Unterschied zwischen Gen und Protein
Kurz gesagt
Bei zellulären Organismen ist ein Gen ein Abschnitt der DNA, der Information für ein funktionelles Produkt enthält – häufig für ein Protein, manchmal aber für ein RNA-Molekül. Bei RNA-Viren kann ein Gen ein Abschnitt des RNA-Genoms sein. Ein Protein ist ein aus Aminosäuren aufgebautes Molekül, das in Zellen Aufgaben übernimmt; es kann nach der Information eines Gens hergestellt werden.
Der HauptunterschiedEin Gen ist eine vererbbare Informationseinheit im Genom; ein Protein ist ein funktionelles Molekül, dessen Aufbau bei protein-codierenden Genen durch diese Information mitbestimmt wird.
Gene enthalten die Information für funktionelle Produkte, darunter viele Proteine; Gene sind Nukleinsäureabschnitte, Proteine dagegen Aminosäuremoleküle.
Steckbriefe
Steckbrief: Gen
Bei zellulären Organismen ist ein Gen ein DNA-Abschnitt, dessen Information zur Herstellung eines funktionellen Produkts genutzt wird. Dieses Produkt kann ein Protein oder eine funktionelle RNA sein. Bei RNA-Viren kann ein Gen ein Abschnitt des RNA-Genoms sein.
- Abschnitt der DNA
- trägt Erbinformation
- wird reguliert abgelesen
Beispiel Das LCT-Gen enthält die Information, die zur Herstellung des Enzyms Lactase genutzt wird.
Steckbrief: Protein
Ein Protein ist ein Molekül aus einer oder mehreren Ketten von Aminosäuren. Seine räumliche Form und seine chemischen Eigenschaften ermöglichen bestimmte Aufgaben in der Zelle oder im Körper.
- aus Aminosäuren aufgebaut
- nimmt räumliche Form an
- erfüllt Zellaufgaben
Beispiel Lactase im Dünndarm spaltet den Milchzucker Lactose in kleinere Zucker.
Auf einen Blick
| Merkmal | Gen | Protein |
|---|---|---|
| Was ist es? | Bei zellulären Organismen ein DNA-Abschnitt mit Information für ein funktionelles Produkt; bei RNA-Viren ein Abschnitt des RNA-Genoms | Molekül aus einer oder mehreren Aminosäureketten |
| Typisch | Wird abgelesen und kann vererbt werden | Faltet sich in eine bestimmte räumliche Form |
| Wofür / wann? | Zur Herstellung von Proteinen oder funktioneller RNA | Für Aufgaben wie Katalyse, Transport oder Stabilität |
| Beispiel | Das LCT-Gen enthält die Bauinformation für Lactase | Lactase spaltet Lactose im Dünndarm |
| Stoffklasse | DNA-Abschnitt bei zellulären Organismen; RNA-Abschnitt bei RNA-Viren | Aminosäuremolekül |
| Information | In der Reihenfolge der DNA-Basen gespeichert | In der Aminosäurefolge und Faltung wirksam |
| Ort | Im Zellkern bei menschlichen Chromosomen | An verschiedenen Orten in der Zelle |
| Veränderung | Eine Mutation verändert die DNA-Sequenz | Struktur oder Menge können sich verändern |
Im Detail
Vom Gen zum Protein
Bei einem protein-codierenden Gen wird zunächst eine RNA-Kopie der DNA-Information hergestellt. Dieser Schritt heißt Transkription. Bei Eukaryoten wird die zunächst hergestellte Vorläufer-RNA meist noch verarbeitet, bevor die reife mRNA an Ribosomen gelesen wird; dabei entsteht eine Kette aus Aminosäuren.
Die Kette faltet sich und kann mit weiteren Ketten oder anderen Molekülen zusammenarbeiten. Erst die fertige Struktur ermöglicht dem Protein meist seine konkrete Aufgabe. Der Ablauf von der Geninformation zum wirksamen Produkt wird als Genexpression bezeichnet.
