Unterschied zwischen linearer und zirkulärer DNA

Schlüsseldifferenz - linear gegen zirkuläre DNA
 

Desoxyribose-Nukleinsäure (DNA) ist die Hauptform, auf der die meisten Organismen ihre genetischen Informationen speichern. Daher sind die Struktur und Funktionen von DNA sehr vorteilhaft. DNA kann hauptsächlich in zwei Formen gefunden werden; die lineare Form und die Kreisform. Lineare DNA ist die im eukaryotischen Kern vorhandene DNA-Form und besteht aus zwei freien Enden. Zirkuläre DNA wird überwiegend in Prokaryoten gefunden, wohingegen die Mitochondrien, Chloroplasten und Plasmide auch zirkuläre DNA enthalten. Zirkuläre DNA wird im Zytoplasma der prokaryontischen Zelle, in Mitochondrien oder im Chloroplasten gefunden. Das Hauptunterschied zwischen der linearen und der zirkularen DNA liegt die strukturelle Konformation des Moleküls. Lineare DNA erreicht eine offene Konfiguration mit zwei freien Enden, während zirkuläre DNA eine geschlossene Konformation ohne freie Enden erreicht.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist lineare DNA?
3. Was ist zirkuläre DNA?
4. Ähnlichkeiten zwischen linearer und zirkulärer DNA
5. Side-by-Side-Vergleich - lineare und zirkuläre DNA in Tabellenform
6. Zusammenfassung

Was ist lineare DNA??

Lineare DNA ist in den eukaryotischen Genomen im Zellkern vorhanden. Die lineare DNA besteht aus zwei freien Enden und ist daher eine offene Struktur. Lineare DNA kann auf Agarosegelmedien isoliert und getrennt werden, obwohl aufgrund der Sperrigkeit der DNA ein Abstrich auf dem Gel beobachtet würde. Um gewünschte Fragmente linearer DNA zu isolieren und abzutrennen, kann die DNA unter Verwendung von Restriktionsendonucleasen geschnitten und dann in einem Gellauf beobachtet werden.

Abbildung 01: Lineare DNA

Der Replikationsprozess von linearer DNA ist ein sehr komplexer Prozess, da er viele Mechanismen umfasst. Die Replikation erfolgt bidirektional, wobei zwei Replikationsgabeln gebildet werden. Lineare DNA kann viele Ursprünge von Replikationsstellen enthalten, da die lineare DNA sehr lang und komplex ist. Das Replikationsverfahren wird fortgesetzt, bis die Terminierung nach dem Lösen des Endterminierungsproblems erfolgt, da lineare DNA aus Telomersequenzen besteht.

Was ist zirkuläre DNA??

Zirkuläre DNA ist eine konformationelle Anordnung von DNA, bei der sie eine geschlossene Struktur erreicht. Zirkuläre DNA hat keine eindeutigen Enden. In fast allen Prokaryonten findet man mit wenigen Ausnahmen zirkuläre DNA, in den Mitochondrien und im Chloroplasten der Eukaryonten sowie in Plasmiden. Die zirkuläre DNA befindet sich im Zellzytoplasma der Prokaryoten. Zirkuläre DNA kann in verschiedenen Formen vorliegen, einschließlich Supercoiled-Formen und genuteten kreisförmigen DNA-Formen. Wenn zirkuläre DNA durch Agarosegelelektrophorese isoliert und getrennt wird, können verschiedene Formen zirkularer DNA unterschiedliche Migrationseigenschaften auf dem Gel zeigen.

Plasmid-DNA, die auch als extrachromosomale zirkuläre DNA in einigen Mikroorganismen bezeichnet wird, hat auf den Gebieten der Molekularbiologie und der Gentechnik einen großen Nutzen gezeigt. Plasmide werden kommerziell synthetisiert und als Vektoren beim molekularen Klonieren verwendet. Einige Beispiele für Plasmidvektoren sind pBR322, pUC18.

Abbildung 02: Zirkuläre DNA

Die Replikation zirkulärer DNA ist im Vergleich zur linearen DNA sehr unterschiedlich. Während des Replikationsprozesses ist nur ein Replikationsursprung vorhanden, und aufgrund seiner zirkulären Natur kann die Replikation unidirektional unter Bildung einer einzelnen Replikationsgabel erfolgen.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen linearer und zirkulärer DNA??

• Sowohl lineare als auch zirkuläre DNA bestehen aus Desoxyribose-Nukleinsäuren, die Adenin-, Guanin-, Cytosin- und Thymin-Nukleotide enthalten.
• Sowohl lineare als auch zirkuläre DNA haben eine doppelsträngige helikale Struktur.
• Sowohl die lineare als auch die zirkuläre DNA bestimmen die genetischen Eigenschaften von Organismen.
• Sowohl lineare als auch zirkuläre DNA können mit Agarosegelelektrophoreseverfahren getrennt werden.
• Beide DNA-Formen können mit molekularen Techniken wie der Polymerase-Kettenreaktion amplifiziert werden.
• Sowohl lineare als auch zirkuläre DNA werden häufig in der DNA-basierten Diagnostik und bei Anwendungen in der Gentechnik verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen linearer und zirkulärer DNA??

Lineare und zirkuläre DNA
Lineare DNA ist die im eukaryotischen Kern vorhandene DNA-Form und besteht aus zwei freien Enden.	Zirkuläre DNA ist eine DNA mit einer geschlossenen Konformation, die im Cytoplasma der prokaryontischen Zelle, Mitochondrien oder Chloroplasten gefunden wird.
Verteilung
Lineare DNA wird im Kern von Eukaryoten gefunden.	Zirkuläre DNA wird im Zytoplasma gefunden.
Replikation
Die Replikation von linearer DNA hat viele Replikationsursprünge und ist ein komplexer Prozess.	Die Replikation zirkulärer DNA hat einen einzelnen Replikationsursprung und ist ein einfacher Prozess.

Zusammenfassung - Linear gegen zirkuläre DNA

Lineare und zirkuläre DNA sind die zwei Hauptformen für die Verteilung von DNA in eukaryontischen bzw. prokaryotischen Zellen. Lineare DNA wird im Kern von Eukaryoten gefunden und besteht aus zwei freien Enden und komplexen Sequenzen. Zirkuläre DNA wird in Prokaryoten und auch in Mitochondrien- und Chloroplasten-DNA mit geschlossener Konformation gefunden. Beide Formen der DNA werden in molekularbiologischen und gentechnischen Studien häufig verwendet. Dies ist der Unterschied zwischen linearer und zirkulärer DNA.

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Referenz:

1. "Eukaryotische DNA-Replikation". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 23. Januar 2018. Hier verfügbar  
2. „Zirkuläres bakterielles Chromosom“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16. Januar 2018. Hier verfügbar  

Bildhöflichkeit:

1.Chromosome'von Dietzel65 (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia  
2.'Mitochondriale DNA lg'By Nationales Institut für Humangenomforschung - National Institutes of Health. Nationales Institut für Humangenomforschung. „Glossar der genetischen Begriffe im Gespräch.“ 17. November 2016, (Public Domain) via Commons Wikimedia