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Genom

Das Genom, auch Erbgut eines Lebewesens oder eines Virus, ist die Gesamtheit der materiellen Träger der vererbbaren Informationen einer Zelle oder eines Viruspartikels: Chromosomen, Desoxyribonukleinsäure (DNS = DNA) oder Ribonukleinsäure (RNS = RNA) bei RNA-Viren, bei denen RNA anstelle von DNA als Informationsträger dient. Im abstrakten Sinn versteht man darunter auch die Gesamtheit der vererbbaren Informationen (Gene) eines Individuums.

Der Chromosomensatz eines Mannes als Karyogramm dargestellt

Die Bezeichnung Genom wurde, nach der durch Thomas Hunt Morgan gelungenen Verknüpfung der Chromosomentheorie der Vererbung mit der durch Wilhelm Johannsen aufgestellten Hypothese von Genen als Erbeinheiten, 1920 von Hans Winkler geprägt. Das Teilgebiet der Genetik, das sich mit der Erforschung des Aufbaus von Genomen und der Wechselwirkungen zwischen Genen befasst, wird als Genomik (englischgenomics) bezeichnet.

Der Sprachgebrauch ist dabei in der Genetik nicht einheitlich. Im ursprünglichen Sinn bezieht sich das Genom nur auf den einfachen monoploiden DNA-Satz. Heute wird auch oft vom Genom allopolyploider Arten (mit mehreren unterschiedlichen Chromosomensätzen, wie z. B. Weizen) gesprochen; manchmal werden die unterschiedlichen Chromosomensätze dann als "Subgenom" unterschieden. Meist wird aber das Kerngenom des Zellkerns unterschieden vom Genom der Zellorganellen, dem mitochondrialen Genom und dem Plastiden-Genom. Auch dies wird allerdings zwischen verschiedenen Autoren nicht einheitlich gehandhabt, so dass auch die Gesamtheit der Erbinformationen als Genom bezeichnet werden kann (was dann mit der Bedeutung des Fachbegriffs Genotyp überlappt).

Nach strenger Auslegung besitzt ein diploider Organismus zwei Genome: ein mütterliches (maternales), von der Mutter ererbtes und ein väterliches (paternales) vom Vater ererbtes, jeweils auf einem Chromosomensatz, ein einzelnes Genom hätte nur jede Gamete. Bei der Genomanalyse können diese aber im Regelfall nicht unterschieden werden, so dass es sich eingebürgert hat, vom Genom eines Individuums zu sprechen. Dieser unklare Bezug auf den diploiden bzw. haploiden Satz führt etwa bei der Bestimmung der Genomgröße manchmal zu Missverständnissen. Oft wird sogar weiter verallgemeinert zum Genom einer Art, etwa dem menschlichen Genom. Dabei wird dann die individuelle Variation der verschiedenen Allele an einem Genlocus, allgemeiner die individuelle Verschiedenheit der individuellen Genotypen, in der Betrachtung vernachlässigt; man spricht vom Referenzgenom.

Inhaltsverzeichnis

Die für die Vererbung von Eigenschaften und Merkmalen erforderliche und auf der Ebene der Zellen und der Individuen weitergegebene Information ist in der DNA enthalten, und zwar in der Sequenz (Abfolge) der DNA-Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Ribonukleinsäuren verwenden anstelle des Thymins die Base Uracil (U). Jeweils drei aufeinanderfolgende Basen bedeuten nach der Regel des genetischen Codes eine Aminosäure.

Man unterscheidet codierende und nichtcodierende Abschnitte der DNA. Nach Maßgabe der Basensequenz der codierenden Abschnitte (Gene) werden im Zuge der Genexpression aus Aminosäuren Proteine gebildet. Aber auch nichtcodierende Bereiche können wichtige Funktionen aufweisen, so etwa bei der Genregulation. Außerdem gibt es die sogenannten Pseudogene: durch Mutationen funktionslos gewordene und vom Organismus nicht mehr abgelesene Gene.

