Ποια είναι η διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων

Η κύρια διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι ότι τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι  κοντά, κυκλικά μόρια DNA, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι μακριά, γραμμικά μόρια. Επιπλέον, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα εμφανίζονται στο κυτταρόπλασμα ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα εμφανίζονται μέσα στον πυρήνα. Επιπλέον, τα προκαρυωτικά περιέχουν ένα μόνο χρωμόσωμα ανά κύτταρο ενώ ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στους ευκαρυώτες εξαρτάται από το είδος.

Τα προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι δύο οργανώσεις κυτταρικού DNA για συσκευασία μέσα στο κύτταρο. Το δίκλωνο DNA αποτελεί και τους δύο τύπους χρωμοσωμάτων.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι τα Προκαρυωτικά Χρωμοσώματα
     – Ορισμός, δομή, ρόλος
2. Τι είναι τα Ευκαρυωτικά Χρωμοσώματα
     – Ορισμός, δομή, ρόλος
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Δομή χρωμοσωμάτων, Ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, Συσκευασία, Προκαρυωτικά χρωμοσώματα, Ποσότητα, Αντιγραφή

Τι είναι τα Προκαρυωτικά Χρωμοσώματα  

Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι το γενετικό υλικό των προκαρυωτών. Αποτελούν τη συνολική δεξαμενή DNA σε προκαρυώτες μαζί με το πλασμιδικό DNA. Επίσης, μόνο ένα μόνο χρωμόσωμα εμφανίζεται ανά κύτταρο σε προκαρυώτες. Είναι ένα ομοιοπολικά κλειστό κυκλικό μόριο DNA (cccDNA). Επιπλέον, το μέγεθος ενός προκαρυωτικού χρωμοσώματος μπορεί να ποικίλλει από 0,16-12,2 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Επιπλέον, αυτό το μόριο DNA δεν περικλείεται από πυρηνικές μεμβράνες και το νουκλεοειδές είναι η κυτταροπλασματική του θέση. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες που σχετίζονται με νουκλεοειδή βοηθούν τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα να σχηματίσουν δομές με βρόχο για συσσώρευση.

Εικόνα 1:Προκαρυωτικό χρωμόσωμα κατά την κυτταρική διαίρεση

Τα γονίδια των προκαρυωτικών χρωμοσωμάτων εμφανίζονται σε μονάδες που ονομάζονται οπερόνια. Κάθε οπερόνιο περιέχει λειτουργικά σχετιζόμενα γονίδια που εκφράζονται μαζί. Εξάλλου, η αντιγραφή του DNA σε προκαρυώτες είναι μια σχετικά απλή διαδικασία, η οποία συμβαίνει στην αρχή της κυτταρικής διαίρεσης. Εδώ, δεδομένου ότι το κυκλικό χρωμόσωμα έχει μια ενιαία αρχή αντιγραφής, σχηματίζει μια ενιαία διχάλα αντιγραφής και φυσαλίδα. Επίσης, η ταχύτητα αντιγραφής του προκαρυωτικού DNA είναι 2000 ζεύγη βάσεων για ένα δευτερόλεπτο.

Τι είναι τα Ευκαρυωτικά Χρωμοσώματα  

Τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι το γενετικό υλικό των ευκαρυωτών. Αυτά τα χρωμοσώματα περικλείονται πλήρως από δύο πυρηνικές μεμβράνες, σχηματίζοντας ένα οργανίδιο που ονομάζεται πυρήνας. Επίσης, ένα μεμονωμένο κύτταρο περιλαμβάνει 10-50 χρωμοσώματα. Για παράδειγμα, το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από 46 χρωμοσώματα. Και, αυτά τα χρωμοσώματα είναι γραμμικά μόρια. Επιπλέον, το μέγεθος του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι περίπου 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Και, το κέντρο του χρωμοσώματος είναι το κεντρομερές ενώ τα δύο άκρα είναι τελομερή. Επιπλέον, οι ιστόνες είναι ο τύπος πρωτεϊνών που σχετίζονται με το ευκαρυωτικό DNA για πυκνή συσσώρευση σχηματίζοντας σφιχτά πηνία.

Εικόνα 2:Δομή Ευκαρυωτικού Χρωμοσώματος

Ο αναδιπλασιασμός του ευκαρυωτικού DNA είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, η οποία χρησιμοποιεί πολλαπλές υπομονάδες πρωτεΐνης. Κάθε ευκαρυωτικό χρωμόσωμα περιέχει πολλαπλές πηγές αντιγραφής. Ως εκ τούτου, σχηματίζονται πολλαπλές διχάλες και φυσαλίδες αντιγραφής ανά χρωμόσωμα. Επιπλέον, η διαδικασία είναι αργή και ο ρυθμός της είναι μόνο 100 ζεύγη βάσεων ανά δευτερόλεπτο.

