Гены и хромосомы: в чем разница?

Хромосомы – это нитевидные структуры, состоящие из ДНК, которые присутствуют внутри ядра каждой клетки организма. Определенные сегменты ДНК известны как гены. Каждая хромосома содержит множество генов, каждый из которых выполняет свою функцию. Например, некоторые инструктируют клетки о том, как продуцировать определенные белки. В целом, функция хромосом и генов заключается в том, чтобы указывать клеткам, как размножаться, информируя о том, как растет и развивается организм.

Что такое хромосома?

Почти каждая клетка в организме содержит ядро. Внутри каждого ядра находятся хромосомы, которые состоят из ДНК, генетического материала, который инструктирует клетки. Хромосомы имеют форму креста или бабочки с четырьмя плечами — в большинстве клеток человека их 23 пары. Один набор поступает от каждого из биологических родителей человека.

Одна из этих 23 пар представляет собой набор половых хромосом, который влияет на биологический пол человека. Если человек наследует две копии Х-половой хромосомы, у него, скорее всего, будут женские признаки, а если наследует одну копию Х-хромосомы и одну из Y-хромосом, у него, скорее всего, будут мужские признаки. Остальные 22 пары хромосом в каждой клетке отвечают за другие характеристики. Научное название для них – аутосомы.

Что такое гены?

Гены – это специфические сегменты ДНК, содержащиеся в хромосомах. ДНК состоит из четырех химических веществ, или «оснований», таких как:

• аденин (A)
• гуанин (G)
• цитозин (C)
• тимин (T)

Эти основания соединяются с другими молекулами, образуя нуклеотиды, строительные блоки ДНК. Гены представляют собой последовательности этих нуклеотидов — некоторые из них большие и содержат миллионы оснований. Другие небольшие и содержат всего несколько сотен.

В то время как многие гены являются единичными, многие другие присутствуют в нескольких копиях. Копии одного и того же гена могут появляться на разных хромосомах, повышая выживаемость людей как вида. Каждый ген отвечает за различные функции. Например, некоторые сообщают клеткам, как производить определенные белки, другие отвечают за такие характеристики, как цвет глаз или волос, а третьи контролируют рост и функции организма.

Подобно хромосомам, люди наследуют гены парами: по одной копии от каждого из биологических родителей человека. Большинство людей наследуют одни и те же гены. Однако некоторые гены имеют вариации. Менее 1% чьих-либо генов отличаются от генов остальной части населения, но эти небольшие различия могут оказать значительное влияние на здоровье.

Вариации генов и хромосом

Как гены, так и хромосомы могут иметь вариации, влияющие на здоровье. Некоторые вариации непосредственно вызывают заболевания, в то время как другие могут только повышать или снижать риск развития того или иного заболевания.

Хромосомные вариации включают более масштабные изменения, чем генетические вариации, и могут включать:

• различия в количестве хромосом внутри клеток
• изменения в структуре или функции конкретной хромосомы или аутосомы
• перестройку, дублирование или делецию сегментов целых генов в хромосоме

Напротив, генетические изменения имеют меньший масштаб. Некоторые вариации в генах не влияют на здоровье человека, в то время как другие влияют. 

Различные типы генной вариации включают:

• замену, когда один нуклеотид заменяет другой
• вставку, которая добавляет дополнительные нуклеотиды
• дублирование, которое повторяет существующие нуклеотиды
• делецию, при которой удаляется один или несколько нуклеотидов
• делецию-вставку, которая удаляет один нуклеотид и добавляет другой
• инверсию, которая изменяет последовательность нуклеотидов на противоположную 

Люди обычно наследуют варианты генов и хромосом от своих биологических родителей, но изменения в структуре или функции и того, и другого также могут происходить в течение жизни человека.

ДНК и РНК

РНК похожа на ДНК в том смысле, что она также несет генетическую информацию. Однако существует несколько различий в их функциях, структуре и способах работы.

ДНК отвечает за длительное хранение генетической информации в ядрах клеток. Задача РНК состоит в том, чтобы переносить эту информацию из ядра в рибосому, другую часть клетки. Затем рибосомы могут использовать эту информацию для производства белков. Итак, там, где ДНК действует как хранилище генетического кода человека, РНК действует как мессенджер, позволяя клеткам использовать его. Кроме того, в то время как ДНК реплицирует саму себя, РНК не может этого делать. Вместо этого организм вырабатывает ее из ДНК так часто, как это необходимо. Они также имеют разную форму: ДНК образует двойную спираль, в то время как РНК представляет собой одинарную спираль.

Другие технические термины, относящиеся к генам и хромосомам:

Геном: относится в совокупности ко всем генам, которыми обладает вид. Например, геном человека включает в себя все гены, которыми обычно обладают люди.

Генотип: Это уникальная коллекция генетического материала, принадлежащего организму.

Фенотип: описывает наблюдаемые генетические признаки, такие как цвет глаз и группа крови.

Геномика: изучение целого генома или его части, включая то, как различные гены взаимодействуют друг с другом.

Эпигенетика: Это изучение того, как окружающая среда и поведение влияют на работу генов.

Заключение 

Гены и хромосомы – это разные типы генетического материала. Хромосомы – это нитевидные структуры, которые располагаются в ядре клеток и состоят из цепочек плотно свернутой ДНК. Гены – это сегменты нитей ДНК. Большинство клеток в организме человека содержат 23 пары хромосом, которые включают 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом. Последние влияют на биологический пол. В этих 23 парах хромосом содержатся тысячи генов, и изменения либо в хромосоме, либо в структуре гена могут привести к определенным заболеваниям.

Научная статья по теме: потеря Y-хромосомы связана с ранней смертью мужчин.