Différence principale - ADN mitochondrial vs ADN nucléaire

L'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire contribuent à la constitution génétique de la cellule. L'ADN mitochondrial (ADNmt) est un ADN circulaire double brin trouvé à l'intérieur des mitochondries. Il code des protéines et des ARN fonctionnels requis par les mitochondries. Mais, certaines protéines, qui sont codées par l'ADN nucléaire, sont importées du cytosol. L'ADN nucléaire (ADNn) est composé de plusieurs chromosomes linéaires, qui codent presque toutes les protéines nécessaires à la cellule. L'ADN mitochondrial est court par rapport à l'ADN nucléaire. Les différence principale entre l'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire est que l'ADN mitochondrial est codé pour l'information génétique requise par les mitochondries tandis que l'ADN nucléaire est codé pour l'information génétique requise par la cellule entière.

Cet article explique,

1. Qu'est-ce que l'ADN mitochondrial - Définition, structure et composition, fonction 2. Qu'est-ce que l'ADN nucléaire - Définition, structure et composition, fonction 3. Quelle est la différence entre l'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire

Qu'est-ce que l'ADN mitochondrial

La mitochondrie est impliquée dans la production d'énergie cellulaire via la phosphorylation oxydative. À l'intérieur de la mitochondrie, son propre génome se trouve; c'est ce qu'on appelle l'ADN mitochondrial (ADNmt). L'ADNmt est composé d'une molécule d'ADN circulaire à double brin, qui est arrangée en un seul chromosome. Une seule mitochondrie se compose de dizaines de copies d'ADNmt. Les mitochondries sont constituées de plusieurs molécules d'ADNmt. Une seule cellule peut contenir plus de 100 mitochondries. Par conséquent, par cellule, plus de 1 000 copies d'ADNmt peuvent être trouvées. Le nombre de copies d'ADNmt par cellule dépend du nombre de copies d'ADNmt par mitochondrie ainsi que de la taille et du nombre de mitochondries par cellule. Il est composé d'environ 0,25% de la constitution génétique de la cellule. L'ADN dans la mitochondrie est montré dans Figure 1.

Figure 1: ADN dans la mitochondrie

Trente-sept gènes sont codés dans l'ADNmt. Ces gènes sont codés pour les protéines requises par les fonctions à l'intérieur des mitochondries ainsi que pour les ARNt et ARNr requis par les mitochondries, en particulier pour la synthèse des protéines. Les ADN et ARN polymérases mitochondriales sont localisés dans les mitochondries. Les polypeptides synthétisés à l'intérieur des mitochondries sont des sous-unités qui forment les complexes multimères utilisés soit dans la synthèse d'ATP, soit dans le transport d'électrons. L'ADNmt est répliqué indépendamment de l'ADN nucléaire en fonction des besoins énergétiques de la cellule.

Chez la levure, l'hérédité des mitochondries est biparentale. L'ADNmt est constitué d'une lignée maternelle héréditaire chez l'homme. Peu ou pas de cytoplasme est apporté au zygote par le sperme chez les mammifères. Par conséquent, dans l'embryon, presque toutes les mitochondries sont dérivées de l'ovule. Chez les plantes, l'hérédité de l'ADNmt est la même que chez les mammifères. Par conséquent, les maladies associées à l'ADNmt sont acquises par l'hérédité maternelle. L'ADNmt est plus sensible aux mutations que l'ADN nucléaire. Des mutations faux-sens dans l'ADNmt provoquent la neuropathie optique héréditaire de Leber. De grandes délétions dans l'ADNmt provoquent un syndrome de Kearns-Sayre et une ophtalmoplégie externe progressive chronique. L' ADNmt circulaire est illustré à la figure 2.

Figure 2: ADN mitochondrial

Qu'est-ce que l'ADN nucléaire

L'ADN qui constitue le génome de la cellule est appelé ADN nucléaire (ADNn). L'ADNn est situé dans le noyau d'une cellule eucaryote. Il est composé de 99,75 % de la constitution génétique totale d'une cellule. L'ADNn ou le génome d'une cellule eucaryote est organisé en plusieurs chromosomes linéaires, qui se trouvent étroitement emballés à l'intérieur du noyau. Le corps humain est constitué de 46 chromosomes individuels. Parfois, l'ADNn existe en plusieurs exemplaires. Le nombre de copies d'ADNn dans le génome est décrit par le terme ploïdie. Les cellules somatiques humaines sont diploïdes, contenant deux copies d'ADNn, appelées chromosomes homologues. Les gamètes sont trouvés haploïdes chez l'homme.

