Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γραμμικού και κυκλικού DNA

Η κύρια διαφορά μεταξύ γραμμικού και κυκλικού DNA είναι ότι το γραμμικό DNA αποτελείται από δύο άκρα σε κάθε πλευρά, ενώ το κυκλικό DNA δεν έχει άκρο. Επιπλέον, το γενετικό υλικό στον πυρήνα των ευκαρυωτικών είναι γραμμικό DNA ενώ το γενετικό υλικό των προκαρυωτικών, καθώς και το mtDNA και το cpDNA, είναι κυκλικό DNA. Εκτός από αυτά, στα πλασμίδια, κάποιο DNA είναι γραμμικό ενώ το υπερτυλιγμένο πλασμιδικό DNA είναι κυκλικό.

Το γραμμικό και το κυκλικό DNA είναι δύο δομές του DNA. Γενικά, το DNA είναι ο τύπος νουκλεϊκού οξέος που αποθηκεύει γενετικές πληροφορίες τόσο των ευκαρυωτών όσο και των προκαρυωτών.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι το Γραμμικό DNA
      – Ορισμός, δομή, εμφάνιση
2. Τι είναι το κυκλικό DNA
      – Ορισμός, δομή, εμφάνιση
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ γραμμικού και κυκλικού DNA
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γραμμικού και κυκλικού DNA
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Κυκλικό DNA, Ευκαρυώτες, Γραμμικό DNA, Προκαρυώτες, Τελομερή

Τι είναι το Γραμμικό DNA 

Το γραμμικό DNA είναι το DNA με δύο άκρα σε κάθε πλευρά του μορίου DNA. Γενικά, αυτός ο τύπος DNA εμφανίζεται με τη μορφή ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων. Εμφανίζονται μέσα στον πυρήνα. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα του ευκαρυωτικού DNA είναι το μεγάλο τους μέγεθος. Γενικά, οι ευκαρυώτες είναι πολύπλοκοι οργανισμοί σε σύγκριση με τους προκαρυώτες. Επομένως, τα γονιδιώματά τους είναι επίσης μεγάλα. Για παράδειγμα, το μέγεθος του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι 2,9 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Επιπλέον, αυτό το DNA είναι διατεταγμένο σε 23 ομόλογα ζεύγη χρωμοσωμάτων. Έτσι, το γραμμικό DNA στα χρωμοσώματα των ευκαρυωτών πρέπει να υποστεί σφιχτή περιέλιξη και πυκνή συσσώρευση.

Εικόνα 1:Ευκαρυωτικά χρωμοσώματα

Επιπλέον, η παρουσία γραμμικών χρωμοσωμάτων καθιστά εύκολη τη μεταγραφή μεγάλων γονιδιωμάτων. Οφείλεται στη δυσκολία ξετύλιξης μεγάλων κυκλικών χρωμοσωμάτων λόγω της τάσης στρέψης. Ωστόσο, το κύριο μειονέκτημα της παρουσίας μεγάλου γραμμικού DNA είναι τα τελομερή ή τα τερματικά άκρα, τα οποία είναι ασταθή και πιο επιρρεπή σε μεταλλάξεις. Επιπλέον, τα άκρα των γραμμικών χρωμοσωμάτων δεν υφίστανται πλήρη αντιγραφή, οδηγώντας σε απώλεια DNA από τα άκρα. Ωστόσο, τα γραμμικά χρωμοσώματα μπορούν να μετατραπούν σε κυκλικό DNA αφαιρώντας όλα τα τελομερή άκρα.

Τι είναι το Circular DNA 

Το κυκλικό DNA είναι ο τύπος DNA χωρίς άκρα. Βασικά, το γονιδίωμα των προκαρυωτικών είναι ένα μόνο χρωμόσωμα, το οποίο είναι ένα ομοιοπολικά κλειστό κυκλικό μόριο DNA. Σε αντίθεση με τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, το γονιδίωμα ή το μοναδικό χρωμόσωμα των προκαρυωτών είναι μικρό σε μέγεθος. Στα βακτήρια, το μέγεθος του γονιδιώματος είναι περίπου 10 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Λόγω του μικρού τους μεγέθους, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα δεν υφίστανται συσσώρευση. Αν και είναι κυκλικά, λόγω του μικρού τους μεγέθους, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα μπορούν εύκολα να υποστούν μεταγραφή. Εκτός από αυτά, τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα δεν αντιμετωπίζουν πρόβλημα τελικής αντιγραφής λόγω του κυκλικού τους σχήματος.

