線状DNAと円状DNAの主な違いは、線状DNAが左右の端から構成されているのに対し、円状DNAには端がないことである。
さらに、真核生物の核内の遺伝物質が線状DNAであるのに対し、原核生物の遺伝物質や、mtDNA、cpDNAは円状DNAです。
これらに加え、プラスミドにおいては、一部のDNAが線状であるのに対し、スーパーコイル状のプラスミドDNAは円状です。
線状DNAと円形DNAは、DNAの2つの構造です。
一般に、DNAは真核生物と原核生物の遺伝情報を保存している核酸の一種である。
主な対象分野
- 線状DNAとは
– 定義、構造、出現頻度 - 環状DNAとは
– 定義、構造、出現頻度 - 線状DNAと環状DNAの類似点とは？
– 共通点の概要 - 線状DNAと円状DNAの違いとは？
– 主な違いの比較
この記事の重要な単語
円形DNA、真核生物、直鎖状DNA、原核生物、テロメア
Linear DNAとは
線状DNAとは、DNA分子の両側に両端があるDNAのことです。
一般に、このタイプのDNAは真核生物の染色体の形で存在する。
核の中に存在する。
真核生物のDNAの大きな特徴は、その大きさです。
一般に、真核生物は原核生物と比較して複雑な生物です。
したがって、そのゲノムも大きい。
例えば、ヒトのゲノムの大きさは29億塩基対です。
さらに、このDNAは23対の相同染色体に配列されている。
このように、真核生物の染色体内の線状DNAは、緊密なコイリングと密なパッキングが必要なのです。
図1：真核生物の染色体
さらに、線状染色体の存在は、大きなゲノムの転写を容易にします。
これは、大きな円形染色体がねじれ歪みによりほぐれにくいためです。
しかし、線状のDNAが存在することの大きな欠点は、テロメアや末端が不安定で、突然変異を起こしやすいことである。
さらに、線状染色体の末端は完全な複製が行われないため、末端からDNAが失われることになります。
しかし、線状染色体はテロメア末端をすべて除去することにより、環状DNAに変換することができる。
環状DNAとは
円形DNAとは、末端がないタイプのDNAのことです。
原核生物のゲノムは、基本的に共有結合で閉じた円形のDNA分子である1本の染色体です。
真核生物の染色体とは異なり、原核生物のゲノム（単一染色体）はサイズが小さい。
バクテリアの場合、ゲノムの大きさは約1000万塩基対です。
原核生物の染色体は、その小ささゆえ、パッキングが行われない。
原核生物の染色体は円形であるが、サイズが小さいため、容易に転写を受けることができる。
原核生物の染色体は円形であるため、複製末端の問題がない。
図2: 円形のDNA
1. 染色体、2.プラスミド
また、線状DNAが円状DNAに変換されるのと同様に、円状DNA自体も直鎖化することが可能です。
しかし、円形DNAを直鎖DNAに変換した原核生物も生存している。
重要なのは、Borrelia burgdorferi*のような原核生物は線状染色体を持っていることである。
ミトコンドリアと葉緑体のDNAは、どちらも1つの円形分子です。
一般に、両ゲノムに含まれる遺伝子は、主に酵素をコードしている。
一方、プラスミドも円形のDNAの一種であり、主に原核生物の細胞質内に存在する。
ゲル電気泳動では、円形のスーパーコイル型、円形のオープンコイル型、線状の3つの形態で発生する。
直線状と環状のDNAの類似性
- 線状DNAと円状DNAは、DNAの2つの構造です。
- DNAのヌクレオチドから構成されています。
- 両者の主な機能は、遺伝情報を保存しながら、転写と翻訳を経て、遺伝子産物を生成することです。
- プラスミドには、線状型と円状型があります。
直鎖状と円形のDNAの違い
定義
線状DNAは両端があるDNAを指し、円状DNAは両端がないDNAを指します。
例
T
発生状況
線状DNAは核内にのみ存在し、円状DNAは細胞質内または小器官の中に存在する。
DNAの大きさ
一般に、線状DNAはサイズが大きく、円状DNAはサイズが小さい。
組織
さらに、線状DNAは核の中でしっかりと巻き付き、密にパッキングされるが、円状DNAはパッキングされない。
転写のしやすさ
直線状のDNAは転写しやすいが、大きな円形のDNAはDNAが巻き戻される際にねじれ歪みが生じるため、転写しにくい。
テロメアの存在
線状DNAにはテロメアが存在するが、円状DNAにはテロメアが存在しない。
レプリケーション終了問題
また、線状DNAは末端複製の問題があるが、円状DNAは末端複製の問題がない。
プラスミドにおける
プラスミドでは、一部のDNAは直鎖状であるが、スーパーコイル状のプラスミドDNAは円形です。
結論
線状DNAとは、DNAの両端を持つ構造です。
一般に、真核生物の染色体は線状です。
また、多くの塩基対から構成されている。
一方、円形のDNAは、両端がないDNAです。
原核生物の染色体は円形であり、ミトコンドリアと葉緑体のDNAも円形です。
しかし、円形のDNAはサイズが小さい。
従って、線状DNAと円形DNAの主な違いは、DNAの構造です。