La taille du génome humain est de 3,3 milliards de paires de bases. L'ADNn humain est composé de 20 000 à 25 000 gènes, y compris les gènes trouvés dans l'ADNmt. Ces gènes sont codés pour presque tous les caractères présentés par l'organisme. Ils transportent des informations pour la croissance, le développement et la reproduction. Les gènes sont exprimés en protéines selon le code génétique universel par transcription et traduction. L'ADNn n'est répliqué que pendant la phase S du cycle cellulaire. L' organisation de l' ADNn est illustrée à la figure 3.

Figure 3: Organisation de l'ADN nucléaire

L'hérédité de l'ADNn est biparentale. Chacune des deux copies du génome humain est héritée d'un parent, de la mère ou du père. L'ADNn contient d'énormes variations des traits qu'ils présentent en raison de la présence de divers allèles par gène particulier. Par conséquent, l'ADNn est utilisé dans les tests de paternité afin de découvrir quel organisme fille appartient à quel parent chez l'homme. D'autre part, l'hérédité des maladies est également caractéristique des parents. L'ADNn est moins sujet aux mutations. Des exemples de troubles génétiques dans le génome humain sont la mucoviscidose, la drépanocytose, l'hémochromatose et la maladie de Huntington. L' héritage à la fois de l' ADNn et de l' ADNmt est illustré à la figure 4.

Figure 4: Héritage de l'ADNn et de l'ADNmt

Différence entre l'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire

Teneur

ADN mitochondrial: L'ADNmt est constitué du génome mitochondrial.

ADN nucléaire: L'ADNn est constitué du génome de la cellule, y compris l'ADN mitochondrial.

Structure de l'ADN

ADN mitochondrial: L'ADNmt est double brin et circulaire.

ADN nucléaire: L'ADNn est double brin et linéaire.

Nombre de chromosomes

ADN mitochondrial: L'ADNmt est organisé en un seul chromosome.

ADN nucléaire: L'ADNn est organisé en plusieurs chromosomes. Par exemple, l'ADNn humain est organisé en 46 chromosomes.

Composition

ADN mitochondrial: L'ADNmt est composé de 0,25% de la constitution génétique de la cellule dans les cellules animales.

ADN nucléaire: L'ADNn est composé de 99,75 % de la constitution génétique de la cellule dans les cellules animales.

Enceinte

ADN mitochondrial: L'ADNmt n'est pas enfermé dans l'enveloppe nucléaire.

ADN nucléaire: L'ADNn est enfermé dans le noyau.

Emplacement

ADN mitochondrial: L'ADNmt flotte librement dans la matrice mitochondriale.

ADN nucléaire: L'ADNn se trouve dans la matrice nucléaire, fixé à l'enveloppe nucléaire.

Taille du génome

ADN mitochondrial: La taille de l'ADNmt est de 16 569 paires de bases.

ADN nucléaire: La taille de l'ADNn est de 3,3 milliards de paires de bases.

Protéines d'histones

ADN mitochondrial: L'ADNmt ne contient pas de protéines histones.

ADN nucléaire: L'ADNn est fortement emballé avec des protéines histones.

Nombre de copies

ADN mitochondrial: Plus de 1 000 copies d'ADNmt peuvent être trouvées par cellule.

ADN nucléaire: Le nombre de copies d'ADNn par cellule somatique peut différer selon les espèces. Les cellules somatiques humaines contiennent deux copies d'ADNn.

Nombre de gènes

ADN mitochondrial: L'ADNmt se compose de 37 gènes, codant pour 13 protéines, 22 ARNt et 2 ARNr.

ADN nucléaire: L'ADNn se compose de 20 000 à 25 000 gènes, dont trois gènes mt.

Les ARNt et ARNr

ADN mitochondrial: L'ADNmt code pour chaque ARNt et ARNr requis par les mitochondries.

