Разница между хромосомой и геном

Основное отличие - хромосома против гена

ДНК несет генетический план и определяет фенотип организма. Он также считается исторической книгой, в которой рассказывается об эволюции вида. ДНК обычно существует в виде двойной спирали. Хромосома считается высшей организованной формой ДНК. Ген - это локус на хромосоме, кодирующий белки. В главное отличие между хромосомой и геном заключается в том, что Хромосома - это самая плотно упакованная структура ДНК с белками, тогда как ген - это сегмент ДНК, расположенный на хромосоме. Одна хромосома состоит из множества генов, тогда как ген - это локус на хромосоме.

В этой статье изучается,

1. Что такое хромосома - Определение, характеристики 2. Что такое ген - Определение, характеристики 3. В чем разница между хромосомой и геном

Что такое хромосома

Хромосома - это самая плотная структура двойной спирали ДНК с белками. Типичная хромосома хранит тысячи генов. Прокариоты состоят из одной кольцевой хромосомы, заполненной гистоноподобными белками. Эукариоты состоят из больших линейных хромосом. Нить ДНК размером около 145 п.н. обернута вокруг ядра, которое состоит из восьми гистоновых белков, образуя структуру, называемую нуклеосома. Нить ДНК на этом уровне менее конденсирована и имеет нитевидную структуру. Нуклеосомы складываются и скручиваются, образуя волокно с длиной волны 250 нм, которое называется хроматин. Доступность последовательности ДНК конкретного гена на этом уровне может регулировать экспрессию этого гена. Хроматин дополнительно свертывается в 30-нм волокно, образуя хромосому. Эта упаковка обеспечивает структурную целостность двойной спирали ДНК. В геноме человека 46 хромосом: 22 гомологичных пары аутосом плюс 2 половые хромосомы. Помимо генов, хромосома содержит такие области, как точки начала репликации, центромеры и теломеры. Истоки репликации инициируют репликацию ДНК. Центромера обеспечивает хранение всех f-хромосом в дочерней клетке во время хромосомной сегрегации. Теломеры защищают гены в концевых областях хромосомы от усечения. Хромосомы, появляющиеся в метафазе, используются для создания кариотипов, в которых анализируются хромосомные аномалии.

Рисунок 1: Хромосомы

Что такое ген

Ген - это участок (локус) последовательности генома, который кодирует определенный белок. ДНК транскрибируется в мРНК; транслируемая в белки мРНК известна как центральная догма молекулярной биологии. Ген называют молекулярной единицей наследственности. Современная концепция гена берет свое начало с исследованиями Грегора Менделя наследования характеристик в 1860-х годах.

Большинство организмов используют ДНК в качестве генетического материала. Обычно геном человека состоит примерно из 20 000 генов. Структура гена в основном состоит из двух сегментов: кодирующей последовательности и регуляторной последовательности. Кодирующая последовательность содержит экзоны и интроны. Прокариоты не имеют интронов. У эукариот интроны удаляются при последующем сплайсинге экзонов. Множественные белки могут быть получены путем альтернативного сплайсинга из одного гена. Кодирующая последовательность также содержит нетранслируемые участки РНК. Регуляторная последовательность состоит из промоторной области, энхансеров и ингибиторов. У прокариот несколько генов группируются с образованием оперонов. Оперон состоит из нескольких последовательностей, кодирующих белок, которые транскрибируются вместе. Некоторые вирусы полностью состоят из геномов РНК. Их гены называются генами РНК.

Экспрессия генов может регулироваться либо на уровне транскрипции, либо на уровне трансляции. Нуклеотидная последовательность, которая определяет аминокислотную последовательность белка, называется генетическим кодом. Организмы наследуют полный набор генов через репродукцию. Мутации, происходящие в последовательности гена, приводят к различным вариантам одного и того же гена. Вариации гена называются аллелями. Аллели могут вызывать вариации черт внутри популяции. Аллели бывают доминантными или рецессивными. Большинство аллелей наследуются по Менделиру.

Рисунок 2: Хромосома и ген

Определение

Хромосома: Хромосома - это самая уплотненная структура молекулы ДНК с белками.

Ген: Ген - это локус на хромосоме.

Генетический материал

Хромосома: Хромосома всегда состоит из ДНК.

Ген: Ген может состоять из ДНК или РНК.

Мутационное влияние

Хромосома: Хромосомные мутации относительно велики, поскольку они возникают при гомологичной рекомбинации.

Ген: Генные мутации небольшие, иногда молчаливые. Они возникают либо при репликации ДНК, либо при последующем повреждении ДНК.

Примеры мутаций

Хромосома: Хромосомные мутации приводят к хромосомным аномалиям, таким как дупликация, делеция, перестройка и инверсия генов.

Ген: Генные мутации включают точечные мутации и мутации сдвига рамки считывания: вставки и делеции.

Заключение

Хромосомные мутации возникают из-за ошибок в событии гомологичной рекомбинации. Следовательно, он изменяет большие участки хромосомы. Например, при дублировании конкретного гена может накапливаться его генный продукт, как РНК, так и белок. Если эта сверхэкспрессия происходит в онкогене, это может привести к развитию рака. Следовательно, эти мутации оказывают на организм значительный эффект. Однако генные мутации происходят на уровне пары оснований. Большинство генных мутаций молчащие, синонимичные или консервативные. Они имеют меньшее влияние на функцию белка. Некоторые из них могут быть опасными или смертельными. Эффективность мутации также связана с основным различием между хромосомой и геном, то есть размером области, которую они занимают в геноме.

Ссылка: 1. Сусман М. «Гены: определение и структура». ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001, http://smcg.ccg.unam.mx/enp-unam/03-EstructuraDelGenoma/geneDefinition.pdf. Доступ 09 февраля 2017 г. Хиггинс Н. П. «Хромосомная структура». ЭНЦИКЛОПЕДИЯ НАУК О ЖИЗНИ, Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group, 2001 г., http://smcg.ccg.unam.mx/enp-unam/03-EstructuraDelGenoma/cromosomeStructure.pdf. Проверено 09 февраля 2017 г. Шлейф Р. Генетика и молекулярная биология. 2-е изд., Издательство Университета Джона Хопкинса, 1993, стр. 22-47, http://gene.bio.jhu.edu/bm2whole.pdf. По состоянию на 09 февраля 2017 г.

Изображение предоставлено: 1. «Ген хромосомной ДНК» Томаса Шафи - собственная работа (CC BY 4.0) через Commons Wikimedia2. «Chromosome en» Файл: Chromosome-es.svg: KES47 (обсуждение), производная работа: KES47 - Файл: Chromosome-es.svg (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia