主な違い – 原核生物と真核生物のDNA
原核生物と真核生物のDNAは、それぞれ原核生物と真核生物の発生、機能、生殖に必要な遺伝情報を担っています。
真核生物は膜に覆われた核を持つが、原核生物には膜に覆われた核はない。
原核生物のDNAは二本鎖で環状です。
しかし、真核生物のDNAは2本鎖で線状です。
原核生物のDNAの量は、真核生物のDNAの量に比べ、はるかに少ない。
原核生物のDNAも真核生物のDNAも、DNAポリメラーゼという酵素によって複製が行われる。
原核生物と真核生物のDNAの主な違いは、原核生物のDNAは細胞質内に存在するのに対し、真核生物のDNAは細胞核に詰まっていることです。
この記事では、この点について研究しています。
1. What is Prokaryotic DNA
– Definition, Structure, Features
2. What is Eukaryotic DNA
– Definition, Structure, Features
3. What is the difference between Prokaryotic and Eukaryotic DNA
原核生物のDNAとは
原核生物が持っているDNAを原核生物DNAと呼びます。
原核生物のDNAは、バクテリアの細胞質内に存在します。
原核生物のDNAの中には、円形のプラスミドとして存在し、付加的な情報を持っているものがあります。
つまり、原核生物DNAは核膜を包んでいないのです。
原核生物のDNAは、1本の円形の染色体に詰まっています。
細胞質内のヌクレオイドと呼ばれる領域に存在する。
ヌクレオイド関連タンパク質は、原核生物の染色体がヌクレオイドにパッケージされるのに関与しています。
原核生物のDNAがループ状の構造を形成するのを助ける。
原核生物のDNAの大きさは、種によって異なりますが、約16万から1220万塩基対です。
原核生物のDNAには、少数の遺伝子が含まれている。
機能的に関連する遺伝子はオペロンに組織化されている。
原核生物のDNAは遺伝子が豊富なため、非機能的なDNAの量は少なくなっています。
原核生物のDNAの複製は比較的簡単です。
原核生物の染色体には、DNA複製の開始が行われる複製起点が1つだけあります。
そのため、複製中に1つの複製フォークとバブルが形成される。
原核生物の複製の速度は比較的速く、1秒間に2000ヌクレオチドが複製されます。
DNAの複製に関与する酵素はDNAポリメラーゼであり、これには7種類の酵素ファミリーがあります。
7つのDNAポリメラーゼファミリーのうち、原核生物と真核生物は3つのDNAポリメラーゼファミリーを共有しています。
DNAポリメラーゼCファミリーは原核生物にしか含まれていません。
Pol IIIはDNAポリメラーゼファミリーCに属し、複製を行うDNAポリメラーゼです。
：図1 細菌のDNA
真核生物のDNAとは
真核生物が持っているDNAを真核生物DNAと呼びます。
真核生物のDNAは、真核生物の細胞の核の中にあります。
葉緑体やミトコンドリアなどの小器官にも真核生物のDNAは存在します。
真核生物のDNAは核膜に包まれている。
真核生物のDNAは、いくつかの線状の染色体に組織化されている。
ヒストンは、真核生物の染色体を核の中でパッケージングするのに関与するタンパク質です。
真核生物の染色体は、密に巻かれ、密集しているのが特徴です。
真核生物の染色体は、多数の塩基対から構成されている。
真核生物のDNAは、そのほとんどが数本のゲノムのコピーから構成されている。
ヒトのゲノムの大きさは約29億塩基対で、23本の相同染色体に配列されている。
真核生物の遺伝子は、1つのタンパク質にコードされている。
複数のタンパク質は、転写後の修飾の際にエクソンの代替スプライシングによって実現することができる。
真核生物のDNAの遺伝子密度は低い。
従って、真核生物のDNAでは、非機能的なDNAの量が多い。
真核生物のDNA複製は、複数の複製起点を介して行われる。
真核生物では、複製の速度は1秒間に100ヌクレオチドと遅い。
真核生物のDNA複製には、複数のタンパク質サブユニットが関与している。
DNAポリメラーゼファミリーは、Pol β、Pol σ、Pol λ、Pol μなどのX、テロメラーゼなどの末端転移酵素やRTが真核生物に特別に含まれている。
図2: 真核生物のDNA
原核生物と真核生物のDNAの違い
所在地
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは、円形プラスミドと同様に原核細胞の細胞質内に存在する。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、細胞の核、葉緑体内、ミトコンドリア内に存在する。
オルガネラDNA
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは、オルガネラ内には存在しない。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、葉緑体やミトコンドリアの中にも含まれています。
サイズ
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは0.1pg以下です。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、通常1pg以上とサイズが大きい。
GC/ATコンテンツ
原核生物のDNA。
GC含量はAT含量より多い。
真核生物のDNA。
AT含量が4xGC含量より多い。
コピー枚数
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは、ゲノムの1コピーで構成されている。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、1つ以上のゲノムのコピーから構成されています。
遺伝子数
原核生物のDNA。
原核生物のDNAには、少数の遺伝子が含まれている。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAには、多数の遺伝子が含まれています。
染色体数
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは、1本の染色体にまとまっている。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、多数の染色体から構成されています。
ヒストン
原核生物のDNA。
原核生物のDNAには、ヒストンは含まれていません。
真核生物のDNA。
核の中にある真核生物のDNAは、ヒストンで満たされている。
円形/リニア
原核生物のDNA。
原核生物のDNAは円形です。
従って、末端はない。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは線状であり、2つの末端を含む。
イントロン
原核生物DNA：イントロンは存在しない。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、コーディング領域の配列を中断してイントロンが存在する。
非機能性DNA
原核生物のDNA。
原核生物のDNAには、機能しないDNAが少ない。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAには、より多くの非機能的なDNAが含まれています。
トランスポゾン
原核生物のDNA。
原核生物のDNAにはトランスポゾンがない。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは、トランスポゾンで構成されている。
DNA複製
原核生物のDNA 原核生物のDNAは、細胞質で複製される。
真核生物のDNA。
真核生物のDNAは核の中で複製される。
レプリケーションの起源
原核生物のDNA。
原核生物の染色体には、複製起点が1つ存在する。
真核生物のDNA。
真核生物の染色体には、多くの複製起点が存在する。
効率性
原核生物のDNA 原核生物のDNAは複製が速く、1秒間に2000個のヌクレオチドが付加される。
真核生物のDNA。
真核生物のDNA複製は遅く、1秒間に100個のヌクレオチドが付加される。
結論
原核生物と真核生物のDNAは、原核生物と真核生物の発生、機能、生殖に必要な遺伝情報の担い手である。
原核生物と真核生物のDNAの主な違いは、その量、情報量、パッキング、複製です。
原核生物のDNAは細胞質内に存在し、真核生物のDNAは核膜に囲まれた核内に存在します。
原核生物のDNAは1本の円形染色体、真核生物のDNAは数本の線状染色体として組織化されています。
真核生物のDNAの量は原核生物のDNAより多い。
真核生物DNAにもゲノムのコピーが複数存在する。
原核生物のDNAも真核生物のDNAも同じように複製が行われるが、原核生物のDNAの複製は比較的単純です。
原核生物も真核生物もDNAポリメラーゼを持っており、DNAの複製と修復を行うことができる。
真核生物はテロメラーゼや末端移行酵素も持っています。
“List Ways in which Prokaryotic and Eukaryotic DNA Differ” （原核生物と真核生物のDNAの違いを挙げてください）。
List Ways in which Prokaryotic and Eukaryotic DNA Differ｜Education – Seattle PI. シアトルPI、21 1月2014。
