Unterschied zwischen DNA und cDNA

Hauptunterschied - DNA vs. cDNA

DNA und cDNA sind zwei Arten von Nukleinsäuren. Die DNA ist das genetische Material der meisten Organismen. Sie ist in Eukaryonten im Kern angeordnet. In Prokaryoten ist DNA im Zytoplasma vorhanden. Während der Transkription wird aus den DNA-Sequenzen Boten-RNA hergestellt. Diese mRNA wird vom reversen Transkriptase-Enzym in komplementäre DNA oder cDNA revers transkribiert. Das Hauptunterschied zwischen DNA und cDNA ist das DNA besteht sowohl aus kodierenden als auch aus nicht kodierenden Sequenzen, während cDNA nur die kodierenden Sequenzen enthält. Die kodierenden Sequenzen sind die Exons eines Gens, das für ein funktionelles Protein kodiert. Die nicht kodierenden Sequenzen sind die verbleibenden DNA-Sequenzen des Genoms. Einige der nicht kodierenden Sequenzen kodieren für die nicht kodierende RNA wie Transfer-RNA und ribosomale RNA. Einige der nicht kodierenden Sequenzen umfassen regulatorische Elemente, die an der Regulation der Genexpression beteiligt sind.

Wichtige Bereiche

1. Was ist DNA?
      - Definition, Eigenschaften, Funktion
2. Was ist cDNA?
      - Definition, Eigenschaften, Synthese, Verwendung
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen DNA und cDNA?
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen DNA und cDNA?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Kodierungssequenzen, komplementäre DNA (cDNA), Desoxyribonukleinsäure (DNA), DNA-Nukleotide, DNA-Replikation, Messenger-RNA (mRNA), nicht kodierende Sequenzen, Reverse Transkription

Was ist DNA?

DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist eine Art Nukleinsäure, die bei den meisten Organismen als Erbmaterial dient. DNA wird hauptsächlich im Kern von Eukaryoten gefunden. Eine kleine Menge DNA befindet sich auch in Organellen wie Mitochondrien und Chloroplasten. Die vier stickstoffhaltigen Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T) sind an der Speicherung der genetischen Information der DNA beteiligt. Jede stickstoffhaltige Base ist an eine Desoxyribose-Zuckergruppe gebunden, die selbst an eine Phosphatgruppe gebunden ist. Dies bildet die Grundbausteine ​​der DNA, die als Nukleotide bezeichnet werden.

Abbildung 1: DNA-Doppelhelix

Die Gesamt-DNA eines Organismus wird als Genom dieses Organismus bezeichnet. Der Mensch enthält 3 Milliarden Nukleotide im Genom. Diese Nukleotide sind in zwei zueinander komplementären Strängen angeordnet. Die Adeninbasen eines Strangs bilden Wasserstoffbindungen mit den Thyminbasen des anderen Strangs. Ebenso bilden die Cytosinbasen Wasserstoffbrückenbindungen mit den Guaninbasen. Dieser Vorgang wird als komplementäre Basenpaarung bezeichnet und bildet eine doppelsträngige DNA-Struktur. Der DNA-Doppelstrang bildet eine Doppelhelixstruktur. Die DNA-Doppelhelices sind in Chromosomen angeordnet und im Kern dicht gepackt. DNA-Moleküle können sich selbst replizieren, um aus den vorhandenen Kopien neue DNA-Kopien zu erstellen. Die Struktur der DNA-Doppelhelix ist in gezeigt Abbildung 1. 

Was ist cDNA?

Die cDNA (komplementäre DNA) bezieht sich auf die einzelsträngige DNA, die aus der reversen Transkription von Messenger-RNA-Matrizen hergestellt wird. Die reverse Transkription wird durch das Enzym reverse Transkriptase katalysiert. cDNA wird auch in Retroviren während der Umwandlung des RNA-Genoms in DNA produziert. cDNA wird hauptsächlich zum Klonen von eukaryotischen Genen in Prokaryoten verwendet. Eukaryotische Gene enthalten Introns zwischen den Exons, die für Proteine ​​kodieren. Während der Transkription werden sowohl Introns als auch Exons in Messenger-RNA (mRNA) kodiert. Die Introns werden jedoch aus der mRNA entfernt, um eine reife mRNA herzustellen, indem die Exons miteinander verbunden werden. Die Gesamt-mRNA eines Organismus wird als Transkriptom bezeichnet. Diese mRNA kann zur Herstellung von cDNA verwendet werden, die nur die für das Protein kodierenden Regionen des Genoms enthält.

Abbildung 2: Reverse Transkription und PCR

Die Synthese von cDNA aus DNA reduziert die Anzahl der Basenpaare, die während eines Experiments gehandhabt werden sollten. Diese cDNA wird dann in Vektoren kloniert, die fremde DNA in andere prokaryotische oder eukaryotische Organismen transportieren können. Bakterien sowie die einzelligen Pilze werden mit eukaryotischen Genen transformiert. Reverse Transkription, gekoppelt mit einer PCR, ist in gezeigt Figur 2. 

Ähnlichkeiten zwischen DNA und cDNA

• DNA und cDNA bestehen aus DNA-Nukleotiden.
• Sowohl DNA als auch cDNA bestehen aus den vier stickstoffhaltigen Basen A, G, C und T.
• Sowohl DNA als auch cDNA bestehen aus Desoxyribosezucker.
• Sowohl DNA als auch cDNA enthalten ein Zuckerphosphat-Rückgrat.
• Sowohl DNA als auch cDNA bestehen aus kodierenden Regionen.

Unterschied zwischen DNA und cDNA

Definition

DNA: DNA bezieht sich auf eine Art von Nukleinsäure, bestehend aus einer Doppelhelix, die durch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Purinen und Pyrimidinen in den beiden Ketten gehalten wird.

cDNA: cDNA bezieht sich auf die DNA, die unter Verwendung von Messenger-RNA als Template synthetisiert wird. 

Namen

DNA: DNA bezieht sich auf Desoxyribonukleinsäure.

cDNA: cDNA bezieht sich auf komplementäre DNA.

Synthetisiert aus

DNA: DNA wird aus den vorhandenen Genomen synthetisiert.

cDNA: cDNA wird aus der cytosolischen mRNA synthetisiert.

Synthetisiert von

DNA: DNA wird während der DNA-Replikation durch die Wirkung des Enzyms DNA-Polymerase synthetisiert.

cDNA: cDNA wird während der reversen Transkription durch die Wirkung des Enzyms reverse Transcriptase synthetisiert.

Einzel / Doppelstrang

DNA: DNA ist von Natur aus doppelsträngig.

cDNA: cDNA ist einzelsträngig.

Besteht aus

DNA: DNA besteht sowohl aus kodierenden als auch aus nicht kodierenden Sequenzen eines Organismus.

cDNA: cDNA besteht nur aus den kodierenden Regionen oder den Exons.

Genannt als

DNA: Die Gesamt-DNA eines Organismus wird als Genom bezeichnet.

cDNA: Die Gesamt-cDNA eines Organismus wird als Transkriptom bezeichnet.

Menge

DNA: DNA enthält eine große Anzahl von Basenpaaren.

cDNA: cDNA enthält ein paar Basenpaare im Vergleich zu DNA.

Benutzen

DNA: DNA kann zur Erzeugung genomischer Bibliotheken verwendet werden.

cDNA: cDNA kann zur Herstellung von cDNA-Bibliotheken verwendet werden.

Fazit

DNA und cDNA sind zwei Formen von Nukleinsäuren, die in molekularbiologischen Techniken weit verbreitet sind. Sowohl DNA als auch RNA bestehen aus DNA-Nukleotiden. DNA ist die am häufigsten vorkommende Nukleinsäure in Genomen. Es besteht aus einer Doppelhelixstruktur. Die neue DNA wird aus der vorhandenen DNA während der DNA-Replikation durch das Enzym DNA-Polymerase synthetisiert. cDNA besteht aus einem einzelsträngigen DNA-Molekül. Es wird aus mRNA-Molekülen in einem Prozess synthetisiert, der als Reverse Transkription durch das Enzym Reverse Transcriptase bezeichnet wird. DNA enthält sowohl kodierende als auch nicht kodierende Bereiche des Genoms. CDNA enthält jedoch nur kodierende Regionen oder Exons. Der Hauptunterschied zwischen DNA und cDNA ist die Zusammensetzung der einzelnen Nukleinsäuretypen.

Referenz:

1. “Was ist DNA? - Genetics Home Reference. ”US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin, National Institutes of Health, erhältlich hier. Abgerufen am 22. August 2017.
2. "CDNA (Complementary DNA)". Humane Gene, hier erhältlich. Abgerufen am 22. August 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA-Doppelhelix (13081113544)" von Genomics Education Program - DNA-Doppelhelix (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia
2. "Reverse Transkription-Polymerase-Kettenreaktion" Von Jpark623 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia