تفاوت بین ژن و ژنوم چیست

اطلاعات ژنتیکی (Genetic information) یک سلول به شکل شیمیایی در DNA یا RNA ذخیره می‌شود. ترتیب بازهای نوکلئوتیدی چیده شده در زنجیره پلی نوکلئوتیدی دستورالعمل‌های ژنتیکی را تعیین می‌کند. ژن مجموعه‌ای از نوکلئوتیدها است که پروتئین خاصی [و یا RNA] را کد می‌کند. انسان‌ها دارای هزاران ژن در کل مولکول‌های DNA خود هستند. کل DNA هسته‌ای را ژنوم یک موجود زنده می‌نامند. این DNA در ساختارهای کروموزومی بسته‌بندی می‌شود. تمام توالی‌های ژن را DNA غیرتکراری (non-repetitive DNA) می‌نامند. یک ژنوم دارای توالی‌های DNA زیادی است که به آنها DNA تکراری (repetitive DNA) می‌گویند. این DNA تکراری در تنظیم ژن نیز نقش دارد. تفاوت اصلی بین ژن و ژنوم در این است که یک ژن (gene) دارای یک جایگاه ژنی (locus) روی یک مولکول DNA است در حالی که ژنوم (genome) تمامی DNA هسته‌ای است.

ژن چیست

یک ژن یک مکان یا توالی قطعه‌ای روی رشته پلی نوکلئوتیدی DNA است. این یک توالی اسید آمینه از یک پروتئین خاص را کد می‌کند و به عنوان واحد مولکولی ارثی شناخته می‌شود. دستورالعمل‌های ژنتیکی از طریق ژن‌ها از طریق تولیدمثل به فرزندان منتقل می‌شود. هزاران ژن را می‌توان در یک مولکول DNA موجودات عالی یافت. یک توالی ژن به RNA رونویسی می‌شود. RNA به پروتئین ترجمه می‌شود که در نتیجه صفات را تعیین می‌کند. این قاعده اصلی زیست شناسی مولکولی (central dogma of molecular biology) است.

مفهوم ژن و الگوی وراثت آن با یافته‌های گرگور مندل در سال ۱۸۶۰ سرچشمه گرفت. مطالعه خواص ژن‌ها یا گروهی از ژن‌ها را ژنتیک می‌گویند. بیشتر ژن‌ها از DNA ساخته شده اند، اما تعداد کمی‌از ژن‌ها ممکن است از RNA ساخته شده باشند. برخی از ویروس‌ها از ژن‌های RNA ساخته شده اند زیرا ماده ژنتیکی آنها RNA است. در پروکاریوت‌ها، اپرون‌ها از گروه بندی ژن‌های مرتبط با عملکرد تشکیل می‌شوند. توالی‌های متعدد کد کننده پروتئین با هم رونویسی می‌شوند. ساختار ژن یوکاریوتی عمدتاً از دو ناحیه تشکیل شده است: توالی کدکننده و توالی تنظیمی. توالی کد کننده یوکاریوتی شامل اگزون‌ها، اینترون‌ها و مناطق ترجمه نشده است در حالی که ژن‌های پروکاریوتی فاقد اینترون هستند. ژن‌ها با اینترون‌ها رونویسی می‌شوند. در نتیجه با اتصال اگزون‌ها حذف می‌شوند. از سوی دیگر، چندین پروتئین را می‌توان با اتصال جایگزین تولید کرد. بیان ژن در سطح رونویسی و ترجمه تنظیم می‌شود. تغییرات یک ژن به عنوان آلل‌های آن شناخته می‌شود. آلل‌های مختلف یک ژن فنوتیپ‌های متفاوتی را در بین جمعیت تولید می‌کنند.

شکل ۱: ژن

ژنوم چیست

به کل مجموعه DNA هسته‌ای یک ارگانیسم، ژنوم گفته می‌شود. بیشتر ژنوم‌ها از DNA تشکیل شده اند، اگرچه برخی از ویروس‌ها از ژنوم RNA تشکیل شده اند. اندامک‌هایی مانند میتوکندری و کلروپلاست از ژنوم خود به نام ژنوم میتوکندری و ژنوم کلروپلاست تشکیل شده اند.