ADN nucléaire: L'ADNn code pour chaque ARNt et ARNr requis par les processus dans le cytoplasme.

Autonomie

ADN mitochondrial: L'ADNmt code pour la plupart des protéines nécessaires aux mitochondries. Mais, certaines protéines requises par les mitochondries sont codées par l'ADNn. Par conséquent, les mitochondries sont des organites semi-autonomes.

ADN nucléaire: L'ADNn code pour chaque protéine requise par la cellule.

Régions non codantes

ADN mitochondrial: L'ADNmt manque de régions d'ADN non codantes comme les introns.

ADN nucléaire: L'ADNn contient des régions d'ADN non codantes telles que des introns et des régions non traduites.

Code génétique

ADN mitochondrial: La plupart des codons de l'ADNmt ne suivent pas le code génétique universel.

ADN nucléaire: Les codons de l'ADNn suivent le code génétique universel.

Réplication

ADN mitochondrial: L'ADNmt est répliqué indépendamment de l'ADNn.

ADN nucléaire: L'ADNn n'est répliqué que pendant la phase S du cycle cellulaire.

Transcription

ADN mitochondrial: Les gènes codés par l'ADNmt sont polycistroniques.

ADN nucléaire: Les gènes codés par l'ADNn sont monocistroniques.

Héritage

ADN mitochondrial: L'ADNmt est hérité de la mère.

ADN nucléaire: L'ADNn est hérité à parts égales des deux parents.

Recombinaison

ADN mitochondrial: L'ADNmt est hérité de la mère à sa progéniture sans changer.

ADN nucléaire: L'ADNn est arrangé par recombinaison lors du transfert à la progéniture.

Contribution à la condition physique de l'individu

ADN mitochondrial: L'ADNmt contribue moins à la condition physique de l'individu au sein de la population.

ADN nucléaire: L'ADNn a une forte contribution à la condition physique de l'individu au sein de la population.

Taux de mutations

ADN mitochondrial: Le taux de mutations dans l'ADNmt est comparativement élevé.

ADN nucléaire: Le taux de mutations dans l'ADNn est faible.

Identification des personnes

ADN mitochondrial: L'ADNmt peut également être utilisé dans l'identification d'individus.

ADN nucléaire: L'ADNn est utilisé dans les tests de paternité.

Les troubles génétiques

ADN mitochondrial: La neuropathie optique héréditaire de Leber, le syndrome de Kearns-Sayre et l'ophtalmoplégie externe progressive chronique sont des exemples de maladies génétiques causées par les mutations de l'ADNmt.

ADN nucléaire: La mucoviscidose, la drépanocytose, l'hémochromatose et la maladie de Huntington sont des exemples de maladies génétiques causées par les mutations de l'ADNn.

Conclusion

L'ADN nucléaire, ainsi que l'ADN mitochondrial contribuent à la constitution génétique des cellules animales. Les cellules végétales contiennent également de l'ADN chloroplastique dans leurs cellules. L'ADNn est constitué du génome de la cellule et l'ADNmt est constitué du génome mitochondrial. L'ADNn contient des gènes qui codent pour tous les traits présentés par l'organisme. L'ADNmt est également inclus dans l'ADNn. L'ADNn se compose de plus de 20 000 gènes. Les protéines codées par ces gènes sont responsables des traits phénotypiques de l'organisme. L'ADNmt est codé pour 37 gènes ainsi que les ARNt et ARNr requis par les fonctions des mitochondries. Par conséquent, la principale différence entre l'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire réside dans leur contenu.

Référence:1. Lodish, Harvey. « ADN d'organites ». Biologie cellulaire moléculaire. 4e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 28 mars 2017. 2. Cooper, Geoffrey M. "Mitochondries". La cellule: une approche moléculaire. 2e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 28 mars 2017. 3. Brown, Terence A. "Le génome humain". Génomes. 2e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 28 mars 2017. 4. Alberts, Bruce. "La structure et la fonction de l'ADN." Biologie moléculaire de la cellule. 4e édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 28 mars 2017. 5. Stöppler, MD Melissa Conrad. « Liste des maladies génétiques: définitions, types et exemples ». MedicineNet. N.p., s.d. La toile. 28 mars 2017.

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