Diferența dintre ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear

Diferența principală - ADN mitocondrial vs. ADN nuclear

ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear contribuie la formarea genetică a celulei. ADN-ul mitocondrial (mtDNA) este un ADN circular dublu-catenar găsit în interiorul mitocondriilor. Acesta codifică proteinele și ARN-urile funcționale solicitate de mitocondrii. Dar, unele proteine, care sunt codificate de ADN-ul nuclear, sunt importate din citozol. ADN-ul nuclear (nADN) este compus din mai multe cromozomi liniare, care codifică aproape toate proteinele cerute de celulă. ADN-ul mitocondrial este scurt comparativ cu ADN-ul nuclear. principala diferență între ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear este asta ADN-ul mitocondrial este codificat pentru informațiile genetice necesare mitocondriilor întrucât ADN-ul nuclear este codificat pentru informația genetică cerută de întreaga celulă.

Acest articol explică,

1. Ce este ADN-ul mitocondrial
      - Definiție, structură și compoziție, funcție
2. Ce este ADN-ul nuclear
     - Definiție, structură și compoziție, funcție
3. Care este diferența dintre ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear

Ce este ADN-ul mitocondrial

Mitochondriul este implicat în producerea de energie celulară prin fosforilare oxidativă. În interiorul mitocondriului se găsește propriul genom; acest lucru se numește ADN mitocondrial (ADNmt). ADNmt este compus dintr-o moleculă de ADN circular dublu-catenar, care este aranjată într-un singur cromozom. Un mitocondriu unic constă din zeci de copii mtADN. Mitochondria constă din mai multe molecule de mtADN. O singură celulă poate conține mai mult de 100 de mitocondrii. Prin urmare, pe fiecare celulă, pot fi găsite mai mult de 1.000 de copii ale mTNA. Numărul de copii mtADN pe celula depinde de numărul de copii mtADN pe mitocondrie, precum și de mărimea și numărul de mitocondrii per celulă. Acesta este compus din aproximativ 0,25% din machiajul genetic al celulei. ADN-ul din mitocondriu este prezentat în figura 1.

Figura 1: ADN-ul în Mitochondrion

Treizeci și șapte de gene se găsesc codificate în mtADN. Aceste gene sunt codificate pentru proteinele cerute de funcțiile din interiorul mitocondriilor, precum și cu tRNAs și rRNA-urile necesare prin mitocondrii, în special pentru sinteza proteinelor. ADN-ul mitocondrial și polimerazele ARN sunt localizate în mitocondrii. Polipeptidele sintetizate în interiorul mitocondriilor sunt subunități care formează complexele multimerice utilizate fie în sinteza ATP, fie în transportul de electroni. ADNmt este reprodus independent de ADN-ul nuclear, în funcție de cerința celulei de energie.

În drojdie, moștenirea mitocondriilor este biparentală. ADN-ul mtDNA constă dintr-o linie maternă de moștenire la om. Citoplasma mică sau deloc este contribuită la zygote de către sperma la mamifere. Prin urmare, în embrion, aproape toate mitocondriile provin din ovul. În plante, moștenirea ADNmt este aceeași ca și la mamifere. Prin urmare, bolile asociate cu mtDNA sunt obținute prin moștenirea maternă. ADNmt este mai susceptibil la mutații în comparație cu ADN-ul nuclear. Mutațiile mis-sens în mtADN provoacă neuropatia optică ereditară a lui Leber. Eliminările mari în mtDNA provoacă sindromul Kearns-Sayre și oftalmoplegia externă progresivă cronică. Circuitul mtADN este prezentat în figura 2.

Figura 2: ADN mitocondrial

Ce este ADN-ul nuclear

ADN-ul care formează genomul celulei este cunoscut sub numele de ADN nuclear (nDNA). ADNc este localizat în nucleul unei celule eucariote. Acesta este compus din 99,75% din machiajul genetic total al unei celule. ADNc sau genomul unei celule eucariote este organizat în mai multe cromozomi liniari, care sunt găsiți împachetați în interiorul nucleului. Corpurile umane sunt formate din 46 de cromozomi individuali. Uneori, nADN există în mai multe exemplare. Numărul de copii ale nADN în genom este descris de termenul ploidy. Celulele somatice umane sunt diploide, conținând două copii ale ADNc, care se numesc cromozomi omologi. Gametele sunt găsite haploide la oameni.

