Principal diferença - DNA mitocondrial vs DNA nuclear

O DNA mitocondrial e o DNA nuclear contribuem para a composição genética da célula. O DNA mitocondrial (mtDNA) é um DNA circular de fita dupla encontrado dentro da mitocôndria. Ele codifica proteínas e RNAs funcionais exigidos pelas mitocôndrias. Mas, algumas proteínas, que são codificadas pelo DNA nuclear, são importadas do citosol. O DNA nuclear (nDNA) é composto por vários cromossomos lineares, que codificam quase todas as proteínas exigidas pela célula. O DNA mitocondrial é curto em comparação com o DNA nuclear. o principal diferença entre o DNA mitocondrial e o DNA nuclear é que DNA mitocondrial é codificado para a informação genética exigida pela mitocôndria enquanto que DNA nuclear é codificado para a informação genética exigida por toda a célula.

Este artigo explica,

1. O que é DNA mitocondrial - Definição, Estrutura e Composição, Função 2. O que é DNA nuclear - Definição, Estrutura e Composição, Função 3. Qual é a diferença entre DNA mitocondrial e DNA nuclear

O que é DNA mitocondrial

A mitocôndria está envolvida na produção de energia celular por meio da fosforilação oxidativa. Dentro da mitocôndria, seu próprio genoma é encontrado; isso é chamado de DNA mitocondrial (mtDNA) O mtDNA é composto por uma molécula de DNA circular de fita dupla, que é organizada em um único cromossomo. Uma única mitocôndria consiste em dezenas de cópias do mtDNA. A mitocôndria consiste em várias moléculas de mtDNA. Uma única célula pode conter mais de 100 mitocôndrias. Portanto, por célula, mais de 1.000 cópias de mtDNA podem ser encontradas. O número de cópias de mtDNA por célula depende do número de cópias de mtDNA por mitocôndria, bem como do tamanho e do número de mitocôndrias por célula. É composto por cerca de 0,25% da composição genética da célula. O DNA na mitocôndria é mostrado na figura 1.

Figura 1: DNA na mitocôndria

Trinta e sete genes são encontrados codificados no mtDNA. Esses genes são codificados pelas proteínas exigidas pelas funções dentro das mitocôndrias, bem como pelos tRNAs e rRNAs exigidos pelas mitocôndrias, especialmente para a síntese de proteínas. DNA e RNA polimerases mitocondriais são encontrados localizados na mitocôndria. Os polipeptídeos sintetizados dentro das mitocôndrias são subunidades, que formam os complexos multiméricos usados ​​na síntese de ATP ou no transporte de elétrons. O mtDNA é replicado independentemente do DNA nuclear, dependendo da necessidade de energia da célula.

Na levedura, a herança das mitocôndrias é biparental. O mtDNA consiste em uma linhagem materna de herança em humanos. Pouco ou nenhum citoplasma é contribuído para o zigoto pelos espermatozoides em mamíferos. Portanto, no embrião, quase todas as mitocôndrias são derivadas do óvulo. Nas plantas, a herança do mtDNA é a mesma que nos mamíferos. Portanto, as doenças associadas ao mtDNA são adquiridas pela herança materna. O mtDNA é mais suscetível a mutações quando comparado ao DNA nuclear. Mutações sem sentido no mtDNA causam neuropatia óptica hereditária de Leber. Grandes deleções no mtDNA causam a síndrome de Kearns-Sayre e oftalmoplegia externa progressiva crônica. O mtDNA circular é mostrado na figura 2.

Figura 2: DNA mitocondrial

O que é DNA nuclear

O DNA que compõe o genoma da célula é conhecido como DNA nuclear (nDNA) O nDNA está localizado no núcleo de uma célula eucariótica. É composto por 99,75% da composição genética total de uma célula. O nDNA ou o genoma de uma célula eucariótica é organizado em vários cromossomos lineares, que são encontrados compactamente compactados dentro do núcleo. Os corpos humanos consistem em 46 cromossomos individuais. Às vezes, o nDNA existe em várias cópias. O número de cópias do nDNA no genoma é descrito pelo termo ploidia. As células somáticas humanas são diplóides, contendo duas cópias do nDNA, chamadas de cromossomos homólogos. Os gametas são encontrados haplóides em humanos.