Εικόνα 2:Κυκλικό DNA
1. Χρωμόσωμα, 2. Πλασμίδια 

Επιπλέον, όπως και η γραμμική μετατροπή του DNA σε κυκλικό DNA, το ίδιο το κυκλικό DNA μπορεί να υποστεί γραμμικοποίηση. Ωστόσο, τα προκαρυωτικά με τη μετατροπή του κυκλικού DNA σε γραμμικό DNA εξακολουθούν να είναι βιώσιμα. Είναι σημαντικό, προκαρυώτες όπως  Borrelia burgdorferi  h γραμμικά χρωμοσώματα ave. Τόσο το μιτοχονδριακό όσο και το DNA του χλωροπλάστη είναι μεμονωμένα κυκλικά μόρια. Γενικά, τα γονίδια και στα δύο γονιδιώματα κωδικοποιούν κυρίως ένζυμα. Αντίθετα, τα πλασμίδια είναι ένας άλλος τύπος κυκλικού DNA, που εμφανίζεται κυρίως στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτών. Κατά την ηλεκτροφόρηση γέλης, εμφανίζονται σε τρεις μορφές:υπερτυλιγμένα, που είναι κυκλικά, ανοιχτά κυκλικά και γραμμικά.

Similarities Between Linear and Circular DNA  

• Το γραμμικό και το κυκλικό DNA είναι δύο δομές του DNA.
• Αποτελούνται από νουκλεοτίδια DNA.
• Η κύρια λειτουργία και των δύο τύπων DNA είναι να αποθηκεύουν γενετικές πληροφορίες ενώ υποβάλλονται σε μεταγραφή και μετάφραση για να παράγουν τα γονιδιακά τους προϊόντα.
• Τα πλασμίδια μπορούν να εμφανιστούν τόσο γραμμικά όσο και κυκλικά τύπους.

Διαφορά μεταξύ Γραμμικού και Κυκλικού DNA 

Ορισμός 

Το γραμμικό DNA αναφέρεται στο DNA με δύο άκρα ενώ το κυκλικό DNA αναφέρεται στο DNA χωρίς άκρα.

Παραδείγματα 

Το γενετικό υλικό στον πυρήνα των ευκαρυωτών είναι γραμμικό DNA, ενώ το γενετικό υλικό των προκαρυωτικών, καθώς και το mtDNA και το cpDNA, είναι κυκλικό DNA.

Εμφάνιση 

Το γραμμικό DNA εμφανίζεται αποκλειστικά μέσα στον πυρήνα ενώ το κυκλικό DNA στο κυτταρόπλασμα ή μέσα στα οργανίδια.

Μέγεθος DNA 

Γενικά, το γραμμικό DNA είναι μεγάλο σε μέγεθος ενώ το κυκλικό DNA είναι μικρό σε μέγεθος.

Οργανισμός 

Επιπλέον, το γραμμικό DNA υφίσταται σφιχτή περιέλιξη και πυκνή συσσώρευση μέσα στον πυρήνα, ενώ το κυκλικό DNA δεν υφίσταται συσσώρευση.

Ευκολία μεταγραφής 

Το γραμμικό DNA είναι εύκολο να μεταγραφεί ενώ το μεγάλο κυκλικό DNA είναι δύσκολο να μεταγραφεί λόγω της τάσης στρέψης που συμβαίνει κατά την εκτύλιξη του DNA.

Παρουσία Τελομερών 

Ενώ το γραμμικό DNA περιέχει τελομερή, το κυκλικό DNA δεν περιέχει τελομερή.

Τερματισμός προβλήματος αναπαραγωγής 

Επιπλέον, το γραμμικό DNA πρέπει να αντιμετωπίσει πρόβλημα αντιγραφής άκρου, ενώ το κυκλικό DNA δεν υφίσταται πρόβλημα τελικής αντιγραφής.

Στα πλασμίδια 

Στα πλασμίδια, κάποιο DNA είναι γραμμικό ενώ το υπερτυλιγμένο πλασμιδιακό DNA είναι κυκλικό.

Συμπέρασμα 

Το γραμμικό DNA είναι μια δομή DNA με δύο άκρα. Γενικά, τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι γραμμικά. Επιπλέον, αποτελούνται από μεγάλο αριθμό ζευγών βάσεων. Από την άλλη πλευρά, το κυκλικό DNA είναι το DNA χωρίς άκρα. Τα προκαρυωτικά χρωμοσώματα είναι κυκλικά, ενώ τα μιτοχονδριακά και χλωροπλαστικά DNA είναι επίσης κυκλικά. Ωστόσο, το κυκλικό DNA είναι μικρό σε μέγεθος. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ γραμμικού και κυκλικού DNA είναι η δομή του DNA.

Αναφορές:

1. «Γραμμικό χρωμόσωμα». Wikipedia, Ίδρυμα Wikimedia, 17 Ιουνίου 2019, Διαθέσιμο εδώ.
2. "Κυκλικό DNA." Κυκλικό DNA – Επισκόπηση | ScienceDirect Topics, Elsevier B.V., Διαθέσιμο εδώ.
3. "Ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης." Ηλεκτροφόρηση, Διατίθεται εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Chromosome" By File:Chromosome-upright.png (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia   
2. "Plasmid (αγγλικά)" Από χρήστη:Spaully στην αγγλική wikipedia – Δική εργασία (CC BY-SA 2.5) μέσω Commons Wikimedia