Hauptunterschied – Gen vs Protein

Gen und Protein sind zwei funktionell verwandte Einheiten, die in der Zelle vorkommen. Gene sind im Allgemeinen DNA-Stücke. DNA ist das genetische Material der meisten Organismen. DNA wird in mRNA transkribiert; In Proteine ​​übersetzte mRNA wird zusammenfassend als das zentrale Dogma der Molekularbiologie bezeichnet. Daher sind Gene für die Produktion von Proteinen in der Zelle verantwortlich. Die Hauptunterschied zwischen Gen und Protein ist das Gen ist für die Bestimmung der Aminosäuresequenz eines funktionellen Proteins verantwortlich, während Protein als struktureller, funktioneller und regulatorischer Bestandteil der Zelle dient.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist ein Gen? – Definition, Struktur, Rolle 2. Was ist ein Protein? – Definition, Struktur, Rolle 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Gen und Protein? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Gen und Protein? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Aminosäuren, kodierende Sequenz, Gen, Genexpression, Protein, regulatorische Sequenz

Was ist ein Gen?

Ein Gen bezieht sich auf eine Region (Locus) eines Chromosoms, die ein bestimmtes Protein kodiert. Ein Gen wird als die molekulare Einheit der Vererbung identifiziert. Der moderne Begriff des Gens entstand aus den Studien zur Vererbung von Merkmalen von Gregor Mendel in den 1860er Jahren. Typischerweise besteht das menschliche Genom aus etwa 20.000 Genen.

Die Struktur eines Gens besteht aus zwei Abschnitten: der kodierenden Sequenz und der regulatorischen Sequenz. Codierungssequenz besteht aus Exons und Introns in eukaryotischen Genen. Prokaryonten fehlen Introns, die die kodierende Sequenz eines bestimmten Proteins unterbrechen. Daher sind prokaryontische Gene kürzer als eukaryontische Gene. In Eukaryoten werden Introns beim anschließenden Spleißen von Exons während der Proteinsynthese entfernt. Somit können mehrere Proteine ​​durch alternatives Spleißen der kodierenden Sequenz eines einzelnen Gens in Eukaryoten hergestellt werden. Die kodierende Sequenz eines Gens wird von untranslatierten Regionen (5’ UTR und 3’ UTR) flankiert. Die regulatorische Sequenz eines Gens besteht aus einer Promotorregion, Enhancern und Inhibitoren. In Prokaryonten bildet eine Gruppe funktionell verwandter Gene ein Operon. Ein Operon hat mehrere Protein-kodierende Sequenzen, die zusammen transkribiert werden. Einige Viren bestehen vollständig aus RNA-Genomen. Die Produktion der Aminosäuresequenz eines funktionellen Proteins wird als Genexpression bezeichnet. Die Genexpression kann entweder auf Transkriptionsebene oder Translationsebene reguliert werden. Ihre Gene werden RNA-Gene genannt. Die Struktur eines eukaryotischen Gens und die Genexpression sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Eukaryotische Genexpression

Organismen erben während der Fortpflanzung einen vollständigen Satz von Genen von ihren Eltern. Mutationen eines bestimmten Gens führen zu Varianten desselben Gens, die als Allele bekannt sind. Allele erzeugen Variationen des Merkmals des Gens innerhalb einer Population. Allele sind entweder dominante oder rezessive Allele. Die meisten Allele unterliegen der Mendelschen Vererbung.

Was ist ein Protein?

Ein Protein ist eine große stickstoffhaltige organische Verbindung, die aus einer oder zwei Aminosäureketten besteht. Daher sind die Bausteine ​​eines Proteins Aminosäuren. Ein Protein besteht aus einer alternativen Anordnung von universellen Aminosäuren. Peptidbindungen werden zwischen Aminogruppen und Carboxylsäuregruppen benachbarter Aminosäuren gebildet und bilden eine Sequenz von Aminosäuren. Daher werden Proteine ​​als Polypeptide bezeichnet. Dies bedeutet, dass Protein ein Polymer ist. Typischerweise besteht ein Polypeptid aus 50 – 2000 Aminosäuren. Die primäre Proteinstruktur ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Primäre Proteinstruktur

