Verschil tussen mitochondriaal DNA en nucleair DNA
Share
Belangrijkste verschil - Mitochondriaal DNA versus nucleair DNA
Mitochondriaal DNA en nucleair DNA dragen bij tot de genetische opbouw van de cel. Mitochondriaal DNA (mtDNA) is een dubbelstrengig, circulair DNA dat wordt aangetroffen in de mitochondriën. Het codeert voor eiwitten en functionele RNA's die nodig zijn voor mitochondriën. Maar sommige eiwitten, die worden gecodeerd door nucleair DNA, worden uit het cytosol geïmporteerd. Nucleair DNA (nDNA) is samengesteld uit verschillende lineaire chromosomen, die coderen voor bijna alle eiwitten die de cel nodig heeft. Mitochondriaal DNA is kort vergeleken met het nucleaire DNA. De grootste verschil tussen mitochondriaal DNA en nucleair DNA is dat mitochondriaal DNA is gecodeerd voor de genetische informatie die vereist is door mitochondriën terwijl nucleair DNA is gecodeerd voor de genetische informatie die de hele cel nodig heeft.
Dit artikel legt uit,
1. Wat is mitochondriaal DNA
- Definitie, structuur en samenstelling, functie
2. Wat is nucleair DNA
- Definitie, structuur en samenstelling, functie
3. Wat is het verschil tussen mitochondriaal DNA en nucleair DNA
Wat is mitochondriaal DNA
Het mitochondrion is betrokken bij de productie van cellulaire energie via oxidatieve fosforylatie. In het mitochondrion wordt zijn eigen genoom gevonden; dit wordt mitochondriaal DNA genoemd (mtDNA). Het mtDNA is samengesteld uit een dubbelstrengig, circulair DNA-molecuul, dat is gerangschikt in een enkel chromosoom. Een enkel mitochondrion bestaat uit tientallen mtDNA-kopieën. Mitochondria bestaat uit meerdere mtDNA-moleculen. Een enkele cel kan meer dan 100 mitochondriën bevatten. Daarom zijn er per cel meer dan 1.000 exemplaren van mtDNA te vinden. Het aantal mtDNA-kopieën per cel hangt af van het aantal mtDNA-kopieën per mitochondria evenals de grootte en het aantal mitochondriën per cel. Het is samengesteld uit ongeveer 0,25% van de genetische samenstelling van de cel. Het DNA in het mitochondrion wordt getoond in Figuur 1.
Figuur 1: DNA in het mitochondrion
Zevenendertig genen worden gevonden gecodeerd in mtDNA. Deze genen worden gecodeerd voor de eiwitten die nodig zijn voor de functies in de mitochondriën, evenals de vereiste tRNA's en rRNA's voor mitochondria, vooral voor de eiwitsynthese. Mitochondriale DNA- en RNA-polymerasen worden gelokaliseerd in mitochondria gevonden. De polypeptiden gesynthetiseerd in mitochondria zijn subunits, die de multimere complexen vormen die worden gebruikt bij ATP-synthese of elektronentransport. Het mtDNA wordt onafhankelijk gerepliceerd van nucleair DNA, afhankelijk van de behoefte van de cel aan energie.
In gist is erfelijkheid van mitochondriën biparentaal. Het mtDNA bestaat uit een maternale afstammingslijn bij de mens. Weinig of geen cytoplasma wordt bijgedragen aan de zygote door het sperma bij zoogdieren. Daarom zijn in het embryo bijna alle mitochondriën afgeleid van de eicel. In planten is de overerving van mtDNA hetzelfde als bij zoogdieren. Vandaar dat ziekten die zijn geassocieerd met mtDNA, worden gewonnen door maternale overerving. Het mtDNA is meer vatbaar voor mutaties in vergelijking met nucleair DNA. MIS-mutaties in het mtDNA veroorzaken Lebers erfelijke optische neuropathie. Grote deleties in mtDNA veroorzaken het syndroom van Kearns-Sayre en chronische progressieve externe oftalmoplegie. Circulair mtDNA wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: Mitochondriaal DNA
Wat is nucleair DNA
Het DNA dat het genoom van de cel vormt, staat bekend als nucleair DNA (nDNA). Het nDNA bevindt zich in de kern van een eukaryote cel. Het is samengesteld uit 99,75% van de totale genetische samenstelling van een cel. Het nDNA of het genoom van een eukaryote cel is georganiseerd in verschillende lineaire chromosomen, die dicht in de kern zijn verpakt. Menselijke lichamen bestaan uit 46 individuele chromosomen. Soms bestaat nDNA in meerdere exemplaren. Het aantal kopieën van nDNA in het genoom wordt beschreven door de term ploidy. Menselijke lichaamscellen zijn diploïde en bevatten twee kopieën van nDNA, die homologe chromosomen worden genoemd. Gameten worden bij mensen haploïde gevonden.
De grootte van het menselijk genoom is 3,3 miljard basenparen. Menselijk nDNA bestaat uit 20.000 tot 25.000 genen, inclusief de genen die worden gevonden in mtDNA. Deze genen zijn gecodeerd voor bijna alle personages die door het organisme worden getoond. Ze dragen informatie voor de groei, ontwikkeling en reproductie. Genen worden tot expressie gebracht in eiwitten volgens de universele genetische code door middel van transcriptie en translatie. Het nDNA wordt alleen gerepliceerd tijdens de S-fase van de celcyclus. Organisatie van nDNA wordt getoond in figuur 3.
Figuur 3: Nucleaire DNA-organisatie
De overerving van nDNA is biparentaal. Elk van de twee exemplaren van het menselijk genoom wordt geërfd van één ouder, hetzij van moeder of vader. Het nDNA bevat enorme variaties van de kenmerken die ze vertonen als gevolg van de aanwezigheid van verschillende allelen per een bepaald gen. Daarom wordt nDNA gebruikt in vaderschapstesten om erachter te komen welk dochterorganisme tot welke ouder bij de mens behoort. Anderzijds is erfelijkheid van ziekten ook kenmerkend voor de ouders. Het nDNA is minder gevoelig voor mutaties. Voorbeelden van genetische aandoeningen in het menselijk genoom zijn cystische fibrose, sikkelcelanemie, hemochromatose en de ziekte van Huntington. Overerving van zowel nDNA als mtDNA wordt getoond in figuur 4.
Figuur 4: Overerving van nDNA en mtDNA
Verschil tussen mitochondriaal DNA en nucleair DNA
Inhoud
Mitochondriaal DNA: mtDNA bestaat uit het mitochondriale genoom.
Nucleair DNA: nDNA bestaat uit het genoom van de cel, inclusief het mitochondriale DNA.
DNA-structuur
Mitochondriaal DNA: mtDNA is dubbelstrengs en circulair.
Nucleair DNA: nDNA is dubbelstrengs en lineair.
Aantal chromosomen
Mitochondriaal DNA: mtDNA is gerangschikt in een enkel chromosoom.
Nucleair DNA: nDNA is gerangschikt in verschillende chromosomen. Menselijk nDNA is bijvoorbeeld gerangschikt in 46 chromosomen.
Samenstelling
Mitochondriaal DNA: mtDNA is samengesteld uit 0,25% van de genetische samenstelling van de cel in dierlijke cellen.
Nucleair DNA: nDNA is samengesteld uit 99,75% van de genetische samenstelling van de cel in dierlijke cellen.
omheining
Mitochondriaal DNA: mtDNA wordt niet ingesloten door de nucleaire envelop.
Nucleair DNA: nDNA wordt ingesloten door de kern.
Plaats
Mitochondriaal DNA: mtDNA drijft vrij in de mitochondriale matrix.
Nucleair DNA: nDNA wordt gevonden in de nucleaire matrix, gefixeerd aan de nucleaire envelop.
Genoomgrootte
Mitochondriaal DNA: De grootte van het mtDNA is 16.569 basenparen.
Nucleair DNA: De grootte van het nDNA is 3,3 miljard basenparen.
Histone Proteins
Mitochondriaal DNA: mtDNA zit niet vol met histoneiwitten.
Nucleair DNA: nDNA zit dicht opeengepakt met histoneiwitten.
Aantal kopieën
Mitochondriaal DNA: Per cel zijn er meer dan 1.000 exemplaren van mtDNA te vinden.
Nucleair DNA: Het aantal kopieën van nDNA per somatische cel kan verschillen afhankelijk van de soort. Menselijke lichaamscellen bevatten twee kopieën van nDNA.
Aantal genen
Mitochondriaal DNA: mtDNA bestaat uit 37 genen die coderen voor 13 eiwitten, 22 tRNA's en 2 rRNA's.
Nucleair DNA: nDNA bestaat uit 20.000-25.000 genen, inclusief drie mt-genen.
De tRNA's en rRNA's
Mitochondriaal DNA: mtDNA codeert voor elk tRNA en rRNA vereist door mitochondriën.
Nucleair DNA: nDNA codeert voor elk tRNA en rRNA vereist door de processen in het cytoplasma.
Autonomie
Mitochondriaal DNA: mtDNA codeert voor de meeste eiwitten die door mitochondriën worden vereist. Maar sommige eiwitten die vereist zijn door mitochondriën worden gecodeerd door nDNA. Daarom zijn mitochondria semi-autonome organellen.
Nucleair DNA: nDNA codeert voor elk eiwit dat door de cel wordt vereist.
Niet-coderende regio's
Mitochondriaal DNA: mtDNA mist niet-coderende DNA-gebieden zoals introns.
Nucleair DNA: nDNA bevat niet-coderende gebieden van DNA zoals introns en niet-vertaalde gebieden.
Genetische code
Mitochondriaal DNA: De meeste codons in mtDNA volgen de universele genetische code niet.
