrier, er kodet av nDNA. Derfor er mitokondrier semi-autonome organeller.
Nukleært DNA: nDNA koder for hvert protein, som kreves av cellen.
Ikke-kodende regioner
Mitokondrisk DNA: mtDNA mangler ikke-kodende DNA-regioner som introner.
Nukleært DNA: nDNA inneholder ikke-kodende regioner av DNA som introner og utranslaterte regioner.
Genetisk kode
Mitokondrisk DNA: De fleste kodonene i mtDNA følger ikke den universelle genetiske koden.
Nukleært DNA: Kodon i nDNA følger universell genetisk kode.
Replication
Mitokondrisk DNA: mtDNA repliseres uavhengig av nDNA.
Nukleært DNA: nDNA er bare replikert i løpet av S-fasen av cellesyklusen.
transkripsjon
Mitokondrisk DNA: Gener kodet av mtDNA er polykistroniske.
Nukleært DNA: Gener kodet av nDNA er monokonstroniske.
Arv
Mitokondrisk DNA: mtDNA er maternelt arvet.
Nukleært DNA: nDNA er arvet like fra begge foreldrene.
rekombinasjon
Mitokondrisk DNA: mtDNA er arvet fra mor til hennes avkom uten å forandre seg.
Nukleært DNA: nDNA er arrangert gjennom rekombinasjon mens du overfører til avkom.
Bidrag til individets fitness
Mitokondrisk DNA: mtDNA har et mindre bidrag til individets kondisjon blant befolkningen.
Nukleært DNA: nDNA har et høyt bidrag til individets kondisjon blant befolkningen.
Mønster av mutasjoner
Mitokondrisk DNA: Motsatsen for mutasjoner i mtDNA er relativt høy.
Nukleært DNA: Mutasjonshastigheten i nDNA er lav.
Identifikasjon av enkeltpersoner
Mitokondrisk DNA: MtDNA kan også brukes ved identifikasjon av enkeltpersoner.
Nukleært DNA: NDNA er vant til i faderskapstesting.
Genetiske lidelser
Mitokondrisk DNA: Lebers arvelige optiske nevropati, Kearns-Sayre syndrom og kronisk progressiv ekstern oftalmoplegi er eksemplene på de genetiske sykdommene forårsaket av mutasjonene av mtDNA.
Nukleært DNA: Cystisk fibrose, seglcelleanemi, hemokromatose og Huntingtons sykdom er eksemplene på genetiske sykdommer forårsaket av mutasjonene i nDNA.
Konklusjon
Nukleært DNA, sammen med mitokondrielt DNA, bidrar til den genetiske sminke av dyreceller. Planteceller inneholder også chloroplast DNA i sine celler. NDNA består av cellens genom og mtDNA består av mitokondriegenomet. NDNA inneholder gener som koder for alle egenskaper som organismen viser. MtDNA er også inkludert i nDNA. NDNA består av mer enn 20.000 gener. Proteinene kodet av disse gener er ansvarlige for fenotypiske egenskaper av organismen. MtDNA er kodet for 37 gener sammen med tRNAene og rRNAene som kreves av mitokondriens funksjoner. Derfor er hovedforskjellen mellom mitokondriell DNA og kjernefysisk DNA innholdet av dem.
Henvisning:
1. Lodish, Harvey. "Organelle DNAs." Molecular Cell Biology. 4. utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 28. mars 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. "Mitochondria." The Cell: En Molekylær Tilnærming. Andre utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 28. mars 2017.
3. Brown, Terence A. "The Human Genome." Genomene. Andre utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 28. mars 2017.
4. Alberts, Bruce. "DNA struktur og funksjon." Molekylærbiologi av cellen. 4. utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 28. mars 2017.
5. Stöppler, MD Melissa Conrad. "Liste over genetiske sykdommer: Definisjoner, Typer og eksempler." MedicineNet. N.p., n.d. Web. 28. mars 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Mitokondriell DNA" av National Human Genome Research Institute - National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. "Talking Ordliste Genetiske Vilkår." Hentet 17. november 2016, fra (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Mitochondrial DNA en" Ved avledet arbeid: Shanel (talk) Mitochondrial DNA de.svg: oversettelse av Knopfkind; layout av jhc - Mitochondrial DNA de.svg, CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Eukaryote DNA-en" Av Eukaryote_DNA.svg: * Difference_DNA_RNA-EN.svg: * Difference_DNA_RNA-DE.svg: Sponk (talk) oversettelse: Sponk (talk) Chromosome.svg: * derivatarbeid: Tryphon (talk) Chromosome -upright.png: Originalversjon: Magnus Manske, denne versjonen med oppreist kromosom: Bruker: Dietzel65Animal_cell_structure_no.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) avledet arbeid: Radio89derivative arbeid: Radio89 - Denne filen ble hentet fraEukaryote DNA.svg: (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Mitochondrial DNA versus Nuclear DNA" ved University of California Museum of Paleontology (UCMP) og National Center for Science Education - "Marshalling Evidence." Forståelse Evolusjon. University of California Museum of Paleontology. 22. april 2014 ... (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
