主な違い – 遺伝子 vs ゲノム

細胞の遺伝情報は、化学的な形でDNAまたはRNAに保存されています。

ポリヌクレオチド鎖に配列されたヌクレオチドの塩基の順序によって、遺伝子の命令が決定される。

遺伝子は、特定のタンパク質をコードするヌクレオチドの配列です。

ヒトは全DNA分子に数千の遺伝子を持つ。

核DNA全体を生物のゲノムと呼びます。

このDNAは、染色体構造に詰め込まれている。

すべての遺伝子配列は、非反復性DNAと呼ばれます。

ゲノムには多くのDNA配列があり、これらは反復性DNAと呼ばれます。

この反復性DNAもまた、遺伝子を制御する機能を持っています。

遺伝子とゲノムの大きな違いは、遺伝子がDNA分子上の遺伝子座であるのに対し、ゲノムは核内DNA全体であることである。

この論文では、以下のことを研究しています。

1. 遺伝子とは
         – 定義、特徴、構造
2. ゲノムとは
         – 定義、特徴、構造
3. 遺伝子とゲノムの違いとは？

遺伝子とは

遺伝子は、DNAポリヌクレオチド鎖上の遺伝子座または配列伸長部です。

遺伝子は、特定のタンパク質のアミノ酸配列をコードしており、遺伝の分子単位として認識されている。

遺伝子の指示は、生殖を経て遺伝子を通して子孫に伝達される。

高等生物の1つのDNA分子内には、数千の遺伝子が存在する。

遺伝子配列はRNAに転写され、RNAはタンパク質に翻訳され、その結果、形質が決定される。

これが分子生物学のセントラルドグマです。

遺伝子の概念とその遺伝のパターンは、1860年代のグレゴール・メンデルの発見に端を発している。

遺伝子や遺伝子群の性質を研究する学問を遺伝学と呼ぶ。

 ほとんどの遺伝子はDNAでできているが、少数ながらRNAでできているものもあります。

ウイルスの中には、遺伝物質がRNAであるため、RNAの遺伝子でできているものもあります。

原核生物では、機能的に関連する遺伝子がグループ化されてオペロンが形成されている。

複数のタンパク質をコードする配列が一緒に転写される。

真核生物の遺伝子構造は、主にコード配列と制御配列の2つの領域から構成されている。

真核生物のコード配列はエクソン、イントロン、非翻訳領域から構成されているが、原核生物の遺伝子にはイントロンがない。

遺伝子はイントロンを伴って転写される。

その結果、エクソンとのスプライシングにより、エクソンは除去される。

一方、選択的スプライシングにより、複数のタンパク質を生成することができる。

遺伝子発現は転写レベル、翻訳レベルで制御されている。

ある遺伝子の変異体を対立遺伝子と呼ぶ。

同じ遺伝子の異なる対立遺伝子は、集団の中で異なる表現型を生み出す。

図1: 遺伝子

ゲノムとは

生物の核内DNA一式をゲノムと呼ぶ。

ウイルスの中にはRNAで構成されているものもあるが、ほとんどのゲノムはDNAで構成されている。

ミトコンドリアや葉緑体などの小器官は、それぞれミトコンドリアゲノム、葉緑体ゲノムと呼ばれる独自のゲノムで構成されている。

ゲノムは、コーディング遺伝子とノンコーディングジャンクDNAの両方から構成されている。

ゲノムの大きさは、生物の形態的な複雑さに比例して大きくなる。

ヒトのゲノムは32億塩基対です。

その中にある約25,000の遺伝子から構成されている。

ヒトゲノムのほとんどのDNA配列はジャンクDNAを含んでいる。

DNAポリヌクレオチド鎖は、個々の染色体に組織化されている。

ヒトゲノムは22対の常染色体と2本の性染色体の相同性で構成されている。

生物によっては、複数のゲノムのコピーで構成されているものもあります。

ゲノムを1つだけ持つ生物をハプロイド（Haploid）と呼びます。

ゲノムのコピーが複数あるものは2倍体、3倍体、4倍体と呼ばれる。

ヒトのゲノムは2倍体です。

有性生殖生物は、配偶子の染色体数が体細胞の半分です。

ある特定の生物のゲノムを、その生物の遺伝子の構成という。

ヒトゲノムは、ヒトゲノム計画によって全塩基配列が決定され、マッピングされた。

ゲノムの進化は、遺伝子の水平伝播と配列の重複によって引き起こされる。

重複には、遺伝子クラスター、ショートタンデムリピート、染色体全体、あるいはゲノム全体が重複することもあります。

ゲノミクスとは、近縁の生物のゲノムを研究することである。

遺伝子とゲノムの違い

定義

遺伝子：遺伝子は遺伝情報の遺伝的要素です。

染色体内の遺伝子座です。

ゲノム。

ゲノムとは、核内に存在するDNAの集合体です。

ほとんどの場合、DNAは染色体として存在する。

内容

遺伝子：DNA分子の一部です。

ゲノム。

ゲノムとは、細胞内に存在する全DNAのこと。

エンコーディング

遺伝子：タンパク質合成をコードする遺伝子。

ゲノム ゲノム：タンパク質とタンパク質合成の制御因子の両方をコードしている。

長さ

遺伝子：遺伝子の長さは、数百塩基程度です。

ゲノム。

高等生物のゲノムの長さは、約10億塩基対です。

番号

遺伝子：高等生物には約数千の遺伝子が存在する。

ゲノム。

各生物には1つだけゲノムがあります。

進化への貢献

遺伝子：遺伝子のバリエーションは対立遺伝子と呼ばれる。

この対立遺伝子は自然淘汰されうる。

ゲノム：遺伝子の水平伝播と重複により、ゲノムに大きな変異が生じる。

研究内容

遺伝子：遺伝子の性質を調べる学問が遺伝学です。

ゲノム。

関連するゲノムの性質を研究する学問がゲノム学です。

結論

対立遺伝子と呼ばれる遺伝子の変異は、点突然変異によって作られる。

点突然変異は塩基対のレベルで起こる。

一方、ゲノムレベルで起こる変化は比較的大きい。

遺伝子水平移動と遺伝子重複により、それぞれ遺伝子産物が導入され、増加する。

従って、遺伝子とゲノムの主な違いは、それらが担うヌクレオチドの大きさにある。