Διαφορά μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης

Κύρια διαφορά – Γονίδιο έναντι πρωτεΐνης

Το γονίδιο και η πρωτεΐνη είναι δύο λειτουργικά συνδεδεμένες οντότητες που βρίσκονται στο κύτταρο. Γενικά, τα γονίδια είναι κομμάτια DNA. Το DNA είναι το γενετικό υλικό των περισσότερων οργανισμών. Το DNA μεταγράφεται σε mRNA. Το mRNA που μεταφράζεται σε πρωτεΐνες είναι συλλογικά γνωστό ως το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας. Ως εκ τούτου, τα γονίδια είναι υπεύθυνα για την παραγωγή πρωτεϊνών μέσα στο κύτταρο. Η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης είναι ότι το γονίδιο είναι υπεύθυνο για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας αμινοξέων μιας λειτουργικής πρωτεΐνης, ενώ η πρωτεΐνη χρησιμεύει ως δομικό, λειτουργικό και ρυθμιστικό συστατικό του κυττάρου .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι το Γονίδιο
     – Ορισμός, Δομή, Ρόλος
2. Τι είναι η πρωτεΐνη
     – Ορισμός, Δομή, Ρόλος
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Αμινοξέα, Κωδικοποιητική Αλληλουχία, Γονίδιο, Γονιδιακή Έκφραση, Πρωτεΐνη, Ρυθμιστική Αλληλουχία

Τι είναι ένα γονίδιο

Ένα γονίδιο αναφέρεται σε μια περιοχή (θέση) ενός χρωμοσώματος που κωδικοποιεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Ένα γονίδιο αναγνωρίζεται ως η μοριακή μονάδα κληρονομικότητας. Η σύγχρονη έννοια του γονιδίου προήλθε από τις μελέτες για την κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών από τον Γκρέγκορ Μέντελ τη δεκαετία του 1860. Τυπικά, το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από περίπου 20.000 γονίδια.

Η δομή ενός γονιδίου αποτελείται από δύο τμήματα:κωδικοποιητική αλληλουχία και ρυθμιστική αλληλουχία. Ακολουθία κωδικοποίησης αποτελείται από εξόνια και ιντρόνια στα ευκαρυωτικά γονίδια. Τα προκαρυωτικά στερούνται ιντρόνια που διακόπτουν την κωδικοποιητική αλληλουχία μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης. Ως εκ τούτου, τα προκαρυωτικά γονίδια είναι μικρότερα από τα ευκαρυωτικά γονίδια. Στους ευκαρυώτες, τα εσώνια αφαιρούνται με επακόλουθο μάτισμα των εξονίων κατά τη διάρκεια της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Έτσι, πολλαπλές πρωτεΐνες μπορούν να παραχθούν με εναλλακτικό μάτισμα της κωδικεύουσας αλληλουχίας ενός μόνο γονιδίου σε ευκαρυώτες. Η κωδικεύουσα αλληλουχία ενός γονιδίου πλαισιώνεται από μη μεταφρασμένες περιοχές (5' UTR και 3' UTR). Η ρυθμιστική ακολουθία ενός γονιδίου αποτελείται από μια περιοχή προαγωγέα, ενισχυτές και αναστολείς. Στους προκαρυώτες, μια ομάδα λειτουργικά σχετιζόμενων γονιδίων σχηματίζει ένα οπερόνιο. Ένα οπερόνιο έχει πολλαπλές αλληλουχίες που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, οι οποίες μεταγράφονται μαζί. Μερικοί ιοί αποτελούνται πλήρως από γονιδιώματα RNA. Η παραγωγή της αλληλουχίας αμινοξέων μιας λειτουργικής πρωτεΐνης είναι γνωστή ως έκφραση γονιδίου. Η γονιδιακή έκφραση μπορεί να ρυθμιστεί είτε σε μεταγραφικό επίπεδο είτε σε μεταφραστικό επίπεδο. Τα γονίδιά τους ονομάζονται γονίδια RNA. Η δομή ενός ευκαρυωτικού γονιδίου και η γονιδιακή έκφραση φαίνονται στο εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Έκφραση Ευκαρυωτικού Γονιδίου

Οι οργανισμοί κληρονομούν ένα πλήρες σύνολο γονιδίων από τους γονείς τους κατά την αναπαραγωγή. Οι μεταλλάξεις ενός συγκεκριμένου γονιδίου προκαλούν παραλλαγές του ίδιου γονιδίου γνωστές ως αλληλόμορφα. Τα αλληλόμορφα παράγουν παραλλαγές του χαρακτηριστικού του γονιδίου μέσα σε έναν πληθυσμό. Τα αλληλόμορφα είναι είτε κυρίαρχα είτε υπολειπόμενα αλληλόμορφα. Τα περισσότερα αλληλόμορφα υφίστανται μεντελική κληρονομικότητα.

Τι είναι η πρωτεΐνη

Μια πρωτεΐνη είναι μια μεγάλη αζωτούχα οργανική ένωση, που αποτελείται από μία ή δύο αλυσίδες αμινοξέων. Ως εκ τούτου, τα δομικά στοιχεία μιας πρωτεΐνης είναι τα αμινοξέα. Μια πρωτεΐνη αποτελείται από ένα εναλλακτικό σύνολο καθολικών αμινοξέων. Σχηματίζονται πεπτιδικοί δεσμοί μεταξύ αμινομάδων και ομάδων καρβοξυλικού οξέος γειτονικών αμινοξέων, σχηματίζοντας μια αλληλουχία αμινοξέων. Επομένως, οι πρωτεΐνες ονομάζονται πολυπεπτίδια. Αυτό σημαίνει ότι η πρωτεΐνη είναι ένα πολυμερές. Τυπικά, ένα πολυπεπτίδιο αποτελείται από 50 – 2000 αμινοξέα. Η δομή της πρωτογενούς πρωτεΐνης φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Δομή πρωτογενούς πρωτεΐνης

Η πρωτεϊνοσύνθεση λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα γονιδιακής έκφρασης . Η μεταγραφή και η μετάφραση είναι τα δύο στάδια της πρωτεϊνοσύνθεσης. Η μελέτη της δομής και της λειτουργίας αυτών των πρωτεϊνών ονομάζεται πρωτεϊνική. Ωστόσο, οι πρωτεΐνες είναι ένας πολύ σύνθετος και δυναμικός τύπος μορίων. Μια τυπική πρωτεΐνη αποτελείται από τέσσερα δομικά επίπεδα:πρωτογενές, δευτερογενές, τριτογενές και τεταρτοταγές. Διαφορετικοί συνδυασμοί αμινοξέων δίνουν διαφορετικές ιδιότητες στις πρωτεΐνες. Οι άνθρωποι έχουν από 20.000 έως 25.000 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Περίπου 2 εκατομμύρια διαφορετικών τύπων πρωτεΐνης μπορούν να συντεθούν από αυτά. Ωστόσο, το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 50.000 πρωτεΐνες. Οι υπόλοιπες πρωτεΐνες καταναλώνονται μέσω της διατροφής. Τα τέσσερα δομικά επίπεδα μιας τυπικής πρωτεΐνης φαίνονται στην εικόνα 3.

Εικόνα 3:Δομικά επίπεδα μιας πρωτεΐνης

Οι δύο μορφές πρωτεΐνης στο φαγητό είναι πλήρεις πρωτεΐνες και ατελείς πρωτεΐνες. Μια πλήρης πρωτεΐνη αποτελείται από και τα είκοσι απαραίτητα αμινοξέα ενώ μια ατελής πρωτεΐνη έχει μόνο μερικά από αυτά. Αυτές οι πρωτεΐνες διασπώνται σε αμινοξέα κατά τη διάρκεια της πέψης και τα αμινοξέα μεταφέρονται στα κύτταρα μέσω του αίματος. Οι πρωτεΐνες είναι ένα δομικό συστατικό ενός κυττάρου. Ρυθμίζουν επίσης τις λειτουργίες του σώματος δρώντας ως ορμόνες και ένζυμα. Χρησιμεύουν επίσης ως μεταφορικά μόρια. Για παράδειγμα, η αιμοσφαιρίνη είναι η πρωτεΐνη που μεταφέρει οξυγόνο σε όλο το σώμα. Οι πρωτεΐνες παράγουν μόρια του ανοσοποιητικού συστήματος επίσης.

