Διαφορά μεταξύ χρωμοσώματος και γονιδίου

Κύρια διαφορά – Χρωμόσωμα εναντίον Γονιδίου

Το DNA φέρει το γενετικό σχέδιο και αποφασίζει τον φαινότυπο ενός οργανισμού. Θεωρείται επίσης ως ένα βιβλίο ιστορίας, που αφηγείται την εξέλιξη ενός είδους. Το DNA γενικά υπάρχει ως διπλή έλικα. Ένα χρωμόσωμα θεωρείται ως η πιο οργανωμένη μορφή DNA. Ένα γονίδιο είναι ένας τόπος σε ένα χρωμόσωμα που κωδικοποιεί πρωτεΐνες. Η κύρια διαφορά μεταξύ χρωμοσώματος και γονιδίου είναι ότι ένα χρωμόσωμα είναι η πιο γεμάτη δομή ενός DNA με πρωτεΐνες, ενώ ένα γονίδιο είναι ένα τμήμα του DNA που βρίσκεται σε ένα χρωμόσωμα. Ένα μόνο χρωμόσωμα αποτελείται από πολλά γονίδια, ενώ ένα γονίδιο είναι ένας τόπος σε ένα χρωμόσωμα.

Αυτό το άρθρο μελετά,

1. Τι είναι το Χρωμόσωμα
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά
2. Τι είναι το Γονίδιο
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ χρωμοσώματος και γονιδίου

Τι είναι ένα χρωμόσωμα

Ένα χρωμόσωμα είναι η πιο συμπυκνωμένη δομή μιας διπλής έλικας DNA με πρωτεΐνες. Ένα τυπικό χρωμόσωμα αποθηκεύει χιλιάδες γονίδια. Οι προκαρυώτες αποτελούνται από ένα ενιαίο, κυκλικό χρωμόσωμα γεμάτο με πρωτεΐνες που μοιάζουν με ιστόνη. Οι ευκαρυώτες αποτελούνται από μεγάλα, γραμμικά χρωμοσώματα. Ο κλώνος DNA μεγέθους περίπου 145 bp είναι τυλιγμένος γύρω από έναν πυρήνα που αποτελείται από οκτώ πρωτεΐνες ιστόνης, σχηματίζοντας μια δομή που ονομάζεται νουκλεόσωμα . Ο κλώνος του DNA σε αυτό το επίπεδο είναι λιγότερο συμπυκνωμένος και παρουσιάζει δομή που μοιάζει με νήματα. Τα νουκλεοσώματα αναδιπλώνονται και τυλίγονται για να παραχθεί μια ίνα 250 nm που ονομάζεται χρωματίνη . Η προσβασιμότητα στην αλληλουχία DNA ενός συγκεκριμένου γονιδίου σε αυτό το επίπεδο μπορεί να ρυθμίζει την έκφραση αυτού του γονιδίου. Η χρωματίνη περιελίσσεται περαιτέρω σε μια ίνα 30 nm, σχηματίζοντας το χρωμόσωμα. Αυτή η συσκευασία παρέχει τη δομική ακεραιότητα στη διπλή έλικα DNA. Οι άνθρωποι έχουν 46 χρωμοσώματα στο γονιδίωμά τους:22 ομόλογα ζεύγη αυτοσωμάτων συν 2 φυλετικά χρωμοσώματα. Εκτός από τα γονίδια, ένα χρωμόσωμα περιέχει περιοχές όπως η αρχή της αντιγραφής, το κεντρομερές και τα τελομερή. Οι αρχές αντιγραφής ξεκινούν την αντιγραφή του DNA. Το κεντρομερίδιο εξασφαλίζει την αποθήκευση όλων των χρωμοσωμάτων f μέσα σε ένα θυγατρικό κύτταρο κατά τη διάρκεια του γεγονότος χρωμοσωμικού διαχωρισμού. Τα τελομερή προστατεύουν τα γονίδια στις ακραίες περιοχές ενός χρωμοσώματος από την περικοπή. Τα χρωμοσώματα που εμφανίζονται στη μετάφαση χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία καρυοτύπων όπου αναλύονται οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες.

Εικόνα 1:Χρωμοσώματα

Τι είναι ένα γονίδιο

Ένα γονίδιο είναι μια περιοχή (τόπος) της αλληλουχίας του γονιδιώματος που κωδικοποιεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Το DNA μεταγράφεται σε mRNA. Το mRNA που μεταφράζεται σε πρωτεΐνες είναι συλλογικά γνωστό ως το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας. Το γονίδιο αναφέρεται ως η μοριακή μονάδα κληρονομικότητας. Η σύγχρονη έννοια του γονιδίου προέρχεται από τις μελέτες για την κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών από τον Γκρέγκορ Μέντελ τη δεκαετία του 1860.

Η πλειοψηφία των οργανισμών χρησιμοποιεί το DNA ως γενετικό τους υλικό. Γενικά, το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από περίπου 20.000 γονίδια. Η δομή ενός γονιδίου αποτελείται κυρίως από δύο τμήματα, την κωδικοποιητική αλληλουχία και τη ρυθμιστική αλληλουχία. Η κωδικοποιητική αλληλουχία περιέχει εξόνια και εσώνια. Οι προκαρυώτες δεν έχουν εσώνια. Στους ευκαρυώτες, τα εσώνια αφαιρούνται με επακόλουθο μάτισμα των εξονίων. Πολλαπλές πρωτεΐνες μπορούν να επιτευχθούν με εναλλακτικό μάτισμα από ένα μόνο γονίδιο. Η κωδικεύουσα αλληλουχία περιέχει επίσης μη μεταφρασμένες περιοχές RNA. Μια ρυθμιστική αλληλουχία αποτελείται από μια περιοχή προαγωγέα, ενισχυτές και αναστολείς. Στους προκαρυώτες, πολλά γονίδια ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν οπερόνια. Ένα οπερόνιο αποτελείται από πολλαπλές αλληλουχίες που κωδικοποιούν πρωτεΐνες οι οποίες μεταγράφονται μαζί. Μερικοί ιοί αποτελούνται πλήρως από γονιδιώματα RNA. Τα γονίδιά τους ονομάζονται γονίδια RNA.

Η έκφραση των γονιδίων μπορεί να ρυθμιστεί είτε σε μεταγραφικό επίπεδο είτε σε μεταφραστικό επίπεδο. Η αλληλουχία νουκλεοτιδίων που καθορίζει μια αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης αναφέρεται ως γενετικός κώδικας. Οι οργανισμοί κληρονομούν το πλήρες σύνολο των γονιδίων τους μέσω της αναπαραγωγής. Οι μεταλλάξεις που συμβαίνουν στην αλληλουχία γονιδίων οδηγούν σε διαφορετικές παραλλαγές του ίδιου γονιδίου. Οι παραλλαγές ενός γονιδίου ονομάζονται αλληλόμορφα. Τα αλληλόμορφα μπορεί να παράγουν παραλλαγές χαρακτηριστικών μέσα σε έναν πληθυσμό. Τα αλληλόμορφα είναι είτε κυρίαρχα είτε υπολειπόμενα. Τα περισσότερα αλληλόμορφα υπόκεινται σε Μεντελική κληρονομικότητα.

Εικόνα 2:Χρωμόσωμα και γονίδιο

Διαφορά μεταξύ χρωμοσώματος και γονιδίου

Ορισμός

Χρωματόσωμα: Ένα χρωμόσωμα είναι η πιο συμπυκνωμένη δομή ενός μορίου DNA με πρωτεΐνες.

Γονίδιο: Ένα γονίδιο είναι ένας τόπος σε ένα χρωμόσωμα.

Γενετικό υλικό

Χρωματόσωμα: Ένα χρωμόσωμα αποτελείται πάντα από DNA.

Γονίδιο: Ένα γονίδιο μπορεί να αποτελείται είτε από DNA είτε από RNA.

Επίδραση μετάλλαξης

Χρωματόσωμα: Οι χρωμοσωμικές μεταλλάξεις είναι σχετικά μεγάλες αφού συμβαίνουν σε ομόλογο ανασυνδυασμό.

Γονίδιο: Οι γονιδιακές μεταλλάξεις είναι μικρές, μερικές φορές σιωπηλές. Εμφανίζονται είτε στην αντιγραφή του DNA είτε σε επακόλουθη βλάβη του DNA.

Παραδείγματα μεταλλάξεων

Χρωματόσωμα:  Οι χρωμοσωμικές μεταλλάξεις οδηγούν σε χρωμοσωμικές ανωμαλίες όπως διπλασιασμός, διαγραφή, αναδιάταξη και αναστροφή γονιδίων.

Γονίδιο: Οι γονιδιακές μεταλλάξεις περιλαμβάνουν σημειακές μεταλλάξεις και μεταλλάξεις μετατόπισης πλαισίου:εισαγωγές και διαγραφές.

Συμπέρασμα

Οι χρωμοσωμικές μεταλλάξεις συμβαίνουν λόγω των σφαλμάτων στο συμβάν ομόλογου ανασυνδυασμού. Ως εκ τούτου, αλλάζει μεγάλες περιοχές ενός χρωμοσώματος. Για παράδειγμα, ο διπλασιασμός ενός συγκεκριμένου γονιδίου μπορεί να συσσωρεύσει το γονιδιακό του προϊόν, τόσο το RNA όσο και την πρωτεΐνη. Εάν αυτή η υπερέκφραση συμβεί σε ένα ογκογονίδιο, θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη καρκίνου. Επομένως, αυτές οι μεταλλάξεις έχουν σημαντική επίδραση στον οργανισμό. Ωστόσο, γονιδιακές μεταλλάξεις συμβαίνουν σε επίπεδο ζεύγους βάσεων. Οι περισσότερες γονιδιακές μεταλλάξεις είναι σιωπηλές, συνώνυμες ή συντηρητικές. Έχουν μικρότερη επίδραση στη λειτουργία των πρωτεϊνών τους. Μερικά μπορεί να είναι επιβλαβή ή θανατηφόρα. Η αποτελεσματικότητα της μετάλλαξης σχετίζεται επίσης με την κύρια διαφορά μεταξύ χρωμοσώματος και γονιδίου, δηλαδή το μέγεθος της περιοχής που καταλαμβάνουν σε ένα γονιδίωμα.

Αναφορά:
1. Susman M. "Genes:Definition and Structure." ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001, http://smcg.ccg.unam.mx/enp-unam/03-EstructuraDelGenoma/geneDefinition.pdf. Πρόσβαση στις 09 Φεβρουαρίου 2017
2. Higgins N. P. «Δομή του χρωμοσώματος». ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Macmillan Publishers Ltd, Nature Publishing Group, 2001, http://smcg.ccg.unam.mx/enp-unam/03-EstructuraDelGenoma/cromosomeStructure.pdf. Πρόσβαση στις 09 Φεβρουαρίου 2017
3. Schleif R. Genetics and Molecular Biology. 2η έκδ., The Johns Hopkins University Press, 1993, σελ. 22-47, http://gene.bio.jhu.edu/bm2whole.pdf. Πρόσβαση στις 09 Φεβρουαρίου 2017