Ein Gen ist eine Vererbungseinheit von uns, während das Allel eine alternative Form davon ist.
Verwirrt? Keine Sorge, nach der Lektüre dieses Artikels sind die Grundlagen der Genetik und der damit verbundenen Terminologie gefestigt und das Konzept von Gen und Allel wird klarer.
Fangen wir also mit einigen Grundlagen an:
Gene sind der funktionelle Teil der DNA – eine Polynukleotidkette.
Die DNA besteht aus Phosphat, Zucker und Basen, die Basen sind stickstoffhaltig, hauptsächlich Purine und Pyrimidine. Zwei Einzelstränge der DNA sind durch Wasserstoffbrücken (drei zwischen G und C und zwei zwischen A und C) miteinander verbunden und spiralförmig angeordnet, siehe Abbildung unten.
Drei Wasserstoffbrücken zwischen Guanin und Cytosin und zwei Wasserstoffbrücken zwischen Adenin und Thymin.
Es gibt zwei Arten von DNA in unserem Genom. Die kodierenden Sequenzen bilden Proteine, die 3 % ausmachen, während die nicht kodierenden Sequenzen nur Müll sind und keine Proteine bilden können. Die kodierenden Sequenzen machen etwa 97 % des Genoms aus und regulieren funktionell die Genexpression.
Diese kodierenden Sequenzen sind unsere Gene.
Wenn Sie mehr über Gene und DNA erfahren möchten, lesen Sie bitte unseren früheren Artikel: DNA vs. Gen.
Die ausführliche Definition eines Gens lautet wie folgt:
„Ein Gen ist eine Polynukleotidkette der DNA – ein funktioneller Teil – mit Introns und Exons, die über ein mRNA-Transkript ein Protein oder eine Gruppe von Proteinen kodiert.“
Zum Beispiel ein Gen für die Augenfarbe, ein Gen für die Haarfarbe, ein Gen für die Körpergröße usw.
Nun klingt das spezifischer und wissenschaftlicher.
Auf der anderen Seite sind die Allele die alternativen Formen eines Gens.
Die alternativen Formen sind zwei oder mehr als zwei, zum Beispiel liegt das OCA2-Gen auf Chromosom Nummer 15 und spielt zusammen mit dem HERC2-Gen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Augenfarbe.
Die Augenfarbe entsteht also durch die Aktivität des OCA2-Gens, während verschiedene Schattierungen wie blaue Augen, schwarze Augen und rote Augen durch verschiedene Allele des Gens entstehen.
Mutation – eine kleine Variation in einer Sequenz der DNA ist der Grund für die Entstehung verschiedener Allele eines Gens. Verwandter Artikel: Verschiedene Arten von genetischen Mutationen.
Obwohl mehr als zwei Allele für ein Gen möglich sind, können Allele nur paarweise vererbt werden.
Die Gene werden also als eine Einheit vererbt, während die Allele paarweise vererbt werden.
Interessanterweise ist mehr als ein Gen für die Produktion eines einzigen Proteins verantwortlich und mehr als ein Protein kann von einem einzigen Gen kodiert werden.
The gene is responsible for a particular trait while the alleles are responsible for variations in that particular trait.
We will take the example of the OCA2 gene for eye color with us throughout the article.
For example, the OCA2 gene is responsible for the production of eye color traits while blue eye, red eye, black eye, are variation occurs due to different alleles.
An example of the OCA2 gene which encodes for eye color.
Some other examples of gene and alleles are,
| Trait | Alleles |
| Eye color | A black eye, red eye, blue eye or green eye |
| Hair color | Black hair, blonde hair, brown hair |
| Blood group (ABO) | AA, AB, BB, OB, OA, OO usw. |
| Größe | Kleinwüchsig oder groß |
Ein Gen umfasst zwei verschiedene Allele, wobei das Allel entweder dominant oder rezessiv sein kann.
