プラスミドと染色体の決定的な違いは、プラスミドが細菌の染色体の外側にある円形の二本鎖DNA構造であるのに対し、染色体はゲノムDNAがタンパク質にしっかりと絡みついた糸状の秩序ある構造であることです。

細菌細胞には、1本の染色体と、プラスミドと呼ばれる染色体DNAのループがいくつか追加されています。また、真核生物のゲノムDNAも染色体の形で存在しています。ヒトのゲノムは46本の染色体から構成されています。通常、プラスミドは細菌や古細菌に存在する。バクテリアにはプラスミドがあるが、バクテリアの生存や主要な機能に不可欠な遺伝子は含まれていない。しかし、プラスミドには、抗生物質耐性、乾燥耐性、除草剤耐性など、バクテリアにとってさらに有利な遺伝子が含まれている。ここでは、プラスミドと染色体の違いについて詳しく解説しています。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. プラスミドとは 3. 染色体とは 4. プラスミドと染色体の類似点 5. 並べて比較 - プラスミドと染色体の表形式 6. まとめ

プラスミド(a pla**id)は何ですか？

プラスミドは、細菌や古細菌に存在する小さな円形のDNA分子である。ゲノムDNAや染色体に加えて、さらにDNAを構成する要素である。このプラスミドには複製起点がある。そのため、自己複製能力を持ち、少ない数の遺伝子しか持っていない。大きさは1.0kb以下から200kb以上までさまざまだが、細胞内のプラスミドの数は世代を超えて一定である。コピー数とは、1つの細菌細胞に含まれるプラスミドのコピー数の平均値です。したがって、コピー数は1〜50の間で変化する可能性があるが、これは細菌種によって異なる。

プラスミドはゲノムDNAを含まないため、それが存在する細菌の機能には必須ではありません。しかし、プラスミドの遺伝子は、バクテリアに有益な効果を与え、さらに生存を可能にする。また、一部の遺伝子は抗生物質に対する耐性をコードしています。例えば、ブドウ球菌の中には、ペニシリンを分解するペニシリナーゼ酵素をコードするプラスミド遺伝子を持っているものがある。その結果、ペニシリン系の抗生物質に対する耐性を獲得してしまうのです。マメ科の根粒菌では、プラスミド遺伝子が窒素固定と根粒形成を担っている。

図02：プラスミド

また、プラスミド**を他の細菌に導入することで、宿主細菌の一部として機能させることも可能である。この能力は、遺伝子工学において、重要な遺伝子を宿主生物に導入する際に重要である。

染色体は何ですか？

染色体は、DNAとタンパク質からなる糸状の構造体です。染色体は、細菌や真核生物など、すべての生物に存在する。バクテリアは1本の染色体しか持っていませんが、ヒトは46本の染色体を持っています。すべての生物において、ゲノムDNAは染色体の中に存在する。

このように、生体の生存と機能にとって極めて重要な役割を担っています。細菌では染色体は細胞質内を自由に浮遊しているが、真核生物では核の中にある。原核生物の染色体とは異なり、真核生物の染色体には何千もの遺伝子が含まれています。また、真核生物の染色体にはヒストン蛋白質が含まれていますが、原核生物の染色体にはヒストンは含まれていません。

図02：染色体

一般に染色体は顕微鏡では見えないが、細胞が分裂するとき、分裂前の段階でしっかりと巻きついている。

プラスミド(pla**id)と染色体の共通点

• 細菌の細胞を構成しているのは、プラスミドと染色体の2つです。
• どちらもDNA分子を含んでいます。
• また、どちらも遺伝子を含んでいます。
• また、細菌の染色体やプラスミドは2本鎖のリング状分子である。

プラスミド(pla**id)と染色体の違い

プラスミドと染色体の大きな違いは、プラスミドにはゲノムDNAが含まれないのに対し、染色体にはゲノムDNAが含まれることです。また、染色体はタンパク質で覆われていますが、プラスミドはタンパク質で覆われてはいません。したがって、これがプラスミドと染色体の違いである。また、プラスミドと染色体のもう一つの違いは、染色体は線状のDNAで構成されているため線状であるのに対し、プラスミドは円状であることです。これに加えて、染色体は遺伝情報の担い手として細胞機能に重要な役割を果たしている。一方、プラスミドはバクテリアが存在する機能には必須ではないが、これらの遺伝子は宿主バクテリアが生き残るための付加的空間を提供している。したがって、このことはプラスミドと染色体の重要な違いである。

また、染色体は数千の遺伝子を持っていますが、プラスミドは少数の遺伝子しか持っていません。さらに、プラスミドのサイズは1.0kb以下から200kb以上と幅があり、一方、染色体のサイズはプラスミドよりはるかに大きい。例えば、染色体の大きさは、巨大なスケールで表現されます。また、染色体には染色体と2つの姉妹染色分体がありますが、プラスミドには染色体も染色分体もありません。したがって、この点がプラスミドと染色体との大きな違いである。プラスミドと染色体のもう一つの違いは、その用途です。プラスミドは異種細胞の遺伝子キャリアーとして使用されるため、遺伝子工学に利用されるが、染色体は遺伝子キャリアーとしては使用されない。

以下のインフォグラフィックは、プラスミドと染色体の違いを一覧にして、簡単に比較できるようにしたものです。

概要 - プラスミド(pla**id) vs. 染色体

プラスミドと染色体は、DNAでできた2種類の構造体です。どちらのタイプもバクテリアに存在するが、プラスミドは通常、真核生物には存在しない。プラスミドは、二本鎖DNAの輪である染色体DNAをさらに輪切りにしたものです。一方、染色体は、DNAとタンパク質からなる複雑で秩序のある構造体です。核内でのパッケージングのしやすさから、DNAはヒストンでしっかりと包まれて染色体を形成している。原核生物は円形の染色体を1本だけ持っていますが、真核生物は複数の染色体を持っています。ヒトゲノム**は46本の染色体から構成されています。そこで今回は、プラスミドと染色体の違いについてまとめてみました。

引用

1 プラスミド、ニューロイメージング、Academic Press.ここでは、そのうちの2つを紹介します。"染色体 "とは何か？-Genetics Family Reference - NIH. "National Library of Medicine, National Institutes of Health.2はこちら「染色体って何？-遺伝学ファミリー・リファレンス-NIH. "米国国立医学図書館、国立衛生研究所。