原核生物ゲノムと真核生物ゲノムの違いは、真核生物ゲノム対真核生物ゲノムの鍵になります。

ゲノムとは、生物のDNAの全集である。つまり、ゲノムは生物の遺伝物質であり、すべての遺伝情報が含まれている。ほとんどの生物は、DNAでできたゲノムをもっています。しかし、ゲノムの中にはRNAベースのものもある。例えば、ウイルスにはRNAゲノムを持つものがあります。生物の全遺伝子を考える場合、遺伝子やコード配列だけが含まれるわけではありません。遺伝子と非コード化DNA配列の両方が含まれる。

遺伝情報が遺伝子という形でゲノムに存在するため、遺伝子が転写・翻訳され、タンパク質が作られる。原核生物と真核生物では、ゲノムの発現過程に違いがあります。また、原核生物と真核生物では、この2つのゲノムの保存と複製に違いがある。しかし、DNAの構造はどちらの生物も同じ（二重らせん）である。原核生物と真核生物のゲノムの主な違いは、生物の細胞組織とゲノムの位置である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 原核生物ゲノムとは 3. 真核生物ゲノムとは 4. 原核生物ゲノムと真核生物ゲノムの類似点 5. 横並び比較-原核生物ゲノムと真核生物ゲノムの表形式 6. 総括

原核生物ゲノムは何ですか？

原核生物は、膜結合小器官を持たない単純な単細胞生物である。さらに、小さな体と小さなゲノムを持つ。通常、原核生物のゲノムは1つまたは複数のDNA分子で構成されています。簡単に言うと、細胞質内に1本だけ染色体が浮いている状態です。この1本の染色体のほかに、ゲノムDNAではないプラスミドと呼ばれる染色体DNAをさらに持っている細菌もいます。プラスミドはゲノムDNAではなく、ヘルパーDNA分子である。しかし、プラスミドは、抗生物質や除草剤などに対する耐性など、細菌にさらなる利点をもたらす。これは、自己複製能力を持つ小さな円形のDNA分子である。したがって、プラスミドは組換えDNA技術において重要なベクターである。

図01：原核生物の細胞とゲノム

原核生物のゲノムはサイズが小さいため、主にコーディング配列（エクソン）が含まれています。しかし、イントロンや反復配列は含んでいない。また、原核生物の遺伝子はクラスターで存在し、単一のプロモーターによって制御されている。しかも、この1本の染色体は円形で、ある箇所から細胞膜に接触している。原核生物のゲノムは、真核生物のゲノムよりも構造的にコンパクトである。また、遺伝子と遺伝子の間にスペースが含まれない。

真核生物ゲノムは何ですか？

真核生物は、核と膜小器官を持つ生物である。細胞スペーサーの種類も豊富で、さまざまな機能を発揮する。真核生物の核の中には、生物全体の遺伝情報を含む真核生物のゲノムがあります。真核生物のゲノムは、主に線状の染色体の形で存在する。さらに、DNA分子とヒストンが一緒になって、この染色体を構成しています。ヒトのゲノムでは、1つの細胞に46本の染色体が存在します。核膜はこれらの染色体をすべて包んでいる。そのため、mRNA分子にならない限り、細胞の細胞質に入ることができない。また、真核生物では、ミトコンドリアや葉緑体にも一部のDNA分子が含まれています。しかし、それらはゲノムDNAではありません。

図02：真核生物のゲノム

真核生物のゲノムはコンパクトではなく、繰り返し配列やイントロン、スペーサーDNAなどの非コード配列を多く含む。真核生物のゲノムは原核生物のゲノムと比較して大きく、数十億の塩基対を持つ。また、複数のコピーを持つ遺伝子が多く含まれています。

原核生物と真核生物ゲノムの共通点

• 原核生物も真核生物も、ゲノムはDNA分子でできている。
• どちらのゲノムも遺伝情報の貯蔵庫である。
• さらに、どちらのゲノムにも遺伝子が含まれています。
• また、どちらも転写や翻訳の対象となります。
• さらに、両方のゲノムは複製され、次の世代に受け継がれる。

原核生物と真核生物ゲノムの違い

生物には、原核生物と真核生物の2種類があります。原核生物は単純な細胞組織を持ち、真核生物は複雑な細胞組織を持つ。同様に、原核生物のゲノムは、真核生物のゲノムよりも小さく、複雑ではない。構造的には、原核生物のゲノムは1本の染色体に限られるが、真核生物のゲノムは複数の染色体を持っている。これが原核生物と真核生物のゲノムの違いの1つです。また、原核生物のゲノムは細胞質、真核生物のゲノムは核に存在することも原核生物と真核生物のゲノムの違いである。また、ゲノムの大きさを考えると、原核生物のゲノムは真核生物のゲノムよりはるかに小さい。さらに、構成面では、真核生物ゲノムには、原核生物ゲノムには存在しない反復性DNA、イントロン、スペーサーDNAが多く含まれていることが特徴である。

原核生物ゲノムと真核生物ゲノムの違いについては、以下のインフォグラフィックで詳しく説明しています。

概要 - 原核生物 vs. 真核生物ゲノム

原核生物には、細菌と古細菌の2種類があります。一方、真核生物には、植物、動物、菌類、藻類、原生動物が含まれます。原核生物には核やミトコンドリアなどの膜結合型小器官がない。一方、真核生物は、膜で仕切られた広大な内部区画を持つ。このような細胞組織の違いに基づいて、原核生物と真核生物のゲノムにも違いがある。このように、原核生物と真核生物のゲノムの大きな違いは、原核生物のゲノムは細胞質内に浮かんでいるのに対し、真核生物のゲノムは核の中で保護されていることである。また、原核生物ゲノムは真核生物ゲノムに比べ、繰り返しDNAやイントロン、スペーサーDNAがなくコンパクトである。一方、真核生物ゲノムは多くの遺伝子や繰り返しDNA、イントロンがある。このように、原核生物と真核生物のゲノムの違いは、この点にある。

引用

1. Brown, Terrence A. "Anatomy of the Genome", Genome. 2nd edition, U.S. National Library of Medicine, 1 Jan 1970.ここから入手可能です。