Skillnad mellan mitokondriellt DNA och kärn DNA
Share
Huvudskillnad - Mitokondriellt DNA mot kärn DNA
Mitokondriellt DNA och nukleärt DNA bidrar till cellens genetiska smink. Mitokondriellt DNA (mtDNA) är ett dubbelsträngat cirkulärt DNA som finns i mitokondrier. Den kodar för proteiner och funktionella RNA som krävs av mitokondrier. Men några proteiner, som kodas av kärn-DNA, importeras från cytosolen. Nukleärt DNA (nDNA) består av flera linjära kromosomer, som kodar för nästan alla proteiner som krävs av cellen. Mitokondriellt DNA är kort jämfört med kärn-DNA. De huvudskillnad mellan mitokondrialt DNA och nukleärt DNA är det mitokondrie-DNA kodas för den genetiska informationen som krävs av mitokondrier medan Kärn-DNA kodas för den genetiska informationen som krävs av hela cellen.
Denna artikel förklarar,
1. Vad är Mitochondrial DNA
- Definition, struktur och sammansättning, funktion
2. Vad är kärn DNA
- Definition, struktur och sammansättning, funktion
3. Vad är skillnaden mellan mitokondriellt DNA och kärn DNA
Vad är Mitochondrial DNA
Mitokondrionen är involverad i framställning av cellulär energi via oxidativ fosforylering. Inuti mitokondrionen finns dess eget genom detta kallas mitokondriellt DNA (mtDNA). MtDNA består av en dubbelsträngad cirkulär DNA-molekyl, som är inrättad i en enda kromosom. En enda mitokondrion består av dussintals mtDNA-kopior. Mitokondrier består av flera mtDNA-molekyler. En enda cell kan innehålla mer än 100 mitokondrier. Därför kan per 1000 000 kopior av mtDNA hittas. Antalet mtDNA-kopior per cell beror på antalet mtDNA-kopior per mitokondri såväl som storleken och antalet mitokondrier per cell. Den består av cirka 0,25% av cellens genetiska smink. DNA i mitokondrionen visas i Figur 1.
Figur 1: DNA i mitokondrionen
Trettiotvå gener finner sig kodade i mtDNA. Dessa gener kodas för proteinerna som krävs av funktionerna inom mitokondrier såväl som de erforderliga tRNA och rRNA genom mitokondrier, speciellt för proteinsyntesen. Mitokondriella DNA- och RNA-polymeraser finns lokaliserade i mitokondrier. Polypeptiderna syntetiserade inom mitokondrier är subenheter, vilka bildar de multimera komplexen som används antingen i ATP-syntes eller elektrontransport. MtDNA replikeras oberoende av kärn-DNA beroende på cellens krav på energi.
I jäst är mitokondriens arv biparental. MtDNA består av en möderskap av arv hos människor. Liten eller ingen cytoplasma bidrar till zygoten av spermierna i däggdjur. I embryot härleds nästan alla mitokondrier från äggstocken. I växter är arv av mtDNA detsamma som hos däggdjur. Följaktligen förvärras sjukdomar som är förknippade med mtDNA genom moderers arv. MtDNA är mer mottagligt för mutationer jämfört med kärn-DNA. Mis-sense-mutationer i mtDNA orsakar Lebers ärftliga optiska neuropati. Större deletioner i mtDNA orsakar Kearns-Sayre syndrom och kronisk progressiv extern oftalmoplegi. Cirkulär mtDNA visas i figur 2.
Figur 2: Mitokondriellt DNA
Vad är kärn DNA
DNA som utgör cellens genom är känt som nukleärt DNA (nDNA). NDNA är beläget i kärnan i en eukaryot cell. Den består av 99,75% av den totala genetiska sminken av en cell. NDNA eller genomet av en eukaryot cell är organiserad i flera linjära kromosomer, vilka är tätt packade inuti kärnan. Mänskliga kroppar består av 46 individuella kromosomer. Ibland finns nDNA i flera kopior. Antalet kopior av nDNA i genomet beskrivs med termen ploidi. Humana somatiska celler är diploida, innehållande två kopior av nDNA, som kallas homologa kromosomer. Gameter finns haploid hos människor.
Storleken på det mänskliga genomet är 3,3 miljarder baspar. Humant nDNA är sammansatt av 20.000 till 25.000 gener, inklusive de gener som finns i mtDNA. Dessa gener kodas för nästan alla karaktärer som organismen uppvisar. De bär information för tillväxt, utveckling och reproduktion. Gener uttrycks i proteiner enligt den universella genetiska koden genom transkription och translation. NDNA replikeras endast under S-fasen av cellcykeln. Organisation av nDNA visas i figur 3.
Figur 3: Kärn-DNA-organisation
Arv av nDNA är biparental. Var och en av de två kopiorna av det mänskliga genomet är ärvt från en förälder, antingen från mor eller pappa. NDNA innehåller stora variationer av de egenskaper som de uppvisar på grund av närvaron av olika alleler per en viss gen. Därför används nDNA i faderskapstestning för att ta reda på vilken dotterorganisme som tillhör vilken förälder hos människor. Å andra sidan är ärft av sjukdomar också karaktäristiskt för föräldrarna. NDNA är mindre benägen för mutationer. Exempel på genetiska störningar i det humana genomet är cystisk fibros, sicklecelleanemi, hemokromatos och Huntingtons sjukdom. Erfarenhet av både nDNA och mtDNA visas i figur 4.
Figur 4: Erfarenhet av nDNA och mtDNA
Skillnad mellan mitokondriellt DNA och kärn DNA
Innehåll
Mitokondriellt DNA: mtDNA består av mitokondriella genomet.
Nukleärt DNA: nDNA består av cellens genom, inklusive mitokondriellt DNA.
DNA-struktur
Mitokondriellt DNA: mtDNA är dubbelsträngad och cirkulär.
Nukleärt DNA: nDNA är dubbelsträngad och linjär.
Antal kromosomer
Mitokondriellt DNA: mtDNA är ordnad i en enda kromosom.
Nukleärt DNA: nDNA är ordnad i flera kromosomer. Till exempel är mänsklig nDNA anordnad i 46 kromosomer.
Komposition
Mitokondriellt DNA: mtDNA består av 0,25% av cellens genetiska smink i djurceller.
Nukleärt DNA: nDNA består av 99,75% av cellens genetiska smink i djurceller.
Inhägnad
Mitokondriellt DNA: mtDNA är inte inneslutet av kärnämnehöljet.
Nukleärt DNA: nDNA är inneslutet av kärnan.
Plats
Mitokondriellt DNA: mtDNA är fritt flytande i mitokondriellmatrisen.
Nukleärt DNA: nDNA finns i nukleärmatrisen, fixerad till kärnämnehöljet.
Genomstorlek
Mitokondriellt DNA: Storleken på mtDNA är 16 569 baspar.
Nukleärt DNA: Storleken på nDNA är 3,3 miljarder baspar.
Histonproteiner
Mitokondriellt DNA: mtDNA är inte förpackat med histonproteiner.
Nukleärt DNA: nDNA är tätt förpackat med histonproteiner.
Antal kopior
Mitokondriellt DNA: Mer än 1000 kopior av mtDNA finns per cell.
Nukleärt DNA: Antalet kopior av nDNA per somatisk cell kan variera beroende på arten. Humana somatiska celler innehåller två kopior av nDNA.
Antal gener
Mitokondriellt DNA: mtDNA består av 37 gener, kodande 13 proteiner, 22 tRNA och 2 rRNA.
Nukleärt DNA: nDNA består av 20 000-25 000 gener, inklusive tre mt-gener.
TRNA och rRNA
Mitokondriellt DNA: mtDNA kodar varje tRNA och rRNA som krävs av mitokondrier.
Nukleärt DNA: nDNA kodar varje tRNA och rRNA som krävs av processerna i cytoplasman.
Autonomi
Mitokondriellt DNA: mtDNA kodar för de flesta proteinerna, som krävs av mitokondrier. Men några proteiner som krävs av mitokondrier kodas av nDNA. Därför är mitokondrier semi-autonoma organeller.
Nukleärt DNA: nDNA kodar för varje protein som krävs av cellen.
Icke-kodande regioner
Mitokondriellt DNA: mtDNA saknar icke-kodande DNA-regioner som introner.
Nukleärt DNA: nDNA innehåller icke-kodande regioner av DNA som introner och otranslaterade regioner.
Genetisk kod
Mitokondriellt DNA: De flesta kodonerna i mtDNA följer inte den allmänna genetiska koden.