Ομοιότητες μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης

• Το γονίδιο και η πρωτεΐνη είναι δύο οντότητες που βρίσκονται μέσα στο κύτταρο.
• Τόσο το γονίδιο όσο και η πρωτεΐνη σχετίζονται λειτουργικά.
• Τόσο το γονίδιο όσο και η πρωτεΐνη είναι σημαντικά για τη λειτουργία του κυττάρου.

Διαφορά μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης

Ορισμός

Γονίδιο: Ένα γονίδιο είναι μια περιοχή (τόπος) ενός χρωμοσώματος που κωδικοποιεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.

Πρωτεΐνη: Μια πρωτεΐνη είναι μια μεγάλη αζωτούχα οργανική ένωση, που αποτελείται από μία ή δύο αλυσίδες αμινοξέων.

Σημασία

Γονίδιο: Ένα γονίδιο είναι ένα κομμάτι DNA ή RNA.

Πρωτεΐνη: Μια πρωτεΐνη είναι ένα πολυπεπτίδιο.

Σύνθεση

Γονίδιο: Ένα γονίδιο αποτελείται από νουκλεοτίδια DNA ή νουκλεοτίδια RNA.

Πρωτεΐνη: Μια πρωτεΐνη αποτελείται από αμινοξέα.

Υπεύθυνος για

Γονίδιο: Το γονίδιο είναι υπεύθυνο για τον προσδιορισμό του γονότυπου.

Πρωτεΐνη: Η πρωτεΐνη είναι υπεύθυνη για τον προσδιορισμό του φαινοτύπου.

Συνάρτηση

Γονίδιο: Ένα γονίδιο είναι υπεύθυνο για την παραγωγή μιας λειτουργικής πρωτεΐνης.

Πρωτεΐνη: Μια πρωτεΐνη χρησιμεύει ως δομικό, λειτουργικό και ρυθμιστικό συστατικό του κυττάρου.

Συμπέρασμα

Το γονίδιο και η πρωτεΐνη είναι δύο οντότητες που βρίσκονται μέσα στο κύτταρο. Ένα γονίδιο είναι ένα κομμάτι DNA που αποτελείται από νουκλεοτίδια. Τα γονίδια κωδικοποιούνται για λειτουργικές πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες χρησιμεύουν ως δομικό, λειτουργικό και ρυθμιστικό συστατικό του κυττάρου. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αμινοξέα. Η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδίου και πρωτεΐνης είναι ο ρόλος κάθε οντότητας μέσα στο κύτταρο.

Αναφορά:

1. «Τι είναι ένα γονίδιο; – Γενετική Αρχική Αναφορά." Εθνική Βιβλιοθήκη Ιατρικής των ΗΠΑ, Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, Διατίθεται εδώ.
2. «Τι είναι οι πρωτεΐνες και τι κάνουν; – Γενετική Αρχική Αναφορά." Εθνική Βιβλιοθήκη Ιατρικής των ΗΠΑ, Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, Διατίθεται εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Γονιδιακή δομή ευκαρυωτικού 2 σχολιάστηκε» Από Thomas Shafee – Shafee T, Lowe R (2017). «Δομή ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών γονιδίων». WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI:10.15347/wjm/2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Protein first structure" By National Human Genome Research Institute -(Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "Protein-structure" By NHGRI – Ευγενική παραχώρηση:Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών Ανθρώπινου Γονιδιώματος (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia