Hauptunterschied – Gen vs. Genom

Die genetische Information einer Zelle wird in chemischer Form in DNA oder RNA gespeichert. Die Reihenfolge der in der Polynukleotidkette angeordneten Nukleotidbasen bestimmt die genetischen Anweisungen. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt von Nukleotiden, der für ein bestimmtes Protein kodiert. Menschen haben Tausende von Genen in ihren gesamten DNA-Molekülen. Die gesamte Kern-DNA wird als Genom eines Organismus bezeichnet. Diese DNA ist in Chromosomenstrukturen verpackt. Alle Gensequenzen werden als nicht-repetitive DNA bezeichnet. Ein Genom hat viele DNA-Sequenzen und diese werden als repetitive DNA bezeichnet. Diese repetitive DNA hat auch eine Funktion in der Genregulation. Die Hauptunterschied zwischen Gen und Genom ist das ein Gen ist ein Locus auf einem DNA-Molekül, während das Genom eine gesamte nukleäre DNA ist.

Dieser Artikel untersucht,

1. Was ist ein Gen? – Definition, Funktionen, Struktur 2. Was ist ein Genom? – Definition, Funktionen, Struktur 3. Was ist der Unterschied zwischen Gen und Genom?

Was ist ein Gen?

Ein Gen ist ein Locus oder ein Sequenzabschnitt auf dem DNA-Polynukleotidstrang. Es kodiert eine Aminosäuresequenz eines bestimmten Proteins und wird als die molekulare Einheit des Erbguts erkannt. Die genetischen Anweisungen werden über die Gene durch Reproduktion auf die Nachkommen übertragen. Tausende von Genen können in einem einzigen DNA-Molekül höherer Organismen gefunden werden. Eine Gensequenz wird in RNA transkribiert; RNA wird in Proteine ​​übersetzt, die folglich Eigenschaften bestimmen. Dies ist das zentrale Dogma der Molekularbiologie.

Das Konzept des Gens und seines Vererbungsmusters entstand mit den Erkenntnissen von Gregor Mendel in den 1860er Jahren. Die Untersuchung der Eigenschaften von Genen oder Gengruppen wird als Genetik bezeichnet. Die meisten Gene bestehen aus DNA, aber einige können auch aus RNA bestehen. Einige Viren bestehen aus RNA-Genen, da ihr genetisches Material RNA ist. In Prokaryonten werden Operons durch Gruppierung der funktionell verwandten Gene gebildet. 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 den Introns transkribiert. Folglich werden sie durch Spleißen von Exons entfernt. Andererseits können durch alternatives Spleißen mehrere Proteine ​​hergestellt werden. Die Genexpression wird auf Transkriptions- und Translationsebene reguliert. Variationen eines Gens werden als seine Allele bezeichnet. Unterschiedliche Allele desselben Gens erzeugen unterschiedliche Phänotypen in der Population.

Abbildung 1: Gen

Was ist ein Genom?

Die gesamte nukleare DNA eines Organismus wird als Genom bezeichnet. Die meisten Genome bestehen aus DNA, obwohl einige Viren aus RNA-Genomen bestehen. Organellen wie Mitochondrien und Chloroplasten bestehen aus ihren eigenen Genomen, die als Mitochondrien-Genom bzw. Chloroplasten-Genom bezeichnet werden.

Das Genom besteht sowohl aus kodierenden Genen als auch aus nicht-kodierender Junk-DNA. Die Größe des Genoms nimmt proportional zur morphologischen Komplexität der Organismen zu. Das menschliche Genom enthält 3,2 Milliarden Basenpaare. Es besteht aus etwa 25.000 Genen. Die meisten DNA-Sequenzen im menschlichen Genom enthalten Junk-DNA. DNA-Polynukleotidketten sind in einzelne Chromosomen organisiert. Das menschliche Genom besteht aus 22 homologen Autosomenpaaren und 2 Geschlechtschromosomen. Einige Organismen bestehen aus mehreren Kopien von Genomen. Ein Organismus, der eine einzelne Genomkopie besitzt, wird als a. bezeichnet haploide Organismus. Mehrfachkopien werden genannt diploide, triploid und tetraploid. Das menschliche Genom ist ein diploides Genom. Sexuell reproduzierende Organismen haben die Hälfte der Chromosomenzahl in Gameten im Vergleich zu ihren Körperzellen.

Ein Genom eines einzigartigen Organismus wird als die genetische Ausstattung dieses bestimmten Organismus bezeichnet. Das menschliche Genom wurde vom Human Genome Project vollständig sequenziert und kartiert. Horizontaler Gentransfer und die Duplikation von Sequenzen bewirken die Genom-Evolution. Duplikation kann die Duplikation von Genclustern, kurzen Tandem-Repeats, ganzen Chromosomen oder sogar des gesamten Genoms sein. Genomik ist das Studium der Genome der verwandten Organismen.

Abbildung 2: Genom

Unterschied zwischen Gen und Genom

Definition

Gen: Das Gen ist das erbliche Element der Erbinformation. Es ist ein Locus innerhalb eines Chromosoms.

Genom: Das Genom ist die gesamte nukleare DNA. In den meisten Fällen liegt die DNA als Chromosomen vor.

Inhalt

Gen: Ein Gen ist ein Teil eines DNA-Moleküls.

Genom: Das Genom ist die gesamte DNA einer Zelle.

Codierung

Gen: Ein Gen kodiert die Proteinsynthese.

Genom: Ein Genom kodiert sowohl Proteine ​​als auch regulatorische Elemente für die Proteinsynthese.

Länge

Gen: Die Länge eines Gens beträgt etwa einige Hundert Basen.

Genom: Die Länge des Genoms eines höheren Organismus beträgt etwa eine Milliarde Basenpaare.

Nummer

Gen: Ein höherer Organismus enthält etwa Tausende von Genen.

Genom: Jeder Organismus enthält nur ein Genom.

Beitrag zur Evolution

Gen: Variationen des Gens werden als Allele bezeichnet. Diese Allele können natürlich ausgewählt werden.

Genom: Horizontaler Gentransfer und die Duplikation führen zu großen Variationen im Genom.

Lernen

Gen: Die Untersuchung der Eigenschaften der Gene ist Genetik.

Genom: Die Untersuchung der Eigenschaften der verwandten Genome ist Genomik.

Abschluss

Die als Allele bezeichneten Variationen des Gens entstehen durch Punktmutationen. Punktmutationen treten auf Basenpaarebene auf. Andererseits sind die Veränderungen auf Genomebene vergleichsweise groß. Horizontaler Gentransfer und Genduplikation führen das Genprodukt ein bzw. erhöhen es. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Gen und Genom in der Größe der von ihnen getragenen Nukleotide.

Referenz:1.Susman M. „Gene: Definition und Struktur“. ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001. Zugriff am 09.02.20172.Schleif R. Genetics and Molecular Biology. 2. Aufl., The Johns Hopkins University Press, 1993, S. 22-47. Abgerufen am 09.02.2017

Bild mit freundlicher Genehmigung: 1. „Menschliches Genom zu Genen“ (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia2. „Gene es“ – Überarbeitet (Public Domain) über Commons Wikimedia