Nucleair DNA: Codons in het nDNA volgen de universele genetische code.
kopiëren
Mitochondriaal DNA: mtDNA wordt onafhankelijk van nDNA gerepliceerd.
Nucleair DNA: nDNA wordt alleen gerepliceerd tijdens de S-fase van de celcyclus.
Transcriptie
Mitochondriaal DNA: Genen gecodeerd door het mtDNA zijn polycistronisch.
Nucleair DNA: Genen gecodeerd door het nDNA zijn monocistronisch.
Erfenis
Mitochondriaal DNA: mtDNA wordt van de moeder geërfd.
Nucleair DNA: nDNA wordt evengoed geërfd van beide ouders.
recombinatie
Mitochondriaal DNA: mtDNA wordt geërfd van moeder op haar nakomelingen zonder te veranderen.
Nucleair DNA: nDNA wordt gerangschikt door middel van recombinatie terwijl het wordt overgedragen aan het nageslacht.
Bijdrage aan de Fitness van het individu
Mitochondriaal DNA: mtDNA heeft een kleinere bijdrage aan de fitheid van het individu onder de bevolking.
Nucleair DNA: nDNA levert een hoge bijdrage aan de fitheid van het individu onder de bevolking.
Snelheid van mutaties
Mitochondriaal DNA: De snelheid van mutaties in mtDNA is relatief hoog.
Nucleair DNA: De snelheid van mutaties in nDNA is laag.
Identificatie van individuen
Mitochondriaal DNA: Het mtDNA kan ook worden gebruikt bij de identificatie van individuen.
Nucleair DNA: Het nDNA wordt gebruikt voor vaderschapstesten.
Genetische afwijkingen
Mitochondriaal DNA: Leber's erfelijke optische neuropathie, Kearns-Sayre-syndroom en chronische progressieve externe oftalmoplegie zijn de voorbeelden van de genetische ziekten veroorzaakt door de mutaties van mtDNA.
Nucleair DNA: Cystic fibrosis, sikkelcelanemie, hemochromatose en de ziekte van Huntington zijn de voorbeelden van genetische ziekten veroorzaakt door de mutaties in nDNA.
Conclusie
Nucleair DNA draagt samen met het mitochondriaal DNA bij tot de genetische samenstelling van dierlijke cellen. Plantencellen bevatten ook chloroplast-DNA in hun cellen. Het nDNA bestaat uit het genoom van de cel en mtDNA bestaat uit mitochondriaal genoom. Het nDNA bevat genen die coderen voor alle eigenschappen die door het organisme worden vertoond. Het mtDNA is ook opgenomen in het nDNA. Het nDNA bestaat uit meer dan 20.000 genen. De eiwitten gecodeerd door deze genen zijn verantwoordelijk voor de fenotypische kenmerken van het organisme. Het mtDNA wordt gecodeerd voor 37 genen samen met de tRNA's en rRNA's vereist door de functies van mitochondriën. Daarom is het belangrijkste verschil tussen mitochondriaal DNA en nucleair DNA hun inhoud.
Referentie:
1. Lodish, Harvey. "Organelle DNA's." Moleculaire celbiologie. 4e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 28 maart 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. "Mitochondria." The Cell: A Molecular Approach. 2e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 28 maart 2017.
3. Brown, Terence A. "The Human Genome." Genomes. 2e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 28 maart 2017.
4. Alberts, Bruce. "De structuur en functie van DNA." Moleculaire biologie van de cel. 4e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 28 maart 2017.
5. Stöppler, MD Melissa Conrad. "Lijst met genetische ziekten: definities, typen en voorbeelden." MedicineNet. N.p., n.d. Web. 28 maart 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "Mitochondrial dna lg" door National Human Genome Research Institute - National Institutes of Health. National Human Genome Research Institute. "Talking Glossary of Genetic Terms." Teruggehaald 17 november 2016, van (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Mitochondrial DNA en" Door afgeleid werk: Shanel (talk) Mitochondrial DNA de.svg: vertaling door Knopfkind; layout by jhc - Mitochondrial DNA de.svg, CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Eukaryote DNA-en" Door Eukaryote_DNA.svg: * Difference_DNA_RNA-EN.svg: * Difference_DNA_RNA-DE.svg: Sponk (talk) vertaling: Sponk (talk) Chromosome.svg: * afgeleid werk: Tryphon (talk) Chromosome -upright.png: Oorspronkelijke versie: Magnus Manske, deze versie met rechtopstaand chromosoom: Gebruiker: Dietzel65Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) afgeleid werk: Radio89derivaat werk: Radio89 - Dit bestand is afgeleid vanEukaryote DNA.svg: (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Mitochondriaal DNA versus nucleair DNA" door University of California Museum of Paleontology (UCMP) en het National Center for Science Education - "Marshalling the Evidence." Understanding Evolution. University of California Museum of Paleontology. 22 april 2014 ... (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