Nicht jedes Gen ergibt ein Protein
Manche Gene enthalten die Information für RNA, die selbst eine Aufgabe erfüllt und nicht in ein Protein übersetzt wird. Dazu gehören etwa RNA-Moleküle, die bei der Herstellung von Proteinen mitwirken oder die Aktivität anderer Gene beeinflussen.
Auch ein protein-codierendes Gen führt nicht automatisch dazu, dass ständig viel Protein entsteht. Zellen regulieren, welche Gene wann und in welcher Menge abgelesen werden. So können verschiedene Zelltypen trotz weitgehend gleicher DNA unterschiedliche Aufgaben übernehmen.
Was Mutationen bewirken können
Eine Mutation ist eine Veränderung der DNA-Sequenz. Liegt sie in einem Gen, kann sie die RNA-Kopie oder die Aminosäurefolge eines daraus hergestellten Proteins verändern. Manche Veränderungen haben keine erkennbare Wirkung; andere beeinflussen die Menge oder Funktion des Proteins.
Die Folge hängt unter anderem davon ab, wo die Veränderung liegt und welche Aufgabe das Genprodukt hat. Deshalb bedeutet „Mutation“ nicht automatisch Krankheit oder einen sichtbaren Effekt. Für konkrete medizinische Fragen ist eine Fachperson zuständig.
Proteine können nachträglich verändert werden
Die Information eines Gens legt bei einem Protein die Reihenfolge der Aminosäuren fest, aber nicht allein alle Eigenschaften des fertigen Moleküls. Während oder nach seiner Herstellung kann ein Protein gefaltet, geschnitten oder chemisch verändert werden.
Solche Verarbeitungsschritte beeinflussen, wo ein Protein eingesetzt wird und wie es arbeitet. Außerdem können Proteine abgebaut und ihre Bestandteile wiederverwendet werden. Ein Gen ist dagegen ein DNA-Abschnitt; es wird nicht selbst zu einem Protein.
Woran erkennt man den Unterschied?
- Fragen Sie zuerst, ob von DNA-Information oder von einem Molekül die Rede ist.
- Begriffe wie Basensequenz, Chromosom und Mutation weisen meist auf ein Gen hin.
- Begriffe wie Aminosäuren, Enzym, Faltung oder Rezeptor weisen meist auf ein Protein hin.
- Prüfen Sie bei Aussagen über ein Gen, ob es tatsächlich protein-codierend ist: Manche Gene liefern funktionelle RNA.
- Bei einem Beispiel wie Lactase ist das Gen die Bauinformation; Lactase selbst ist das Protein.
Gemeinsamkeiten
- Beide sind Bestandteile biologischer Systeme und für Zellfunktionen wichtig.
- Die Information vieler Gene beeinflusst, welche Proteine eine Zelle herstellen kann.
- Veränderungen oder Störungen können biologische Abläufe beeinflussen.
Häufiger Irrtum
Irrtum: „Ein Gen ist ein Protein.“
Richtig: Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA; ein Protein ist ein Molekül, das häufig mithilfe der Geninformation hergestellt wird.
Irrtum: „Jedes Gen codiert ein Protein.“
Richtig: Einige Gene liefern funktionelle RNA statt eines Proteins; außerdem wird die Genaktivität in Zellen reguliert.
Häufige Fragen
Kann ein Gen mehrere verschiedene Proteine hervorbringen?
Bei manchen Genen kann die RNA auf unterschiedliche Weise verarbeitet werden, sodass verschiedene Proteinvarianten entstehen. Welche Varianten gebildet werden, hängt unter anderem vom Zelltyp ab.
Besteht ein Protein aus DNA?
Nein. Proteine bestehen aus Aminosäuren, während DNA aus Nukleotiden aufgebaut ist. Bei protein-codierenden Genen wird die DNA-Information über eine RNA-Zwischenstufe genutzt.
Wo werden Proteine in der Zelle hergestellt?
Proteine werden an Ribosomen hergestellt. Bei Eukaryoten liegen zytosolische Ribosomen frei im Zellplasma oder am rauen endoplasmatischen Retikulum; Mitochondrien und, bei Pflanzen und Algen, Chloroplasten besitzen eigene Ribosomen.
