Hauptunterschied – DNA vs. Gene

DNA ist der genetische Bauplan der meisten Organismen. DNA existiert in einer vergleichsweise stabilen Struktur namens Doppelhelix und ist in Chromosomen organisiert. Ein Chromosom ist eine Struktur höherer Ordnung, die aus einem einzelnen DNA-Molekül besteht. Gene sind die erblichen Moleküle, die Eigenschaften auf die Nachkommen übertragen. Gene bestehen aus DNA- oder RNA-Abschnitten. Die Hauptunterschied zwischen DNA und Genen ist das DNA ist eine chemische Struktur, die die genetischen Anweisungen speichert, und Gene sind kleine DNA-Abschnitte, die ein bestimmtes Merkmal bestimmen.

Dieser Artikel untersucht,

1. Was ist DNA? – Definition, Struktur, Funktionen 2. Was sind Gene? – Definition, Strukturen, Funktionen 3. Was ist der Unterschied zwischen DNA und Genen?

Was ist DNA?

Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist das genetische Material der meisten Organismen. DNA befindet sich im Kern und im Nukleoid. Mitochondriale DNA (mtDNA) und Chloroplasten-DNA (cpDNA) können auch in einer Zelle gefunden werden. DNA speichert langfristig die genetische Information, die für die Entwicklung, Funktion und Fortpflanzung notwendig ist. Das Nukleotid ist das Monomer der DNA, das aus drei Gruppen besteht: Pentosezucker, Stickstoffbase und Phosphatgruppe. Stickstoffbase und Phosphatgruppe sind an den Pentosezucker gebunden. Die 3'-OH-Gruppe des Pentosezuckers eines Nukleotids bildet eine kovalente Bindung mit der Phosphatgruppe des benachbarten Nukleotids, um das Zucker-Phosphat-Rückgrat herzustellen. Die sich hier bildende kovalente Bindung wird als bezeichnet Phosphodiesterbindung. Desoxyribose ist der Pentosezucker, der von der DNA geteilt wird. Somit fehlt der DNA die 2′-OH-Gruppe am Pentosering, was die DNA sehr reaktiv macht. DNA ist auch unter alkalischen Bedingungen stabil.

Vier verschiedene Stickstoffbasen, die in der DNA identifiziert werden können, sind Cytosin (C), Guanin (G), Adenin (A) und Thymin (T). Diese Basen sind in unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet, um die genetische Information zu speichern. Die Reihenfolge der Nukleotidsequenz auf dem Zucker-Phosphat-Rückgrat wird als Gene identifiziert. Zwei Polynukleotidketten sind durch Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basenpaaren miteinander verbunden. Dieser Vorgang heißt Komplement Basenpaarung und es produziert ein doppelsträngiges DNA-Molekül, bei dem jeder Strang komplementär ist. Doppelsträngige DNA wird weiter gewunden, um eine Doppelhelixstruktur zu bilden. Die beiden Stränge einer Doppelhelix verlaufen in entgegengesetzte Richtungen und sind somit antiparallel. Die asymmetrischen Enden des Strangs werden 3′- und 5′-Enden genannt. Die DNA-Doppelhelix bevorzugt die B-Form-Geometrie. Daher sind die großen und kleinen Furchen in der DNA schmal, was den enzymatischen Abbau verhindert.

Der komplette DNA-Satz eines Organismus wird als Genom bezeichnet. Das menschliche Genom ist 3,2 Milliarden Basenpaare groß und besteht aus etwa 25.000 Genen. Polynukleotidketten der DNA sind innerhalb der Zelle in Strukturen organisiert, die als Chromosomen bezeichnet werden. DNA synthetisiert ihre identische Kopie durch Replikation. DNA ist anfälliger für Schäden durch UV.

Abbildung 1: DNA-Struktur

Was sind Gene?

Ein Gen ist eine Region (Locus) oder eine spezifische Nukleotidsequenz auf dem DNA-Strang. Gene kodieren eine Aminosäuresequenz eines bestimmten Proteins. Tausende von Genen können in einem einzigen DNA-Molekül höherer Organismen gefunden werden. Gene werden als die molekulare Einheit des Erbguts erkannt, da die genetischen Anweisungen durch Vermehrung durch Gene auf die Nachkommen übertragen werden. Gensequenz wird in mRNA transkribiert; mRNA wird in Proteine ​​transkribiert, die das Merkmal bestimmen. Dies wird als das zentrale Dogma der Molekularbiologie bezeichnet. Das Konzept des Gens und seines Vererbungsmusters entstand mit den Erkenntnissen von Gregor Mendel in den 1860er Jahren.

Die meisten Gene bestehen aus DNA, aber einige können RNA teilen. Einige Viren bestehen aus RNA-Genen, da ihr genetisches Material RNA ist. Funktionell verwandte prokaryontische Gene gruppieren sich zu Einheiten, die Operons genannt werden. Die multiplen Protein-kodierenden Sequenzen werden zusammen transkribiert. Die eukaryotische Genstruktur besteht hauptsächlich aus zwei Regionen: der kodierenden Sequenz und der regulatorischen Sequenz. Die eukaryotische Kodierungssequenz besteht aus Exons, Introns und untranslatierten Regionen, wohingegen prokaryotischen Genen Introns fehlen. Gene werden mit Introns transkribiert. Folglich werden sie durch Spleißen der Exons entfernt. Im Gegenteil, durch alternatives Spleißen können mehrere Proteine ​​hergestellt werden.

Regulatorische Sequenzen bestehen aus der Promotorregion für die Transkriptionsinitiation, Enhancern und Inhibitoren. Möglicherweise können sowohl Enhancer als auch Inhibitoren auf einem separaten Chromosom gefunden werden. Die Genexpression wird auf Transkriptions- und Translationsebene reguliert. Variationen eines Gens werden als Allele bezeichnet.

Abbildung 2: Genstruktur

Unterschied zwischen DNA und Genen

Definition

DNA: DNA ist eine Chemikalie, die die genetische Information eines Organismus speichert.

Gene: Gene sind die DNA-Abschnitte, die für verschiedene Proteine ​​kodiert sind.

Rolle

DNA: DNA bestimmt viele Funktionen wie die Genregulation.

Gene: Gene bestimmen die Eigenschaften eines Organismus.

Größe des Moleküls

DNA: DNA ist ein langkettiges Polynukleotid.

Gene: Gene sind kleine DNA-Abschnitte. Ein einzelnes DNA-Molekül kann Tausende von Genen und anderen nicht-kodierenden Regionen tragen.

Genmaterial

DNA: DNA ist nicht das einzige genetische Material, das Organismen gemeinsam haben.

Gene: Gene bestehen entweder aus DNA oder RNA.

Studien

DNA: Die Studien über DNA sind kürzlich entwickelt worden.

Gene: Das Studium hat längst begonnen.

Abschluss

Genomische DNA besteht hauptsächlich aus Genen und Junk-DNA. Alle Arten von nicht-kodierender DNA werden zusammenfassend als Junk-DNA bezeichnet. Diese Junk-DNA spielt auch eine entscheidende Rolle für das Funktionieren eines Organismus. Sie sind hauptsächlich an der Genregulation beteiligt. Beispielsweise sind cis- und trans-regulatorische Elemente bei der Kontrolle der Transkription von Genen wichtig. Somit besteht der Hauptunterschied zwischen DNA und Genen darin, dass Gene nur eine spezifische Sequenz der DNA sind, die die Merkmale bestimmt.

Referenz:1. „DNA“. Wikipedia. 2017. Abgerufen am 13. Februar 20172. „Was ist DNA?“. Genetik Home-Referenz. 2017. Abgerufen am 13. Februar 20173. Susman M. „Gene: Definition and Structure“. ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001. Zugriff am 09.02.20174. Schleif R. „Genetics and Molecular Biology“. 2. Aufl., The Johns Hopkins University Press, 1993, S. 22-47, abgerufen am 09.02.2017

Bildhöflichkeit: 1. „DNA einfach2“. Von Forluvoft – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia2. "Gen". Mit freundlicher Genehmigung: Nationales Humangenomforschungsinstitut (Public Domain) über Commons Wikimedia