ژنوم از هر دو ژن کد کننده و DNA ناخواسته غیر کد کننده تشکیل شده است. اندازه ژنوم متناسب با پیچیدگی مورفولوژیکی موجودات افزایش می‌یابد. ژنوم انسان شامل ۳.۲ میلیارد جفت باز است. از حدود ۲۵۰۰۰ ژن در آن تشکیل شده است. بیشتر توالی‌های DNA در ژنوم انسان حاوی DNA ناخواسته هستند. زنجیره‌های پلی نوکلئوتیدی DNA به کروموزوم‌های جداگانه سازماندهی می‌شوند. ژنوم انسان از ۲۲ جفت همولوگ اتوزوم و ۲ کروموزوم جنسی تشکیل شده است. برخی از موجودات از چندین نسخه از ژنوم تشکیل شده اند. ارگانیسمی‌که دارای یک نسخه از ژنوم باشد، موجودات هاپلوئید نامیده می‌شود. چند کپی دیپلوئید، تریپلوئید و تتراپلوئید نامیده می‌شوند. ژنوم انسان یک ژنوم دیپلوئیدی است. ارگانیسم‌های تولید مثل جنسی نیمی‌از تعداد کروموزوم‌های گامت‌ها را در مقایسه با سلول‌های سوماتیک خود دارند.

ژنوم یک ارگانیسم منحصر به فرد به ترکیب ژنتیکی آن ارگانیسم خاص گفته می‌شود. ژنوم انسان توسط پروژه ژنوم انسان به طور کامل توالی یابی و نقشه برداری شد. انتقال افقی ژن و تکرار توالی‌ها باعث تکامل ژنوم می‌شود. مضاعف شدن می‌تواند تکرار خوشه‌های ژنی، تکرارهای کوتاه پشت سر هم، کل کروموزوم‌ها یا حتی کل ژنوم باشد. ژنومیکس مطالعه ژنوم موجودات مرتبط است.

شکل ۲: ژنوم

تفاوت بین ژن و ژنوم

تعریف

ژن: ژن عنصر ارثی اطلاعات ژنتیکی است. این یک مکان درون یک کروموزوم است.

ژنوم: ژنوم مجموعه ای از DNA هسته‌ای است. اغلب اوقات DNA به صورت کروموزوم وجود دارد.

محتوا

ژن: ژن بخشی از یک مولکول DNA است.

ژنوم: ژنوم کل DNA یک سلول است.

رمزگذاری

ژن: یک ژن سنتز پروتئین را کد می‌کند.

ژنوم: ژنوم پروتئین‌ها و عناصر تنظیم کننده سنتز پروتئین را کد می‌کند.

طول

ژن: طول یک ژن حدود چند صد باز است.

ژنوم: طول ژنوم ارگانیسم بالاتر حدود میلیارد جفت باز است.

عدد

ژن: ارگانیسم بالاتر حاوی حدود هزاران ژن است.

ژنوم: هر موجود زنده فقط یک ژنوم دارد.

کمک به تکامل

ژن: تغییرات ژن به عنوان آلل نامیده می‌شود . این آلل‌ها را می‌توان به طور طبیعی انتخاب کرد.

ژنوم: انتقال افقی ژن و تکثیر باعث تغییرات زیادی در ژنوم می‌شود.

مطالعه

ژن: بررسی خواص ژن‌ها، ژنتیک است.

ژنوم: بررسی خواص ژنوم‌های مربوط به ژنومیک است.

نتیجه

واریانس یک ژن که آلل نامیده می‌شوند توسط جهش‌های نقطه ای ایجاد می‌شوند. جهش نقطه ای در سطح جفت باز رخ می‌دهد. از سوی دیگر، تغییراتی که در سطح ژنوم رخ می‌دهد نسبتاً بزرگ است. انتقال افقی ژن و تکثیر ژن به ترتیب باعث معرفی و افزایش محصول ژن می‌شوند. از این رو، تفاوت اصلی بین ژن و ژنوم در اندازه نوکلئوتیدهای حمل شده توسط آنهاست.