O tamanho do genoma humano é de 3,3 bilhões de pares de bases. O nDNA humano é composto de 20.000 a 25.000 genes, incluindo os genes encontrados no mtDNA. Esses genes são codificados para quase todos os caracteres exibidos pelo organismo. Eles carregam informações para o crescimento, desenvolvimento e reprodução. Os genes são expressos em proteínas de acordo com o código genético universal por meio da transcrição e tradução. O nDNA é replicado apenas durante a fase S do ciclo celular. A organização do nDNA é mostrada na figura 3.

Figura 3: Organização do DNA nuclear

A herança do nDNA é biparental. Cada uma das duas cópias do genoma humano é herdada de um dos pais, seja da mãe ou do pai. O nDNA contém grandes variações das características que exibem devido à presença de vários alelos por um determinado gene. Portanto, o nDNA é usado em testes de paternidade para descobrir qual organismo filho pertence a qual pai em humanos. Por outro lado, a herança de doenças também é característica dos pais. O nDNA é menos sujeito a mutações. Exemplos de doenças genéticas no genoma humano são fibrose cística, anemia falciforme, hemocromatose e doença de Huntington. A herança de nDNA e mtDNA é mostrada na figura 4.

Figura 4: Herança de nDNA e mtDNA

Diferença entre DNA mitocondrial e DNA nuclear

Contente

DNA mitocondrial: mtDNA consiste no genoma mitocondrial.

DNA nuclear: O nDNA consiste no genoma da célula, incluindo o DNA mitocondrial.

Estrutura do DNA

DNA mitocondrial: O mtDNA é de fita dupla e circular.

DNA nuclear: O nDNA é de fita dupla e linear.

Número de cromossomos

DNA mitocondrial: O mtDNA é organizado em um único cromossomo.

DNA nuclear: O nDNA é organizado em vários cromossomos. Por exemplo, o nDNA humano é organizado em 46 cromossomos.

Composição

DNA mitocondrial: O mtDNA é composto por 0,25% da composição genética da célula em células animais.

DNA nuclear: O nDNA é composto por 99,75% da composição genética da célula em células animais.

Gabinete

DNA mitocondrial: O mtDNA não é delimitado pelo envelope nuclear.

DNA nuclear: O nDNA é delimitado pelo núcleo.

Localização

DNA mitocondrial: O mtDNA está flutuando livremente na matriz mitocondrial.

DNA nuclear: O nDNA é encontrado na matriz nuclear, fixado ao envelope nuclear.

Tamanho do Genoma

DNA mitocondrial: O tamanho do mtDNA é de 16.569 pares de bases.

DNA nuclear: O tamanho do nDNA é de 3,3 bilhões de pares de bases.

Proteínas Histonas

DNA mitocondrial: O mtDNA não é empacotado com proteínas histonas.

DNA nuclear: O nDNA é compactado com proteínas histonas.

Número de cópias

DNA mitocondrial: Mais de 1.000 cópias do mtDNA podem ser encontradas por célula.

DNA nuclear: O número de cópias de nDNA por célula somática pode diferir dependendo da espécie. As células somáticas humanas contêm duas cópias de nDNA.

Número de Genes

DNA mitocondrial: O mtDNA consiste em 37 genes, codificando 13 proteínas, 22 tRNAs e 2 rRNAs.

DNA nuclear: O nDNA consiste em 20.000-25.000 genes, incluindo três genes mt.

Os tRNAs e rRNAs

DNA mitocondrial: mtDNA codifica todo e qualquer tRNA e rRNA requeridos pela mitocôndria.

DNA nuclear: O nDNA codifica todo e qualquer tRNA e rRNA requeridos pelos processos no citoplasma.

Autonomia

DNA mitocondrial: O mtDNA codifica para a maioria das proteínas, que são exigidas pelas mitocôndrias. Porém, algumas proteínas exigidas pelas mitocôndrias são codificadas pelo nDNA. Portanto, as mitocôndrias são organelas semiautônomas.

DNA nuclear: O nDNA codifica cada proteína exigida pela célula.

Regiões não codificantes

DNA mitocondrial: O mtDNA não possui regiões de DNA não codificantes como os íntrons.

DNA nuclear: O nDNA contém regiões não codificantes de DNA, como íntrons e regiões não traduzidas.

Código genético

DNA mitocondrial: A maioria dos códons no mtDNA não segue o código genético universal.

DNA nuclear: Os códons no nDNA seguem o código genético universal.

Replicação

DNA mitocondrial: O mtDNA é replicado independentemente do nDNA.

DNA nuclear: O nDNA é replicado apenas durante a fase S do ciclo celular.

Transcrição

DNA mitocondrial: Os genes codificados pelo mtDNA são policistrônicos.

DNA nuclear: Os genes codificados pelo nDNA são monocistrônicos.

Herança

DNA mitocondrial: O mtDNA é herdado pela mãe.

DNA nuclear: O nDNA é herdado igualmente de ambos os pais.

Recombinação

DNA mitocondrial: O mtDNA é herdado da mãe para a prole sem alteração.

DNA nuclear: O nDNA é organizado por recombinação durante a transferência para a prole.

Contribuição para a aptidão do indivíduo

DNA mitocondrial: mtDNA tem uma contribuição menor para a aptidão do indivíduo entre a população.

DNA nuclear: O nDNA tem uma grande contribuição para a aptidão do indivíduo na população.

Taxa de mutações

DNA mitocondrial: A taxa de mutações no mtDNA é comparativamente alta.

DNA nuclear: A taxa de mutações no nDNA é baixa.

Identificação de Indivíduos

DNA mitocondrial: O mtDNA também pode ser usado na identificação de indivíduos.

DNA nuclear: O nDNA é usado para testes de paternidade.

Distúrbios genéticos

DNA mitocondrial: Neuropatia óptica hereditária de Leber, síndrome de Kearns-Sayre e oftalmoplegia externa progressiva crônica são os exemplos de doenças genéticas causadas pelas mutações do mtDNA.

DNA nuclear: A fibrose cística, a anemia falciforme, a hemocromatose e a doença de Huntington são exemplos de doenças genéticas causadas pelas mutações no nDNA.

Conclusão

O DNA nuclear, junto com o DNA mitocondrial, contribui para a composição genética das células animais. As células vegetais também contêm DNA de cloroplasto em suas células. O nDNA consiste no genoma da célula e o mtDNA consiste no genoma mitocondrial. O nDNA contém genes, que codificam todas as características exibidas pelo organismo. O mtDNA também está incluído no nDNA. O nDNA consiste em mais de 20.000 genes. As proteínas codificadas por esses genes são responsáveis ​​pelos traços fenotípicos do organismo. O mtDNA é codificado para 37 genes juntamente com os tRNAs e rRNAs exigidos pelas funções da mitocôndria. Portanto, a principal diferença entre o DNA mitocondrial e o DNA nuclear é seu conteúdo.

Referência: 1. Lodish, Harvey. “DNAs de organelas.” Molecular Cell Biology. 4ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1970. Web. 28 de março de 2017. 2. Cooper, Geoffrey M. “Mitochondria.” The Cell: A Molecular Approach. 2ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1970. Web. 28 de março de 2017. 3. Brown, Terence A. “The Human Genome.” Genomas. 2ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1970. Web. 28 de março de 2017. 4. Alberts, Bruce. “A Estrutura e Função do DNA.” Biologia molecular da célula. 4ª edição. Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA, 01 de janeiro de 1970. Web. 28 de março de 2017. 5. Stöppler, MD Melissa Conrad. “Lista de doenças genéticas: definições, tipos e exemplos.” MedicineNet. N.p., n.d. Rede. 28 de março de 2017.

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