Διαφορά μεταξύ DNA και γονιδίων

Κύρια διαφορά – DNA έναντι γονιδίων

Το DNA είναι το γενετικό σχέδιο των περισσότερων οργανισμών. Το DNA υπάρχει σε μια σχετικά σταθερή δομή που ονομάζεται διπλή έλικα και είναι οργανωμένο σε χρωμοσώματα. Ένα χρωμόσωμα είναι μια δομή ανώτερης τάξης που αποτελείται από ένα μόνο μόριο DNA. Τα γονίδια είναι τα κληρονομικά μόρια που μεταφέρουν χαρακτηριστικά στους απογόνους. Τα γονίδια αποτελούνται από τεντώματα DNA ή RNA. Η βασική διαφορά μεταξύ του DNA και των γονιδίων είναι ότι το DNA είναι μια χημική δομή που αποθηκεύει τις γενετικές οδηγίες και τα γονίδια είναι μικρές εκτάσεις DNA που καθορίζουν ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό.

Αυτό το άρθρο μελετά, 

1. Τι είναι το DNA
     – Ορισμός, Δομή, Χαρακτηριστικά
2. Τι είναι τα Γονίδια
     – Ορισμός, Δομές, Χαρακτηριστικά
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ DNA και γονιδίων

Τι είναι το DNA

Δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι το γενετικό υλικό των περισσότερων οργανισμών. Το DNA βρίσκεται στον πυρήνα και το νουκλεοειδές. Μιτοχονδριακό DNA (mtDNA) και DNA χλωροπλάστη (cpDNA) μπορούν επίσης να βρεθούν σε ένα κύτταρο. Το DNA αποθηκεύει μακροπρόθεσμα τις γενετικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη, τη λειτουργία και την αναπαραγωγή. Το νουκλεοτίδιο είναι το μονομερές του DNA που αποτελείται από τρεις ομάδες:σάκχαρο πεντόζης, αζωτούχα βάση και φωσφορική ομάδα. Η αζωτούχα βάση και η φωσφορική ομάδα συνδέονται με το σάκχαρο πεντόζης. Η ομάδα 3' ΟΗ του σακχάρου πεντόζης ενός νουκλεοτιδίου σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό με τη φωσφορική ομάδα του γειτονικού νουκλεοτιδίου για την παραγωγή της ραχοκοκαλιάς σακχάρου-φωσφορικού. Ο ομοιοπολικός δεσμός που σχηματίζεται εδώ αναφέρεται ως φωσφοδιεστερικός δεσμός . Η δεοξυριβόζη είναι το σάκχαρο πεντόζης που μοιράζεται το DNA. Έτσι, το DNA στερείται της ομάδας 2' ΟΗ στον δακτύλιο πεντόζης που κάνει το DNA πολύ αντιδραστικό. Το DNA είναι επίσης σταθερό σε αλκαλικές συνθήκες.

Τέσσερις διαφορετικές αζωτούχες βάσεις που μπορούν να εντοπιστούν στο DNA είναι η κυτοσίνη (C), η γουανίνη (G), η αδενίνη (Α) και η θυμίνη (Τ). Αυτές οι βάσεις είναι διατεταγμένες σε διαφορετικές σειρές προκειμένου να αποθηκεύουν τις γενετικές πληροφορίες. Η σειρά της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας στη ραχοκοκαλιά σακχάρου-φωσφορικού προσδιορίζεται ως γονίδια. Δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες ενώνονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των ζευγών βάσεων του συμπληρώματος. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σύζευξη βάσεων συμπληρώματος και παράγει ένα δίκλωνο μόριο DNA όπου κάθε κλώνος είναι συμπληρωματικός. Το δίκλωνο DNA περιελίσσεται περαιτέρω για να σχηματίσει μια δομή διπλής έλικας. Οι δύο κλώνοι μιας διπλής έλικας τρέχουν σε αντίθετες κατευθύνσεις, καθιστώντας τις αντιπαράλληλες. Τα ασύμμετρα άκρα του κλώνου ονομάζονται άκρα 3′ και 5′. Η διπλή έλικα του DNA προτιμά τη γεωμετρία Β-μορφής. Ως εκ τούτου, οι κύριες και οι δευτερεύουσες αύλακες στο DNA είναι στενές, αποτρέποντας την ενζυματική αποικοδόμηση.

Το πλήρες σύνολο DNA ενός οργανισμού ονομάζεται γονιδίωμα. Το μέγεθος του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι 3,2 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων και αποτελείται από περίπου 25.000 γονίδια. Οι πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες του DNA οργανώνονται σε δομές που ονομάζονται χρωμοσώματα μέσα στο κύτταρο. Το DNA συνθέτει το πανομοιότυπο αντίγραφό τους με αντιγραφή. Το DNA είναι πιο επιρρεπές σε βλάβες από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Εικόνα 1:Δομή DNA

Τι είναι τα γονίδια

Ένα γονίδιο είναι μια περιοχή (τόπος) ή μια συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων στον κλώνο του DNA. Τα γονίδια κωδικοποιούν μια αλληλουχία αμινοξέων μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης. Χιλιάδες γονίδια μπορούν να βρεθούν σε ένα μόνο μόριο DNA ανώτερων οργανισμών. Τα γονίδια αναγνωρίζονται ως η μοριακή μονάδα της κληρονομικότητας αφού οι γενετικές οδηγίες μεταφέρονται στους απογόνους μέσω της αναπαραγωγής μέσω των γονιδίων. Η γονιδιακή αλληλουχία μεταγράφεται σε mRNA. Το mRNA μεταγράφεται σε πρωτεΐνες που καθορίζουν το χαρακτηριστικό. Αυτό ονομάζεται το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας. Η έννοια του γονιδίου και του σχεδίου κληρονομιάς του προήλθε από τα ευρήματα του Γκρέγκορ Μέντελ το 1860.

Τα περισσότερα γονίδια αποτελούνται από DNA, αλλά μερικά μπορεί να μοιράζονται το RNA. Μερικοί ιοί αποτελούνται από γονίδια RNA αφού το γενετικό τους υλικό είναι το RNA. Λειτουργικά σχετιζόμενα προκαρυωτικά γονίδια ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν μονάδες που ονομάζονται οπερόνια. Οι πολλαπλές αλληλουχίες που κωδικοποιούν πρωτεΐνες μεταγράφονται μαζί. Η δομή του ευκαρυωτικού γονιδίου αποτελείται κυρίως από δύο περιοχές:την κωδικοποιητική αλληλουχία και τη ρυθμιστική αλληλουχία. Η ευκαρυωτική κωδικοποιητική αλληλουχία αποτελείται από εξόνια, εσώνια και αμετάφραστες περιοχές ενώ τα προκαρυωτικά γονίδια στερούνται εσωνίων. Τα γονίδια μεταγράφονται με εσώνια. Κατά συνέπεια, αφαιρούνται με μάτισμα των εξονίων. Αντίθετα, πολλαπλές πρωτεΐνες μπορούν να παραχθούν με εναλλακτικό μάτισμα.

Οι ρυθμιστικές αλληλουχίες αποτελούνται από την περιοχή προαγωγέα για την έναρξη της μεταγραφής, ενισχυτές και αναστολείς. Ίσως, τόσο ενισχυτές όσο και αναστολείς μπορεί να βρεθούν σε ένα ξεχωριστό χρωμόσωμα. Η γονιδιακή έκφραση ρυθμίζεται σε μεταγραφικό και μεταφραστικό επίπεδο. Οι παραλλαγές ενός γονιδίου αναφέρονται ως αλληλόμορφα.

Εικόνα 2:Γονιδιακή δομή

Διαφορά μεταξύ DNA και γονιδίων

Ορισμός

DNA: Το DNA είναι μια χημική ουσία που αποθηκεύει τις γενετικές πληροφορίες ενός οργανισμού.

Γονίδια: Τα γονίδια είναι τα τεντώματα του DNA που κωδικοποιούνται για διαφορετικές πρωτεΐνες.

Ρόλος

DNA: Το DNA καθορίζει πολλές λειτουργίες, όπως η γονιδιακή ρύθμιση.

Γονίδια: Τα γονίδια καθορίζουν τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού.

Μέγεθος του μορίου

DNA: Το DNA είναι ένα πολυνουκλεοτίδιο μακράς αλυσίδας.

Γονίδια: Τα γονίδια είναι μικρά τμήματα DNA. Ένα μόνο μόριο DNA μπορεί να φέρει χιλιάδες γονίδια και άλλες μη κωδικοποιητικές περιοχές.

Γενετικό υλικό

DNA: Το DNA δεν είναι το μόνο γενετικό υλικό που μοιράζονται οι οργανισμοί.

Γονίδια: Τα γονίδια αποτελούνται είτε από DNA είτε από RNA.

Μελέτες

DNA: Οι μελέτες σχετικά με το DNA αναπτύχθηκαν πρόσφατα.

Γονίδια: Οι μελέτες έχουν ξεκινήσει εδώ και πολύ καιρό.

Συμπέρασμα

Το γονιδιωματικό DNA αποτελείται κυρίως από γονίδια και ανεπιθύμητο DNA. Όλοι οι τύποι μη κωδικοποιητικού DNA ονομάζονται συλλογικά ως ανεπιθύμητο DNA. Αυτά τα ανεπιθύμητα DNA παίζουν επίσης ζωτικό ρόλο στη λειτουργία ενός οργανισμού. Εμπλέκονται κυρίως στη γονιδιακή ρύθμιση. Για παράδειγμα, τα cis- και δια-ρυθμιστικά στοιχεία είναι σημαντικά για τον έλεγχο της μεταγραφής των γονιδίων. Έτσι, η βασική διαφορά μεταξύ του DNA και του γονιδίου είναι ότι τα γονίδια είναι μόνο μία συγκεκριμένη αλληλουχία DNA που καθορίζει τα χαρακτηριστικά.

Αναφορά:
1. «DNA». Βικιπαίδεια. 2017. Πρόσβαση στις 13 Φεβρουαρίου 2017
2. «Τι είναι το DNA;». Γενετική Αρχική Αναφορά. 2017. Πρόσβαση στις 13 Φεβρουαρίου 2017
3. Susman M. "Genes:Definition and Structure." ENCYCLOPEDIA OF LIFE SCIENCES, Nature Publishing Group, 2001. Πρόσβαση 09 Φεβ. 2017
4. Schleif R. «Γενετική και Μοριακή Βιολογία». 2nd ed., The Johns Hopkins University Press, 1993, σελ. 22-47, Πρόσβαση 09 Φεβ. 2017

Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. «DNA simple2». Από το Forluvoft – Ίδιο έργο (Δημόσιος Τομέας) μέσω του Commons Wikimedia
2. "Γονίδιο". Με ευγένεια:Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών Ανθρώπινου Γονιδιώματος (Δημόσιος Τομέας)  μέσω Commons Wikimedia