Dimensiunea genomului uman este de 3,3 miliarde de perechi de baze. ADNc uman este compus din 20 000 până la 25 000 de gene, inclusiv genele găsite în mtADN. Aceste gene sunt codificate pentru aproape toate personajele expuse de organism. Acestea conțin informații pentru creștere, dezvoltare și reproducere. Genele sunt exprimate în proteine ​​conform codului genetic universal prin transcriere și traducere. ADNc este replicat numai în faza S a ciclului celular. Organizarea nADN este prezentată în figura 3.

Figura 3: Organizarea ADN-ului nuclear

Moștenirea nDNA este biparentală. Fiecare dintre cele două copii ale genomului uman este moștenită de la un părinte, fie de la mamă sau tată. ADNc conține variații uriașe ale trasaturilor pe care le manifestă datorită prezenței diferitelor alele pe o anumită genă. Prin urmare, ADN-ul este utilizat în testarea paternității pentru a afla care fiu aparține unui părinte la om. Pe de altă parte, moștenirea bolilor este, de asemenea, caracteristică părinților. ADNc este mai puțin predispus la mutații. Exemple de tulburări genetice în genomul uman sunt fibroza chistică, anemia celulelor secerătoare, hemocromatoza și boala Huntington. Moștenirea atât a ADN - ului cât și a ADN - ului mt este prezentată în figura 4.

Figura 4: Moștenirea nADN și mtADN

Diferența dintre ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear

Conţinut

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA constă din genomul mitocondrial.

ADN nuclear: nDNA constă din genomul celulei, inclusiv ADN-ul mitocondrial.

Structura ADN

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA este dublu-catenar și circular.

ADN nuclear: ADNc este dublu-catenar și liniar.

Numărul de cromozomi

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA este aranjat într-un singur cromozom.

ADN nuclear: ADNc este aranjat în mai multe cromozomi. De exemplu, nADN uman este aranjat în 46 de cromozomi.

Compoziţie

ADN mitocondrial: ADN-ul mtAD este compus din 0,25% din machiajul genetic al celulei din celulele animale.

ADN nuclear: ADN-ul este compus din 99,75% din machiajul genetic al celulei din celulele animale.

împrejmuire

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA nu este închis de plicul nuclear.

ADN nuclear: nDNA este închisă de nucleu.

Locație

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA plutește liber în matricea mitocondrială.

ADN nuclear: nDNA se găsește în matricea nucleară, fixată pe plicul nuclear.

Dimensiunea genomului

ADN mitocondrial: Dimensiunea mtADN este de 16.569 perechi de baze.

ADN nuclear: Dimensiunea nADN este de 3,3 miliarde de perechi de baze.

Proteine ​​histone

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA nu este ambalat cu proteine ​​histone.

ADN nuclear: nDNA este bine împachetată cu proteine ​​histone.

Numarul copiilor

ADN mitocondrial: Mai mult de 1.000 de copii ale mTNA pot fi găsite pe celulă.

ADN nuclear: Numărul de copii ale nADN pe celule somatic poate diferi în funcție de specie. Celulele somatice umane conțin două copii ale ADNc.

Număr de gene

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA este alcătuit din 37 de gene care codifică 13 proteine, 22 tRNA și 2 rRNAs.

ADN nuclear: nDNA constă din 20 000-25 000 de gene, incluzând trei gene mt.

TRNAs și rRNAs

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA codifică fiecare și fiecare ARNm și ARN necesar mitocondriilor.

ADN nuclear: nDNA codifică fiecare și fiecare ARNm și ARN necesar proceselor din citoplasmă.

Autonomie

ADN mitocondrial: mtDNA codifică pentru majoritatea proteinelor, care sunt cerute de mitocondrii. Dar, unele proteine ​​impuse de mitocondriile sunt codificate de nADN. Prin urmare, mitocondriile sunt organele semi-autonome.

ADN nuclear: nDNA codifică pentru fiecare proteină, care este cerută de celulă.

Regiuni fără codificare

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA nu are regiuni ADN necodificatoare, cum ar fi intronii.

ADN nuclear: nDNA conține regiuni non-codificatoare de ADN-uri precum intronurile și regiunile netranslatate.

Cod genetic

ADN mitocondrial: Majoritatea codonilor din mtADN nu respectă codul universal universal.

ADN nuclear: Codonii din nADN urmează codul universal universal.

replică

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA este replicat independent de ADNc.

ADN nuclear: nDNA este replicată numai în timpul fazei S a ciclului celular.

Transcriere

ADN mitocondrial: Genele codificate de ADN-ul mtDNA sunt policistronice.

ADN nuclear: Genele codificate de nADN sunt monocistronice.

Moştenire

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA este moștenit matern.

ADN nuclear: nDNA este moștenită în mod egal de la ambii părinți.

recombinarea

ADN mitocondrial: mtDNA este moștenită de la mamă la descendenții ei fără a se schimba.

ADN nuclear: ADNc este aranjat prin recombinare în timp ce se transferă la descendenți.

Contribuția la fitness-ul individual

ADN mitocondrial: ADN-ul mtDNA are o contribuție mai mică la fitness-ul persoanei în rândul populației.

ADN nuclear: ADNN are o contribuție importantă la aptitudinea individului în rândul populației.

Rata de mutații

ADN mitocondrial: Rata mutațiilor din ADNmt este relativ mare.

ADN nuclear: Rata mutațiilor din nADN este scăzută.

Identificarea persoanelor

ADN mitocondrial: De asemenea, mtADN poate fi utilizată în identificarea indivizilor.

ADN nuclear: ADN-ul este utilizat pentru testarea paternității.

Tulburări genetice

ADN mitocondrial: Neuropatia optică ereditară a lui Leber, sindromul Kearns-Sayre și oftalmoplegia externă progresivă cronică sunt exemplele de boli genetice provocate de mutațiile de mtDNA.

ADN nuclear: Fibroza chistică, anemia celulelor secerătoare, hemocromatoza și boala Huntington sunt exemple de boli genetice cauzate de mutații în ADNc.

Concluzie

ADN-ul nuclear, împreună cu ADN-ul mitocondrial, contribuie la formarea genetică a celulelor animale. Celulele din plante conțin și ADN cloroplast în celulele lor. ADN-ul constă din genomul celulei și ADN-ul mtDNA constă din genomul mitocondrial. ADN-ul conține gene care codifică toate trăsăturile expuse de organism. ADNmt este de asemenea inclus în ADNc. ADN-ul este format din mai mult de 20.000 de gene. Proteinele codificate de aceste gene sunt responsabile pentru trăsăturile fenotipice ale organismului. MtADN este codificată pentru 37 de gene împreună cu tRNAs și rRNAs necesare funcțiilor mitocondriilor. Prin urmare, principala diferență între ADN-ul mitocondrial și ADN-ul nuclear este conținutul lor. 

Referinţă:
1. Lodish, Harvey. "Organele ADN-urilor" Biologie celulară moleculară. Ediția a 4-a. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 28 martie 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. "Mitochondria". Celula: o abordare moleculară. A doua ediție. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 28 martie 2017.
3. Brown, Terence A. "Genomul uman" Genome. A doua ediție. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 28 martie 2017.
4. Alberts, Bruce. "Structura și funcția ADN-ului" Biologie moleculară a celulei. Ediția a 4-a. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 28 martie 2017.
5. Stöppler, MD Melissa Conrad. "Lista bolilor genetice: definiții, tipuri și exemple". N.p., n.d. Web. 28 martie 2017.

Datorită fotografiei:
1. "Mitochondrial dna lg" de către Institutul Național de Cercetare a Genomului uman - Institutele Naționale de Sănătate. Institutul Național de Cercetare a Genomului uman. "Glosar de vorbe despre termeni genetici". Descoperit la 17 noiembrie 2016 de la (Public Domain) prin Wikimedia Commons
2. "ADN mitocondrial en" Prin lucrare derivată: Shanel (vorbesc) ADN mitocondrial de.svg: traducere de Knopfkind; layout by jhc - ADN mitocondrial de.svg, CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
3. "Eukaryote ADN-en" De Eukaryote_DNA.svg: * Difference_DNA_RNA-EN.svg: * Difference_DNA_RNA-DE.svg: Traducere Sponk (vorbire): Chromosome.svg: * derivat de lucru: Tryphon -pright.png: versiunea originală: Magnus Manske, această versiune cu cromozom vertical: Utilizator: Dietzel65Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz), lucrare derivată: Radio89derivativă: Radio89 - Acest fișier a fost derivat dinEukaryote DNA.svg: 3.0) prin Wikimedia Commons
4. "ADN-ul mitocondrial față de ADN-ul nuclear" de către Muzeul de Paleontologie al Universității din California (UCMP) și Centrul Național pentru Educație Științifică - "Marshalling the Evidence." Înțelegerea Evoluției. Universitatea din California Muzeul de Paleontologie. 22 aprilie 2014 ... (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons