主な違い – 遺伝子 vs タンパク質
遺伝子とタンパク質は、細胞内に存在する機能的に関連した2つの存在です。
一般に、遺伝子はDNAの一部です。
DNAはほとんどの生物の遺伝物質です。
DNAはmRNAに転写され、mRNAがタンパク質に翻訳されることは、分子生物学のセントラルドグマとして総称されています。
したがって、遺伝子は細胞内でタンパク質を生成する役割を担っている。
遺伝子とタンパク質の主な違いは、遺伝子は機能的なタンパク質のアミノ酸配列の決定に関与するのに対し、タンパク質は細胞の構造、機能、制御の構成要素として機能することである。
遺伝子とは
遺伝子とは、特定のタンパク質をコードする染色体上の領域（遺伝子座）を指します。
遺伝子は遺伝の分子単位として認識されている。
現代の遺伝子の概念は、1860年代にグレゴール・メンデルが行った特徴の継承に関する研究に端を発している。
一般に、ヒトのゲノムは約2万個の遺伝子から構成されている。
遺伝子の構造は、コード配列と制御配列の2つのセグメントから構成されている。
コーディング配列は、真核生物の遺伝子ではエクソンとイントロンから構成されている。
原核生物は、特定のタンパク質のコード配列を中断するイントロンを持たない。
従って、原核生物の遺伝子は真核生物の遺伝子より短い。
真核生物では、タンパク質合成の際にエキソンのスプライシングによりイントロンが除去される。
したがって、真核生物では、1つの遺伝子のコード配列の選択的スプライシングにより、複数のタンパク質を生産することができる。
遺伝子のコード配列は、非翻訳領域（5’UTRと3’UTR）に挟まれた構造になっている。
遺伝子の制御配列は、プロモーター領域、エンハンサー、インヒビターから構成される。
原核生物では、機能的に関連した遺伝子群がオペロンを形成している。
オペロンには、タンパク質をコードする配列が複数あり、それらが一緒に転写される。
ウイルスの中には、完全にRNAゲノムで構成されているものもあります。
機能性タンパク質のアミノ酸配列が作られることを、遺伝子の発現といいます。
遺伝子発現は、転写レベルまたは翻訳レベルのいずれかで制御される。
その遺伝子をRNA遺伝子と呼ぶ。
図1に、真核生物の遺伝子の構造と遺伝子発現を示す。
図1：真核生物の遺伝子発現
生物は、生殖の際に親から遺伝子一式を受け継ぐ。
ある遺伝子が変異すると、同じ遺伝子の変異体である「対立遺伝子」ができる。
対立遺伝子は集団内でその遺伝子の形質のバリエーションを生み出す。
対立遺伝子には、優性対立遺伝子と劣性対立遺伝子があります。
ほとんどの対立遺伝子はメンデル遺伝をする。
タンパク質とは
タンパク質は、1本または2本のアミノ酸鎖からなる大きな窒素含有有機化合物です。
従って、タンパク質の構成要素はアミノ酸です。
タンパク質は、普遍的なアミノ酸の代替集合体から構成されている。
隣接するアミノ酸のアミノ基とカルボキシル酸基の間にペプチド結合が形成され、アミノ酸の列が形成される。
したがって、タンパク質はポリペプチドと呼ばれる。
これは、タンパク質が高分子であることを意味する。
通常、ポリペプチドは50〜2000個のアミノ酸から構成されている。
タンパク質の一次構造を図2に示す。
図2：タンパク質の一次構造
タンパク質は、遺伝子の発現の結果として合成される。
転写と翻訳がタンパク質合成の2つのステップです。
このタンパク質の構造と機能を研究することをプロテオミクスという。
しかし、タンパク質は非常に複雑でダイナミックな分子の一種である。
典型的なタンパク質は、一次構造、二次構造、三次構造、四次構造の4つの構造レベルから構成されています。
また、アミノ酸の組み合わせによって、タンパク質はさまざまな性質を持つようになります。
ヒトは2万から2万5千のタンパク質をコードする遺伝子を持っています。
そこから約200万種類のタンパク質が合成される。
しかし、人間の体内には約5万種類のタンパク質が存在します。
残りのタンパク質は食事から摂取しています。
図3は、典型的なタンパク質の4つの構造レベルを示しています。
図3：タンパク質の構造レベル
食品に含まれるタンパク質には、完全タンパク質と不完全タンパク質の2種類があります。
完全タンパク質は20種類の必須アミノ酸をすべて含んでおり、不完全タンパク質はその一部しか含んでいない。
これらのタンパク質は、消化される際にアミノ酸に分解され、アミノ酸は血液を介して細胞に運ばれる。
タンパク質は、細胞の構造成分です。
また、ホルモンや酵素として働き、体の機能を調節しています。
また、輸送分子としての役割も担っています。
例えば、ヘモグロビンは、全身に酸素を運ぶタンパク質です。
タンパク質は、免疫系の分子も作り出しています。
遺伝子とタンパク質の類似性
- 遺伝子とタンパク質は、細胞内に存在する2つの物質です。
- 遺伝子とタンパク質はどちらも機能的に関連している。
- 遺伝子もタンパク質も、細胞の機能にとって重要です。
遺伝子とタンパク質の違い
定義
遺伝子：特定のタンパク質をコードする染色体上の領域（遺伝子座）。
タンパク質。
タンパク質：タンパク質は、1本または2本のアミノ酸鎖からなる大きな窒素含有有機化合物です。
意義
遺伝子： DNAまたはRNAの一部。
タンパク質。
タンパク質：ポリペプチドの一種。
組成
遺伝子： DNAの塩基またはRNAの塩基から構成される。
タンパク質。
タンパク質： アミノ酸から構成される。
担当
遺伝子：遺伝子型の決定に関与している。
タンパク質。
タンパク質：表現型の決定に関与する。
機能
遺伝子：機能性タンパク質の生産を担う遺伝子。
タンパク質。
タンパク質は、細胞の構造的、機能的、制御的な構成要素として機能する。
結論
遺伝子とタンパク質は、細胞の中にある2つの存在です。
遺伝子は、ヌクレオチドで構成されるDNAの一部です。
遺伝子には、機能的なタンパク質がコード化されている。
タンパク質は、細胞の構造的、機能的、および制御的な構成要素として機能する。
タンパク質はアミノ酸から構成されています。
遺伝子とタンパク質の主な違いは、細胞内におけるそれぞれの実体の役割です。