Nukleärt DNA: Kodon i nDNA följer den universella genetiska koden.
Replication
Mitokondriellt DNA: mtDNA replikeras oberoende av nDNA.
Nukleärt DNA: nDNA replikeras endast under S-fasen av cellcykeln.
Transkription
Mitokondriellt DNA: Gener kodade av mtDNA är polykistroniska.
Nukleärt DNA: Gener som kodas av nDNA är monokistroniska.
Arv
Mitokondriellt DNA: mtDNA är ärftligt arvet.
Nukleärt DNA: nDNA är ärvt lika från båda föräldrarna.
rekombination
Mitokondriellt DNA: mtDNA ärvt från mor till hennes avkomma utan att förändras.
Nukleärt DNA: nDNA arrangeras genom rekombination under överföring till avkomman.
Bidrag till individens fitness
Mitokondriellt DNA: mtDNA har ett mindre bidrag till individens skicklighet bland befolkningen.
Nukleärt DNA: nDNA har ett stort bidrag till individens skicklighet bland befolkningen.
Mängden mutationer
Mitokondriellt DNA: Mutationshastigheten i mtDNA är relativt hög.
Nukleärt DNA: Mängden mutationer i nDNA är låg.
Identifiering av enskilda personer
Mitokondriellt DNA: MtDNA kan också användas vid identifiering av individer.
Nukleärt DNA: NDNA används för faderskapstestning.
Genetiska störningar
Mitokondriellt DNA: Lebers ärftliga optiska neuropati, Kearns-Sayre syndrom och kronisk progressiv extern oftalmoplegi är exempel på de genetiska sjukdomar som orsakas av mutationerna av mtDNA.
Nukleärt DNA: Cystisk fibros, sicklecelleanemi, hemokromatos och Huntingtons sjukdom är exemplen på genetiska sjukdomar orsakade av mutationerna i nDNA.
Slutsats
Kärn-DNA, tillsammans med mitokondriella DNA, bidrar till den genetiska sminkningen av djurceller. Växtceller innehåller också kloroplast-DNA i sina celler. NDNA består av cellens genom och mtDNA består av mitokondriellt genom. NDNA innehåller gener som kodar för alla egenskaper som organismen uppvisar. MtDNA ingår också i nDNA. NDNA består av mer än 20 000 gener. Proteinerna som kodas av dessa gener ansvarar för fenotypiska egenskaper hos organismen. MtDNA kodas för 37 gener tillsammans med tRNA och rRNA som krävs av mitokondriernas funktioner. Därför är den huvudsakliga skillnaden mellan mitokondriellt DNA och nukleärt DNA deras innehåll.
Referens:
1. Lodish, Harvey. "Organelle DNAs." Molecular Cell Biology. 4: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 28 mars 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. "Mitochondria." Cell: En Molekylär Approach. 2: a upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 28 mars 2017.
3. Brown, Terence A. "Human Genome." Genomes. 2: a upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 28 mars 2017.
4. Alberts, Bruce. "DNA-struktur och funktion." Molekylärbiologi hos cellen. 4: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 28 mars 2017.
5. Stöppler, MD Melissa Conrad. "Lista över genetiska sjukdomar: definitioner, typer och exempel." MedicineNet. N.p., n.d. Webb. 28 mars 2017.
Image Courtesy:
1. "Mitokondriell DNA IgG" Av National Human Genome Research Institute - National Institute of Health. National Human Genome Research Institute. "Talking Glossary of Genetic Terms." Hämtad 17 november 2016, från (Public Domain) via Wikimedia Commons
2. "Mitochondrial DNA en" Genom derivatarbete: Shanel (talk) Mitochondrial DNA de.svg: översättning 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) översättning: Sponk (talk) Chromosome.svg: * derivatarbete: Tryphon (talk) Chromosome -upright.png: Originalversion: Magnus Manske, den här versionen med upprätt kromosom: Användare: Dietzel65Animal_cell_structure_sv.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) derivatarbete: Radio89derivativt arbete: Radio89 - Denna fil har härletts frånEukaryote DNA.svg: (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Mitochondrial DNA versus Nuclear DNA" vid University of California Museum of Paleontology (UCMP) och National Center for Science Education - "Marshalling Evidence." Förståelse Evolution. University of California Museum of Paleontology. 22 april 2014 ... (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