Die Proteinsynthese erfolgt als Folge von Genexpression. Transkription und Translation sind die beiden Schritte der Proteinsynthese. Die Untersuchung der Struktur und Funktion dieser Proteine ​​wird als Proteomik bezeichnet. Proteine ​​sind jedoch eine sehr komplexe und dynamische Art von Molekülen. Ein typisches Protein besteht aus vier Strukturebenen: primär, sekundär, tertiär und quaternär. Verschiedene Kombinationen von Aminosäuren verleihen Proteinen unterschiedliche Eigenschaften. Der Mensch hat 20.000 bis 25.000 Protein-kodierende Gene. Aus ihnen können etwa 2 Millionen verschiedene Proteintypen synthetisiert werden. Der menschliche Körper enthält jedoch etwa 50.000 Proteine. Der Rest der Proteine ​​wird über die Nahrung aufgenommen. Die vier Strukturebenen eines typischen Proteins sind in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Strukturebenen eines Proteins

Die beiden Formen eines Proteins in der Nahrung sind vollständige Proteine ​​und unvollständige Proteine. Ein vollständiges Protein besteht aus allen zwanzig essentiellen Aminosäuren, während ein unvollständiges Protein nur einige davon enthält. Diese Proteine ​​werden während der Verdauung in Aminosäuren zerlegt und Aminosäuren werden über das Blut zu den Zellen transportiert. Proteine ​​sind ein struktureller Bestandteil einer Zelle. Sie regulieren auch die Funktionen des Körpers, indem sie als Hormone und Enzyme wirken. Sie dienen auch als Transportmoleküle. Hämoglobin ist beispielsweise das Protein, das Sauerstoff durch den Körper transportiert. Proteine ​​produzieren auch Moleküle des Immunsystems.

Ähnlichkeiten zwischen Gen und Protein

Unterschied zwischen Gen und Protein

Definition

Gen: Ein Gen ist eine Region (Locus) eines Chromosoms, die ein bestimmtes Protein kodiert.

Protein: Ein Protein ist eine große stickstoffhaltige organische Verbindung, die aus einer oder zwei Aminosäureketten besteht.

Bedeutung

Gen: Ein Gen ist ein Stück DNA oder RNA.

Protein: Ein Protein ist ein Polypeptid.

Komposition

Gen: Ein Gen besteht aus DNA-Nukleotiden oder RNA-Nukleotiden.

Protein: Ein Protein besteht aus Aminosäuren.

Verantwortlich für

Gen: Gen ist für die Bestimmung des Genotyps verantwortlich.

Protein: Protein ist für die Bestimmung des Phänotyps verantwortlich.

Funktion

Gen: Ein Gen ist für die Produktion eines funktionellen Proteins verantwortlich.

Protein: Ein Protein dient als struktureller, funktioneller und regulatorischer Bestandteil der Zelle.

Abschluss

Gen und Protein sind zwei Einheiten, die sich innerhalb der Zelle befinden. Ein Gen ist ein Stück DNA, das aus Nukleotiden besteht. Gene werden für funktionelle Proteine ​​kodiert. Proteine ​​dienen als struktureller, funktioneller und regulatorischer Bestandteil der Zelle. Proteine ​​bestehen aus Aminosäuren. Der Hauptunterschied zwischen Gen und Protein ist die Rolle jeder Einheit innerhalb der Zelle.

Referenz:

1.„Was ist ein Gen? – Genetik Home-Referenz.“ U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health, hier verfügbar. 2.„Was sind Proteine ​​und was tun sie? – Genetik Home-Referenz.“ U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Genstruktur Eukaryoten 2 kommentiert“ Von Thomas Shafee – Shafee T, Lowe R (2017). „Eukaryotische und prokaryotische Genstruktur“. WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI:10.15347/wjm/2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia 2. "Proteinprimärstruktur" vom National Human Genome Research Institute - (Public Domain) über Commons Wikimedia 3. "Proteinstruktur" Von NHGRI - Mit freundlicher Genehmigung: National Human Genome Research Institute (Public Domain) über Commons Wikimedia