Ομοιότητες μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων 

• Τα προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι δύο διατάξεις DNA μέσα στο κύτταρο.
• Τόσο η δομική οργάνωση όσο και η χημική σύνθεση του DNA είναι παρόμοια και στους δύο τύπους χρωμοσωμάτων.
• Εδώ, το αρνητικά φορτισμένο DNA αλληλεπιδρά με διάφορες θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες, οι οποίες βοηθούν στη συσσώρευση του DNA.
• Επίσης, επιτρέπουν την έκφραση γονιδίων, η οποία λαμβάνει χώρα μέσω της μεταγραφής και της μετάφρασης γενετικών πληροφοριών στα χρωμοσώματα.
• Επιπλέον, και οι δύο τύποι χρωμοσωμικού DNA υφίστανται μεθυλίωση DNA για τη δομική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης.

Διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων 

Ορισμός 

Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα αναφέρονται στο δίκλωνο κυκλικό DNA σε προκαρυώτες, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα αναφέρονται στις μακριές έλικες του DNA που περιέχουν γενετικές πληροφορίες στους ευκαρυώτες.

Αριθμός 

Ένα μεμονωμένο χρωμόσωμα αποτελείται από προκαρυωτικά χρωμοσώματα ενώ πολλά χρωμοσώματα αποτελούν ευκαρυωτικά χρωμοσώματα. Αυτή είναι μια διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων.

Εμφάνιση 

Μια άλλη διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι ότι τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα εμφανίζονται στο νουκλεοειδές ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα βρίσκονται μέσα στον πυρήνα.

Ομόλογα χρωμοσώματα 

Επιπλέον, τα προκαρυωτικά γονιδιώματα είναι απλοειδή. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχουν ομόλογα χρωμοσώματα σε αυτά, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα έχουν συχνά ένα ομόλογο χρωμόσωμα ζευγαρώματος.

Σύνδεση στο κυτταρόπλασμα 

Μια ακόμη διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι ότι τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα συνδέονται στο κυτταρόπλασμα από μέσα, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα δεν έχουν επαφή με το κυτταρόπλασμα.

Γενική δομή 

Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι μικρά, κυκλικά μόρια DNA, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι μακρά, γραμμικά μόρια DNA. Η κύρια διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι αυτή η δομή.

Τελομερή/Κεντρομερή 

Επιπλέον, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα στερούνται τελομερών και κεντρομερών ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα έχουν τελομερή και κεντρομερή.

Συσχετισμός με πρωτεΐνες 

Επίσης, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα συνδέονται με πρωτεΐνες που σχετίζονται με νουκλεοειδή, οι οποίες τα βοηθούν να συσσωρεύονται ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα σχηματίζουν ειδικές δομές που ονομάζονται νουκλεοσώματα συσχετιζόμενοι με ιστόνες.

Αντιγραφή DNA 

Η αντιγραφή DNA είναι μια άλλη διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων. Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα στην αρχή της κυτταρικής διαίρεσης ενώ η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα κατά τη φάση S του κυτταρικού κύκλου.

Προέλευση αντιγραφής 

Εξάλλου, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα περιέχουν μια ενιαία αρχή αντιγραφής ανά χρωμόσωμα, ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα περιέχουν πολλές απαρχές αντιγραφής ανά χρωμόσωμα.

Δομή γονιδίου 

Μια άλλη διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι ότι τα προκαρυωτικά γονίδια οργανώνονται σε οπερόνια ενώ τα ευκαρυωτικά γονίδια ρυθμίζονται ως μεμονωμένες δομές.

Αριθμός πρωτεϊνών 

Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα κωδικοποιούν λίγες πρωτεΐνες ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα κωδικοποιούν μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών.

Γενετικός ανασυνδυασμός 

Επιπλέον, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα επιτυγχάνουν γενετικό ανασυνδυασμό μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων ενώ τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα επιτυγχάνουν γενετικό ανασυνδυασμό μέσω μείωσης και σύντηξης γαμετών.

Συμπέρασμα 

Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι μικρά, κυκλικά μόρια DNA. Έχουν μια ενιαία αρχή αντιγραφής ανά χρωμόσωμα. Από την άλλη πλευρά, τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι μακρά, γραμμικά μόρια DNA. Είναι πυκνά γεμάτα με πρωτεΐνες ιστόνης. Κάθε ευκαρυωτικό χρωμόσωμα περιέχει πολλαπλές απαρχές αντιγραφής. Η κύρια διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων είναι η δομή, η ποσότητα, η συσκευασία και η αντιγραφή.

Αναφορά:

1. Kuzminov, A., "The precarious prokaryotic chromosome" Journal of bacteriology τόμ. 196,10 (2014):1793-806. Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Εικόνα 10 05 01" Από CNX OpenStax –  (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia  
2. "Εικόνα 10 01 03" Από CNX OpenStax –  (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia