Was ist der Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen?

Das Hauptunterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen chromosomen ist, dass die prokaryotische Chromosomen sind kurze, zirkuläre DNA-Moleküle, während die eukaryontischen Chromosomen lange, lineare Moleküle sind. Darüber hinaus treten prokaryotische Chromosomen im Zytoplasma auf, während eukaryotische Chromosomen im Zellkern vorkommen. Außerdem enthalten Prokaryoten ein einzelnes Chromosom pro Zelle, während die Anzahl der Chromosomen in Eukaryoten von der Spezies abhängt. 

Prokaryotische und eukaryotische Chromosomen sind zwei Organisationen zellulärer DNA, die in die Zelle gepackt werden. Doppelsträngige DNA macht beide Arten von Chromosomen aus.  

Wichtige Bereiche 

1. Was sind prokaryotische Chromosomen?
     - Definition, Struktur, Rolle
2. Was sind eukaryotische Chromosomen?
     - Definition, Struktur, Rolle
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe 

Chromosomenstruktur, eukaryotische Chromosomen, Verpackung, Prokaryotische Chromosomen, Menge, Replikation

Was sind prokaryotische Chromosomen?  

Prokaryotische Chromosomen sind das genetische Material von Prokaryoten. Sie machen zusammen mit der Plasmid-DNA den gesamten DNA-Pool in Prokaryoten aus. In Prokaryoten kommt pro Zelle auch nur ein einziges Chromosom vor. Es ist ein kovalent geschlossenes zirkuläres DNA-Molekül (cccDNA). Darüber hinaus kann die Größe eines prokaryotischen Chromosoms zwischen 0,16 und 12,2 Millionen Basenpaaren variieren. Außerdem ist dieses DNA-Molekül nicht von Kernmembranen eingeschlossen, und das Nukleoid ist sein zytoplasmatischer Ort. Darüber hinaus helfen die Nukleoid-assoziierten Proteine ​​prokaryotischen Chromosomen, Schleifenstrukturen für das Packen zu bilden. 

Abbildung 1: Prokaryontisches Chromosom während der Zellteilung

Die Gene der prokaryotischen Chromosomen treten in Einheiten auf, die als Operonen bezeichnet werden. Jedes Operon enthält funktionell verwandte Gene, die zusammen exprimiert werden. Außerdem ist die DNA-Replikation in Prokaryoten ein relativ einfacher Prozess, der zu Beginn der Zellteilung stattfindet. Da das zirkulare Chromosom einen einzigen Replikationsursprung hat, bildet es hier eine einzige Replikationsgabel und -blase. Die Geschwindigkeit der prokaryotischen DNA-Replikation beträgt 2000 Basenpaare für eine Sekunde. 

Was sind eukaryotische Chromosomen?  

Eukaryotische Chromosomen sind das genetische Material von Eukaryoten. Diese Chromosomen sind vollständig von zwei Kernmembranen eingeschlossen und bilden eine Organelle, den sogenannten Kern. Eine einzelne Zelle umfasst auch 10-50 Chromosomen. Das menschliche Genom besteht beispielsweise aus 46 Chromosomen. Und diese Chromosomen sind lineare Moleküle. Darüber hinaus beträgt die Größe des menschlichen Genoms etwa 3 Milliarden Basenpaare. Und das Zentrum des Chromosoms ist das Zentromer, während die beiden Enden Telomere sind. Darüber hinaus sind Histone die Art von Proteinen, die mit eukaryotischer DNA für dichtes Packen verbunden sind, indem enge Wicklungen gebildet werden.  

Abbildung 2: Eukaryotische Chromosomenstruktur

Die eukaryotische DNA-Replikation ist ein komplexer Prozess, bei dem mehrere Proteinuntereinheiten verwendet werden. Jedes eukaryotische Chromosom enthält mehrere Replikationsursprünge. Daher werden mehrfache Replikationsgabeln und -blasen pro Chromosom gebildet. Darüber hinaus ist der Prozess langsam und seine Geschwindigkeit beträgt nur 100 Basenpaare pro Sekunde.  

Ähnlichkeiten zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen 

• Prokaryotische und eukaryotische Chromosomen sind zwei DNA-Anordnungen innerhalb der Zelle. 
• Sowohl die strukturelle Organisation als auch die chemische Zusammensetzung der DNA sind in beiden Chromosomentypen ähnlich.  
• Negativ geladene DNA interagiert hier mit verschiedenen positiv geladenen Proteinen, die beim Packen von DNA helfen. 
• Sie ermöglichen auch die Genexpression, die durch Transkription und Translation genetischer Informationen in Chromosomen erfolgt.  
• Außerdem unterliegen beide Arten von chromosomaler DNA einer DNA-Methylierung zur strukturellen Regulation der Genexpression.  

Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen 

Definition 

Prokaryotische Chromosomen beziehen sich auf die doppelsträngige zirkuläre DNA in Prokaryoten, während sich eukaryotische Chromosomen auf die langen DNA-Stränge beziehen, die genetische Informationen in Eukaryoten enthalten.

Nummer 

Ein einzelnes Chromosom bildet prokaryotische Chromosomen, während mehrere Chromosomen eukaryotische Chromosomen bilden. Dies ist ein Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen.

Auftreten 

Ein weiterer Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen besteht darin, dass die prokaryotischen Chromosomen im Nukleoid vorkommen, während die eukaryontischen Chromosomen im Inneren des Kerns auftreten.  

Homologe Chromosomen 

Darüber hinaus sind prokaryotische Genome haploid; daher treten keine homologen Chromosomen in ihnen auf, während eukaryotische Chromosomen oft ein Paar homologer Chromosomen aufweisen. 

Anbindung an das Zytoplasma 

Ein weiterer Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen besteht darin, dass die prokaryotischen Chromosomen von innen an das Zytoplasma gebunden werden, während eukaryotische Chromosomen keinen Kontakt mit dem Zytoplasma haben.  

Allgemeine Struktur 

Prokaryotische Chromosomen sind kurze, zirkuläre DNA-Moleküle, während eukaryotische Chromosomen lange, lineare DNA-Moleküle sind. Der Hauptunterschied zwischen prokaryotischen und eukaryontischen Chromosomen ist diese Struktur.

Telomere / Zentromere 

Außerdem fehlt prokaryotischen Chromosomen Telomere und Zentromere, während eukaryotische Chromosomen Telomere und Zentromere aufweisen.    

Assoziation mit Proteinen 

Prokaryotische Chromosomen assoziieren mit Nukleoid-assoziierten Proteinen, die ihnen beim Packen helfen, während eukaryotische Chromosomen spezielle Strukturen bilden, die als Nucleosomen bezeichnet werden, indem sie sich mit Histonen verbinden.  

DNA Replikation 

Die DNA-Replikation ist ein weiterer Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryontischen Chromosomen. Die prokaryotische DNA-Replikation erfolgt zu Beginn der Zellteilung, während die eukaryotische DNA-Replikation während der S-Phase des Zellzyklus erfolgt. 

Ursprung der Replikation 

Außerdem enthalten prokaryotische Chromosomen einen einzelnen Replikationsursprung pro Chromosom, während eukaryotische Chromosomen mehrere Replikationsursprünge pro Chromosom enthalten. 

Genstruktur 

Ein weiterer Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Chromosomen besteht darin, dass prokaryotische Gene in Operonen organisiert werden, während eukaryotische Gene als individuelle Strukturen reguliert werden. 

Anzahl der Proteine 

Prokaryotische Chromosomen kodieren für einige Proteine, während eukaryotische Chromosomen für eine große Anzahl von Proteinen kodieren.  

Genetische Rekombination 

Außerdem erreichen prokaryotische Chromosomen eine genetische Rekombination durch horizontalen Gentransfer, während eukaryotische Chromosomen eine genetische Rekombination durch Meiose und Fusion von Gameten erreichen. 

Fazit 

Prokaryotische Chromosomen sind kurze, zirkuläre DNA-Moleküle. Sie besitzen einen einzigen Replikationsursprung pro Chromosom. Auf der anderen Seite sind eukaryotische Chromosomen lange, lineare DNA-Moleküle. Sie sind dicht mit Histonproteinen gefüllt. Jedes eukaryotische Chromosom enthält mehrere Replikationsursprünge. Der Hauptunterschied zwischen prokaryotischen und eukaryontischen Chromosomen ist die Struktur, Menge, Verpackung und Replikation.

Referenz:

1. Kusminov, A., "Das prekäre prokaryotische Chromosom" Zeitschrift für Bakteriologie vol. 196,10 (2014): 1793–806. Hier verfügbar

Bildhöflichkeit:

1. "Abbildung 10 05 01" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia  
2. "Abbildung 10 01 03" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia