Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA

Das Hauptunterschied zwischen Y DNA und mtDNA liegt das Y-DNA wird vom Vater geerbt, während die mtDNA von der Mutter geerbt wird. Darüber hinaus kommt Y-DNA im Kern vor, während mtDNA in den Mitochondrien vorkommt. Y-DNA ist auch ein Teil der genomischen DNA, jedoch nicht der mtDNA.

Y-DNA und mtDNA sind zwei Arten erblicher Materialien, die in fast allen Arten von Körperzellen vorkommen können. Wichtig ist, dass Y-DNA im Laufe der Generationen Mutationen durchmacht, aber mtDNA bleibt unverändert.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Y-DNA?
     - Definition, Struktur, Bedeutung
2. Was ist mtDNA?
     - Definition, Struktur, Bedeutung
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Y-DNA und mtDNA
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe

Genomische DNA, Erbmaterial, Vererbung, mtDNA, Mutation, Y-DNA

Was ist Y-DNA?

Y-DNA ist die DNA im Y-Chromosom von Männern. Es wird ausschließlich vom Vater an den Sohn weitergegeben. Dieses Y-Chromosom dient als das geschlechtsbestimmende Chromosom vieler Spezies, da das andere Geschlechtschromosom, das X-Chromosom, sowohl bei Männern als auch bei Frauen vorkommt. Im menschlichen Genom ist das Y-Chromosom das kleinste Chromosom und seine Größe beträgt etwa 60 Millionen Basenpaare. Das Y-Chromosom hat auch die geringste Anzahl von Genen unter den menschlichen Chromosomen. Darüber hinaus werden die Gene im Y-Chromosom hemizygot exprimiert, da unter normalen Bedingungen nur ein Y-Chromosom pro Genom auftritt. Das SYR Gen ist für die Entwicklung von Hoden verantwortlich.

Abbildung 1: Struktur des menschlichen Y-Chromosoms

Darüber hinaus ist die Rekombination zwischen dem Y-Chromosom und dem X-Chromosom schädlich, da es Y-Chromosomen ohne die notwendigen Gene erzeugen kann. Allerdings können nur die Spitzen dieser Chromosomen rekombinieren. Beispielsweise können mehrere Zellteilungen, die während der Produktion eines Spermas auftreten, eine hohe Mutationsrate verursachen. Darüber hinaus wird das Y-Chromosom als genetisches Ödland betrachtet, da es auf dem Weg ist, vollständig aus dem menschlichen Genom zu verschwinden. Seine Verlustrate beträgt 4,6 Gene pro Million Jahre. Im Laufe der Existenz hat es 1.393 von 1.438 ursprünglichen Genen verloren.

Was ist mtDNA?

mtDNA ist die mitochondriale DNA, die ausschließlich in den Mitochondrien vorkommt. Daher ist mtDNA nicht Teil der genomischen DNA. MtDNA ist im Allgemeinen ein kreisförmiges Molekül, das kovalent geschlossen ist. Die Größe der mtDNA ist auch im Vergleich zu den Chromosomen in der genomischen DNA sehr kurz. Es sind nur 37 Gene darin kodiert. Bei den meisten Arten wird mtDNA von der Mutter geerbt, da die väterlichen Mitochondrien kurz nach der Befruchtung absterben. Außerdem sind Mutationen in der mtDNA selten und treten alle 20.000 Jahre auf.

Abbildung 2: Menschliche mtDNA-Struktur

Mitochondriale Mutationen tragen wesentlich zum Alterungsprozess und zu altersbedingten Pathologien bei. Darüber hinaus können sie zu einer Reihe von Erkrankungen beitragen, darunter Bewegungsintoleranz und Kearns-Sayre-Syndrom.

Ähnlichkeiten zwischen Y-DNA und mtDNA

• Y-DNA und mtDNA sind zwei Arten von Erbmaterial in der eukaryontischen Zelle.
• Beide Arten von DNA kommen in Kompartimenten vor, nicht aber im Zytoplasma.
• Beide werden auch von den Eltern geerbt.
• Darüber hinaus können genealogische Tests anhand dieser DNA-Typen die zwischen den Individuen bestehenden Vorfahren bestimmen.
• Beide sind außerdem die am besten geeigneten Haplogruppen für das Studium der Humangenetik. Eine Haplogruppe ist eine Gruppe von Merkmalen, die von einem einzigen übergeordneten Element geerbt werden.

Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA

Definition

Y-DNA bezieht sich auf eine der beiden Arten von Geschlechtschromosom-DNA, die von Vater zu Sohn übertragen wird, während sich mtDNA auf das kleine zirkuläre Chromosom bezieht, das in Mitochondrien gefunden wird. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Y-DNA und mtDNA.

Größe

Die Größe der Y-DNA beträgt 59 Millionen Basenpaare, während die Größe der mtDNA 16.569 Basenpaare beträgt. Daher ist dies ein weiterer Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA.

Anzahl der Gene

Die Anzahl der Gene in ihnen ist auch ein Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA. Y-DNA besteht aus über 200 Genen, einschließlich 72 Protein-kodierenden Genen, während mtDNA nur aus 37 Genen besteht. 

Struktur

Y-DNA kommt auch in einem azentrischen und linearen Chromosom vor, das einen kurzen p-Arm und einen deutlich langen q-Arm enthält, während mtDNA eine zirkulär geschlossene doppelsträngige DNA ist.

Ort

Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA ist, dass Y-DNA im Zellkern auftritt, während mtDNA in den Mitochondrien vorkommt. 

Genomische DNA

Darüber hinaus ist Y-DNA eine Komponente der genomischen DNA, während mtDNA keine Komponente der genomischen DNA ist.

Geschlechtsunterschied

Y-DNA kommt nur bei Männern vor, während mtDNA sowohl bei Männern als auch bei Frauen auftritt. Daher ist dies ein weiterer Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA.

Tiere und Pflanzen

Y-DNA kommt außerdem nur bei Säugetieren vor, während mtDNA sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen vorkommt.

Transkription

Darüber hinaus produziert Y-DNA monocistronische mRNAs, während mtDNA eine einzelne polycistronische mRNA produziert.

Erbe

Ein Hauptunterschied zwischen Y-DNA und mtDNA besteht vor allem darin, dass die Y-DNA entlang der patrilinealen Linie verläuft, während die mtDNA entlang der matrilinealen Linie verläuft.

Mutationen

Wichtig ist, dass Y-DNA Mutationen durchläuft, während mtDNA keine Mutationen durchläuft.

Evolution

Ein weiterer Unterschied zwischen Y-DNA und mtDNA besteht im Evolutionsprozess. Y-DNA ist der sich am schnellsten entwickelnde Teil des menschlichen Genoms, während mtDNA aufgrund ihrer über Generationen konservierten Sequenz als Instrument zur Beurteilung der Verwandtschaft von Populationen dient.

Vorfahr

Wir können die gesamte Y-DNA auf einen einzigen prähistorischen Vater, "Y chromosomal Adam", zurückführen, während wir die mtDNA auf eine Frau, "Mitochondrial Eve", zurückführen können. Sie lebten vor etwa 100.000 bis 200.000 Jahren.

Fazit

Y-DNA ist die von Vater zu Sohn vererbte Y-Chromosomen-DNA. Auf der anderen Seite wird mtDNA von der Mutter an Sohn und Tochter vererbt. Y-DNA ist groß und enthält mehr Gene als mtDNA. Y-DNA kommt auch im Zellkern vor, während mtDNA in den Mitochondrien vorkommt. Außerdem unterliegt Y-DNA rasch Mutationen, während mtDNA unverändert bleibt. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Y-DNA und mtDNA in ihrer Struktur, Vererbung und Evolution.

Referenz:

1. Maan, Akhlaq A et al. "Das Y-Chromosom: eine Blaupause für die Gesundheit von Männern?" Europäische Zeitschrift für Humangenetik: EJHG vol. 25,11 (2017): 1181–1188. Hier verfügbar
2. Chinnery, Patrick Francis und Gavin Hudson. "Mitochondriale Genetik" British Medical Bulletin vol. 106,1 (2013): 135–59. Hier verfügbar

Bildhöflichkeit:

1. "Humanes Chromosom Y - 400 550 850 bphs" Von National Center for Biotechnology Information, US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin (Public Domain) über Commons Wikimedia  
2. "Mitochondrial DNA de" Durch Ableitung: Shanel (Diskussion) Mitochondrial DNA de.svg: Übersetzung von Knopfkind; Layout von jhc - Mitochondrial DNA de.svg (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia