Unterschied zwischen DNA und Genen

Hauptunterschied - DNA gegen Gene

DNA ist der genetische Bauplan der meisten Organismen. DNA existiert in einer vergleichsweise stabilen Struktur, der 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 Merkmale auf die Nachkommen übertragen. Gene bestehen aus DNA- oder RNA-Abschnitten. Das 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 studiert, 

1. Was ist DNA?
     - Definition, Struktur, Merkmale
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 Zellkern und im Nukleoid. Mitochondriale DNA (mtDNA) und Chloroplasten-DNA (cpDNA) können auch in einer Zelle gefunden werden. DNA speichert die genetische Information langfristig, die für die Entwicklung, das Funktionieren und die Reproduktion notwendig ist. Das Nukleotid ist das DNA-Monomer, das aus drei Gruppen besteht: Pentose-Zucker, Stickstoffbase und Phosphatgruppe. Eine stickstoffhaltige Base und Phosphatgruppe sind an den Pentosezucker gebunden. Die 3'-OH-Gruppe von Pentosezucker eines Nukleotids bildet eine kovalente Bindung mit der Phosphatgruppe des benachbarten Nukleotids, um das Zucker-Phosphat-Rückgrat zu erzeugen. Die sich hier bildende kovalente Bindung wird als bezeichnet Phosphodiesterbindung. Desoxyribose ist der von der DNA gemeinsam genutzte Pentosezucker. Somit fehlt der DNA die 2'-OH-Gruppe am Pentosering, wodurch die DNA sehr reaktiv wird. DNA ist auch unter alkalischen Bedingungen stabil.

Vier verschiedene stickstoffhaltige Basen, die in der DNA identifiziert werden können, sind Cytosin (C), Guanin (G), Adenin (A) und Thymin (T). Diese Basen sind in verschiedenen Reihenfolgen angeordnet, um die genetischen Informationen 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 Prozess wird aufgerufen Basenpaarung ergänzen und es produziert ein doppelsträngiges DNA-Molekül, wobei jeder Strang komplementär ist. Doppelsträngige DNA wird weiter zu einer Doppelhelix-Struktur aufgerollt. Die zwei Stränge einer Doppelhelix verlaufen in entgegengesetzte Richtungen und machen sie antiparallel. Die asymmetrischen Enden des Strangs werden als 3'- und 5'-Enden bezeichnet. Die DNA-Doppelhelix bevorzugt die B-Form-Geometrie. Daher sind die Haupt- und Nebenfurchen in der DNA eng, was den enzymatischen Abbau verhindert.

Die gesamte DNA eines Organismus wird als Genom bezeichnet. Das menschliche Genom hat eine Größe von 3,2 Milliarden Basenpaaren und besteht aus etwa 25.000 Genen. Polynukleotidketten von DNA sind in Strukturen organisiert, die als Chromosomen innerhalb der Zelle bezeichnet werden. DNA synthetisiert ihre identische Kopie durch Replikation. DNA ist anfälliger für UV-Schäden.

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 spezifischen Proteins. Tausende von Genen können in einem einzelnen DNA-Molekül höherer Organismen gefunden werden. Gene werden als molekulare Einheit von Erbgut erkannt, da die genetischen Anweisungen durch Reproduktion durch Gene in Nachkommen übergehen. Die Gensequenz wird in mRNA transkribiert; mRNA wird in Proteine ​​transkribiert, die das Merkmal bestimmen. Dies wird als zentrales Dogma der Molekularbiologie bezeichnet. Das Konzept des Gens und sein Vererbungsmuster stammen aus den Erkenntnissen von Gregor Mendel aus den 1860er Jahren.

Die meisten Gene bestehen aus DNA, aber einige können sich RNA teilen. Einige Viren bestehen aus RNA-Genen, da ihr genetisches Material RNA ist. Funktionell verwandte prokaryotische Gene gruppieren sich zu Einheiten, die als Operonen bezeichnet werden. Die mehrfachen Protein-kodierenden Sequenzen werden zusammen transkribiert. Die eukaryotische Genstruktur besteht hauptsächlich aus zwei Regionen: der kodierenden Sequenz und der regulatorischen Sequenz. Die eukaryontische kodierende Sequenz besteht aus Exons, Introns und nicht translatierten Regionen, wohingegen prokaryotischen Genen Introns fehlen. Gene werden mit Introns transkribiert. Folglich werden sie durch Spleißen der Exons entfernt. Im Gegensatz dazu können mehrere Proteine ​​durch alternatives Spleißen hergestellt werden.

Regulatorische Sequenzen setzen sich aus der Promotorregion für die Initiierung der Transkription, Enhancer und Inhibitoren zusammen. Möglicherweise können sowohl Verstärker als auch Inhibitoren auf einem separaten Chromosom gefunden werden. Die Genexpression wird auf transkriptioneller und translationaler Ebene reguliert. Variationen eines Gens werden als Allele bezeichnet.

Abbildung 2: Genstruktur

Unterschied zwischen DNA und Genen

Definition

DNA: DNA ist eine Chemikalie, die die genetischen Informationen eines Organismus speichert.

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

Rolle

DNA: Die 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 andere nicht kodierende Regionen tragen.

Genmaterial

DNA: DNA ist nicht das einzige genetische Material, das Organismen teilen.

Gene: Gene bestehen entweder aus DNA oder RNA.

Studien

DNA: Die Studien über DNA wurden kürzlich entwickelt.

Gene: Das Studium hat vor langer Zeit begonnen.

Fazit

Genomische DNA besteht hauptsächlich aus Genen und Junk-DNA. Alle Arten 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. Zum Beispiel sind cis- und transregulatorische Elemente für die Kontrolle der Transkription von Genen wichtig. Der Hauptunterschied zwischen DNA und Gen besteht also darin, dass Gene nur eine spezifische DNA-Sequenz sind, die die Merkmale bestimmt.

Referenz:
1. "DNA". Wikipedia. 2017. Abgerufen am 13. Februar 2017
2. "Was ist DNA?" Genetik Home Referenz. 2017. Abgerufen am 13. Februar 2017
3. Susman M. „Gene: Definition und Struktur“. ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001. Zugriff auf 09. Februar 2017
4. Schleif R. „Genetik und Molekularbiologie“. 2. Auflage, The Johns Hopkins University Press, 1993, S. 22-47, Zugriff am 09. Februar 2017

Bildhöflichkeit:
1. "DNA simple2". Von Forluvoft - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. "Gene". Mit freundlicher Genehmigung von: Nationales Institut für Humangenomforschung (Public Domain) über Commons Wikimedia