Werden zwei dominante Allele zusammen vererbt, spricht man von homozygot-dominant, werden dagegen zwei rezessive Allele zusammen vererbt, spricht man von homozygot-rezessiv.
Werden ein dominantes und ein rezessives Allel zusammen vererbt, spricht man von heterozygot.
Nehmen wir noch einmal ein Beispiel für die Augenfarbe:
OCA2 ist ein Gen für die Augenfarbe und OCA2a, OCA2b, OCA2c und OCA2d sind verschiedene Allele für verschiedene Schattierungen der Augenfarbe.
Angenommen, das OCA2a-Allel steht für die braune Augenfarbe, während das OCA2b-Allel für die grüne Augenfarbe steht.
Wenn das Gen OCA2 mit den beiden OCA2a-Allelen vererbt wird (OCA2a/OCA2a), spricht man von einem homozygot-dominanten Zustand, bei dem das Merkmal der braunen Augen an die Nachkommen vererbt wird.
Auf der anderen Seite ist das OCA2b-Allel für grüne Augen, wenn das OCA2-Gen zwei OCA2b/OCA2b-Allele trägt, wird das Merkmal der grünen Augen autosomal rezessiv vererbt.
Wenn jedoch die beiden Allele OCA2a und OCA2b zusammen vererbt werden, wird nur das Merkmal für braune Augen (OCA2a/OCA2b) vererbt, was als heterozygot-dominante Allele bezeichnet wird.
Hier sind OCA2a/OCA2a die homozygoten dominanten Allele, OCA2b/OCA2b sind homozygote rezessive Allele und OCA2a/OCA2b sind heterozygot.
Dies sind die alternativen Formen des Gens OCA2. Jetzt verstehst du den Unterschied zwischen Gen und Allel.
Gene befinden sich auf dem Chromosom und so auch die Allele!
Das Gen OCA2 befindet sich auf Chromosom 15, was bedeutet, dass sich ein Allel für das Gen OCA2 auf einem der Chromosomen 15 befindet, während sich das andere Allel auf einem anderen Chromosom 15 befindet.
Da die Chromosomen paarweise vorliegen, sind insgesamt 46 Chromosomen – 23 Paare davon – in einer Körperzelle vorhanden. Die Keimzellen (Ei- oder Samenzellen) enthalten davon nur einen haploiden Satz, also nur 23 Chromosomen.
Ein Chromosomensatz vom Vater und ein Chromosomensatz von der Mutter werden an die Nachkommen vererbt, das heißt, ein Allel vom Vater und ein Allel von der Mutter werden an die Nachkommen vererbt.
Die dominante Wirkung der Allele ist jedoch völlig unbekannt, es hängt von den Umwelt- und anderen Faktoren ab, welches Allel dominant und welches rezessiv wird.
Ein Phänotyp ist eine beobachtbare Ausprägung des Merkmals, die von verschiedenen Allelen bestimmt wird, unterschiedliche Phänotypen eines bestimmten Merkmals entstehen durch unterschiedliche Kombinationen von Allelen.
Die genetische Konstitution, die mit dem Phänotyp oder dem Merkmal verbunden ist, wird als Genotyp bezeichnet, der ein Gen für ein Merkmal bildet. Unseren Artikel zu Genotyp vs. Phänotyp können Sie hier lesen.
Ein weiterer Unterschied zwischen Genen und Allelen ist die Prävalenz.
Gene sind in fast allen bekannten Organismen vorhanden, z.B. sind mehrere stoffwechsel- enzymkodierende Gene in allen Organismen vorhanden, aber in einigen Organismen werden sie exprimiert, in anderen nicht.
Auf der anderen Seite sind nicht alle Allele in allen Organismen vorhanden, z.B. ist das blaue Augen-Allel in einer bestimmten Population vorhanden, in anderen aber nicht.
Das Allel für die dunkle Hautfarbe ist häufig in den Populationen vorhanden, die in extremer Hitze leben, während dieses Allel in den Populationen, die in kalten Gebieten leben, nicht vorhanden ist.
Wildtyp-Allel vs. Mutanten-Allel:
Ein Phänotyp, der mit dem Allel zusammenhängt, das normalerweise in der gesamten Population vorhanden ist, wird als Wildtyp-Allel bezeichnet, während das neue Allel oder schädliche Allel, das eine völlig neue Variation in der Population schafft, als mutiertes Allel bezeichnet wird.
Das ist sehr interessant, denn für manche ist das Wildtyp-Allel ein mutiertes Allel und für manche ist das mutierte Allel ein Wildtyp.
Lassen Sie uns das an einem Beispiel erläutern: Das TRS-Gen kodiert ein Protein namens Tyrosinase, das hauptsächlich für die menschliche Hautfarbe verantwortlich ist.
(dies ist nur ein Beispiel, nicht der genaue Mechanismus)
Homozygote dominante Allele TRS1/TRS1 erzeugen einen dunklen Hautphänotyp, der für die in Hochtemperaturgebieten lebende Bevölkerung sehr wichtig ist.
Während die homozygoten rezessiven Allele TRS2/TRS2 eine helle Hautfarbe hervorrufen, die häufig in der Bevölkerung in den Gebieten mit niedrigeren Temperaturen zu beobachten ist.
Diese beiden Bedingungen sind Wildtyp und werden in den einzelnen Populationen Wildtyp-Allele genannt.
Wenn jedoch das TRS2/TRS2-Allel bei einigen Individuen gefunden wird, die bei höheren Temperaturen leben, kann es zu Hautschäden oder Hautkrebs kommen, weil das Melanin, das die Haut vor schädlichen Sonnenstrahlen schützt, in hellhäutigen Populationen weniger vorhanden ist; daher ist das TRS2-Allel das mutierte Allel für eine Population, die bei höheren Temperaturen lebt.
Außerdem werden einige Phänotypen von mehreren Allelen und einige Merkmale von mehreren Genen bestimmt.
Das beste Beispiel für multiple Allele ist das ABO-Blutgruppensystem, aber ich denke, wir werden die Genetik des ABO-Blutgruppensystems in einem anderen Artikel verstehen.
- Unterschied zwischen Genetik und Genomik.
- Genetische Grundlagen: A Beginners Guide To Learn Genetics
Zusammenfassung des Artikels:
- Ein Gen ist ein funktionelles Stück DNA für ein bestimmtes Merkmal, während Allele eine unterschiedliche Variante eines Gens sind.
- Ein Gen stellt ein Protein her, während Allele verschiedene Phänotypen hervorbringen, die mit diesem Protein zusammenhängen.
- Ein Gen ist eine einzelne Einheit für ein Merkmal, während die Allele paarweise auftreten.
- Die Gene sind in allen bekannten Organismen vorhanden, während nicht alle Allele in allen Organismen vorhanden sind
- Gene steuern ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen, während die Allele verschiedene Phänotypen für verschiedene Merkmale erzeugen.
Weiter lesen: DNA – Gen – Chromosom – Protein
Schlussfolgerung:
Allelische Variation ist für die Entstehung neuer Phänotypen und damit für das Überleben des Menschen notwendig. Im Laufe der Zeit mutieren verschiedene Gene unter unterschiedlichen Umweltbedingungen, und es entstehen neue Allele.
Einige Mutationen oder Veränderungen sind schädlich, andere sind nützlich und helfen uns zu leben. Sogar einige Mutationen sind vorübergehend schädlich, können aber in der Zukunft hilfreich sein.
Die Natur schafft neue Variationen in den Genen, es entstehen verschiedene Allele und unerwünschte Allele werden eliminiert. Jedes neue Allel gibt uns eine neue Kraft zum Überleben, schließlich ist das Ziel von all dem, auf der Erde zu überleben.