Die meisten Organismen besitzen neben der chromosomalen DNA des Zellkerns (nukleäre DNA, auch Karyom genannt) weiteres genetisches Material in anderen Zellteilen. Eigene kleine Genome finden sich bei Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten) in Organellen:

Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) enthalten vielfach zusätzliche, relativ kurze, in sich geschlossene DNA-Moleküle, die als Plasmide bezeichnet werden.

Eukaryoten

Bei den Eukaryoten besteht das Kern-Genom (Karyom oder Nucleom, nicht zu verwechseln mit „Kerngenom“ im oben genannten Sinn) aus mehreren bis zahlreichen strangförmigen Chromosomen. Die Kern-DNA wird auch als nukleäre DNA (nDNA) bezeichnet. Die Anzahl der Chromosomen ist artspezifisch verschieden und kann zwischen zwei (beim Pferdespulwurm) und mehreren hundert (bei manchen Farnen) variieren. Außerdem ändert sich die Chromosomenzahl beim Wechsel der Kernphase (Meiose und Karyogamie). Charakteristisch für eukaryotische Genome ist weiterhin ein hoher Anteil an nichtcodierender DNA (beim Menschen etwa 95 %) und die Intron-Exon-Struktur der Gene.

Prokaryoten

Bei den Prokaryoten liegt die DNA als langes, in sich geschlossenes Molekül vor. Daneben können kürzere, ebenfalls in sich geschlossene DNA-Moleküle, sogenannte Plasmide, in variabler Anzahl vorhanden sein. Diese können unabhängig von der Haupt-DNA vervielfältigt und an andere Prokaryotenzellen weitergegeben werden (Konjugation), auch über Artgrenzen hinweg. Sie enthalten in der Regel nur wenige Gene, die zum Beispiel Resistenzen gegen Antibiotika vermitteln.

Prokaryotische Genome sind im Allgemeinen wesentlich kleiner als eukaryotische. Sie enthalten relativ geringe nichtcodierende Anteile (5–20 %) und auch nur wenige oder gar keine Introns.

Organellen

Die Genome der Mitochondrien/Hydrogenosomen und Plastiden sind – soweit vorhanden – wie prokaryotische Genome organisiert (vgl. Endosymbiontentheorie). Die ‚Mitogenome‘ (seltener auch ‚Chondriome‘, mtDNA) und ‚Plastome‘ (cpDNA, seltener ctDNA) enthalten jedoch nur einen geringen Teil der für die Funktion dieser Organellen benötigten Gene, weshalb diese Organellen als „semi-autonom“ bezeichnet werden.

Viren

Virale Genome sind sehr klein, da in ihnen nur recht wenige Proteine codiert sind und die genetische Information zudem hochgradig verdichtet ist, indem etwa verschiedene Gene überlappen oder manche Abschnitte zugleich in beiden Leserichtungen als Gene fungieren können. Das virale Genom (auch Virom genannt) kann

  • aus der DNA oder RNA bestehen,
  • in mehrere Teile unsegmentiert (monopartit) oder segmentiert (multipartit: bipartit, tripartit, …) vorliegen,
  • die Segmente können linear oder zirkulär geschlossen sein,
  • und doppel- oder einzelsträngig vorliegen (im letzteren Fall mit unterschiedlicher Polarität); in einzelnen Fällen gibt es auch partiell doppelsträngige Genomsegmente.

Eine Besonderheit stellen die Retroviren dar, deren RNA-Genom mittels reverser Transkription in DNA „übersetzt“ und dann (wie auch bei vielen DNA-Viren) in das Wirtsgenom integriert werden kann. Geschieht das in der Keimbahn des Wirtsorganismus, wird das so endogenisierte Virus vererbt. Die Eigenschaften der Genome der Viren sind wichtige Kriterien bei deren Klassifizierung (Virusklassifikation).

Manche Viren und insbesondere Virophagen (Viren, die andere Viren parasitieren) haben mobile genetische Elemente (Transposons, Transpovirons, Polintons). Generell wird deren Gesamtheit auch als Mobilom bezeichnet.

Viroide

Die genomische RNA der Viroide ist zwischen 241 und 401 Nukleotide kurz und enthält viele komplementäre Bereiche, die doppelsträngige Sekundärstrukturen ausbilden. Viroide haben keine zusätzliche Hülle und sind 80 bis 100-fach kleiner als die kleinsten Viren. Sie vermehren sich innerhalb lebender Zellen höherer Pflanzen.

Hauptartikel: Genomgröße

Als Genomgröße wird die in einem Genom vorhandene Menge an DNA bezeichnet. Bei Eukaryoten bezieht sich diese Angabe gewöhnlich auf den haploiden Chromosomensatz, dies wird auch als C-Wert bezeichnet. Es wird entweder die Anzahl der vorhandenen Basenpaare (bp) oder die Masse der DNA in der Einheit pg (Pikogramm) angegeben. 1 pg doppelsträngiger DNA besteht aus etwa 0,978·109 bp, also aus knapp einer Milliarde Basenpaaren. Üblich sind auch die Bezeichnungen Kilo-Basenpaar (kbp oder kb) für 1.000 Basenpaare und Mega-Basenpaar (Mbp oder Mb) für eine Million Basenpaare.

Nach neueren Untersuchungen besitzt der Südamerikanische Lungenfisch (Lepidosiren paradoxa) mit 80 pg (7,84 × 1010 bp) das größte bisher bekannte tierische Genom. Ältere, aber wohl ungenauere Untersuchungen zeigen mit etwa 133 pg noch größere Genome, die ebenfalls bei Lungenfischen, allerdings bei der afrikanischen Art Äthiopischer Lungenfisch (Protopterus aethiopicus) gefunden wurden. Mit 0,04 pg (weniger als 50 Millionen Basenpaare) besitzt das zum primitiven Tierstamm Placozoa gehörende, auf Algen lebende, etwa 2 mm große, wenig differenzierte Trichoplax adhaerens das kleinste bisher bekannte tierische Genom. Die Zahl der Basenpaare des Darmbakteriums Escherichia coli ist nur um einen Faktor 10 kleiner. Das kleinste bisher quantifizierte bakterielle Genom besitzt der Blattfloh-Endosymbiont Carsonella ruddii: Sein zirkuläres DNA-Molekül enthält nur knapp 160.000 Basenpaare, in denen sämtliche Informationen gespeichert sind, die er zum Leben braucht.

Beispiele für Genomgrößen
Organismus Genomgröße1 Gene Gendichte2
PSTVd 359 0 0
HIV 9.700
Bakteriophage Lambda (Virus) 50.000
Carsonella ruddii (Blattfloh-Endosymbiont) 160.000 182 1.138
Escherichia coli (Darmbakterium) 4.600.000 4.500 900
Backhefe Saccharomyces cerevisiae 13.000.000 6.000 300
Trichoplax adhaerens (Plattentiere) 40.000.000 11.500 287,5
Caenorhabditis elegans (Fadenwurm) 80.000.000 19.000 200
Acker-Schmalwand Arabidopsis thaliana 100.000.000 25.500 255
Drosophila melanogaster (Taufliege) 200.000.000 13.500 70
Daphnia pulex (Wasserfloh) 200.000.000 31.000 155
Kugelfisch Takifugu rubripes 365.000.000
Gemüsekohl Brassica oleracea 5,99–8,68 × 108 100.000 167-115
Mensch Homo sapiens 3,1 × 109 23.000 7
Teichmolch Triturus vulgaris 2,5 × 1010
Lungenfische Lepidosiren paradoxa 7,8 × 1010
1in Basenpaaren 2Anzahl der Gene pro Millionen Basenpaare

Stand 2020 hat das haploide Genom einer menschlichen Zelle eine Länge von etwa 3,1 Milliarden Basenpaaren. Bei einem diploiden Genom und einer Länge von 0,34 nm pro Basenpaar ergibt sich damit in jedem Zellkern eine Gesamtlänge von gut zwei 2 Metern DNA.

Ein Vergleich der Genomgröße mit der Komplexität und dem Organisationsgrad des Organismus ergibt keinen klaren Zusammenhang. So haben Schwanzlurche größere Genome als Reptilien, Vögel und Säugetiere. Lungenfische und Knorpelfische haben größere Genome als Echte Knochenfische, und innerhalb von Taxa wie den Blütenpflanzen oder Protozoen variiert die Genomgröße in hohem Maß. Dies wird als „C-Wert-Paradoxon“ bezeichnet. Die größte DNA-Menge weisen einfache Eukaryoten wie einige Amöben sowie die Urfarne mit rund einer Billion Basenpaaren auf. Diese Arten enthalten einzelne Gene als tausendfache Kopien und lange nicht proteincodierende Abschnitte.

Die DNA von Genomen verschiedener Organismen, die entweder für die medizinisch-pharmazeutische oder anwendungsorientierte Forschung oder auch für die Grundlagenforschung relevant sind, wurde annähernd vollständig „sequenziert“ (man spricht auch fälschlicherweise vom „Entschlüsseln“), das heißt, ihre Basensequenz wurde ermittelt (per DNA-Sequenzierung, teilweise nach einer Genomamplifikation). Die Basensequenzen werden über das Internet u. a. vom NCBI bereitgestellt.

Übersichten
  • (Übersichtsseite, in alphabetischer Ordnung findet man bisher sequenzierte Organismen mit Abbildungen, Kurzinformationen, für die Sequenzierung verantwortliche Institution und relevante Literatur mit Links)
Einzelne Genome

Das Pangenom bezeichnet die Gesamtheit der Gene in einer Art (Spezies), die eine Fortpflanzungsgemeinschaft darstellt. Das Pangenom umfasst zwei Untergruppen: Das Kerngenom, das die Gene umfasst, die in jedem Mitglied der Spezies vorkommen und das variable (akzessorische) Genom, das die Gene beinhaltet, die nur in einzelnen Mitglieder der Art vorhanden sind. Das Pangenom wurde zunächst bei Bakterien beschrieben, bei denen ein horizontaler Gentransfer zwischen verschiedenen Organismen häufig vorkommt. Bei Pflanzen wurde das Pangenom erst nach DNA-Sequenzierung des vollständigen Genoms verschiedener Varietäten einer Art nachgewiesen. Der Anteil des variablen Genoms schwankt zwischen 19 % beim Gemüsekohl (Brassica oleracea) und 62 % bei der Gerste (Hordeum vulgare). Es ist zu beachten, dass diese Zahlen durch die Anzahl der sequenzierten Varietäten beeinflusst werden. Ein Vergleich von Nutzpflanzen mit der entsprechenden Wildform zeigt, dass häufig Gene bei der Domestizierung verloren gehen. Da diese Gene für erwünschte Eigenschaften codieren können (z. Bsp. Resistenzgene), ist es von Interesse diese Gene in Nutzpflanzen zurückzuführen (siehe Grüne Gentechnik).

Commons: Genom – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Genom – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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Normdaten (Sachbegriff): GND:(, )

Genom
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Genom biologischer Informationsspeicher fur Erbinformation Sprache Beobachten Bearbeiten Das Genom auch Erbgut eines Lebewesens oder eines Virus ist die Gesamtheit der materiellen Trager der vererbbaren Informationen einer Zelle oder eines Viruspartikels Chromosomen Desoxyribonukleinsaure DNS DNA oder Ribonukleinsaure RNS RNA bei RNA Viren bei denen RNA anstelle von DNA als Informationstrager dient Im abstrakten Sinn versteht man darunter auch die Gesamtheit der vererbbaren Informationen Gene eines Individuums Der Chromosomensatz eines Mannes als Karyogramm dargestellt Die Bezeichnung Genom wurde nach der durch Thomas Hunt Morgan gelungenen Verknupfung 1 der Chromosomentheorie der Vererbung mit der durch Wilhelm Johannsen aufgestellten Hypothese von Genen als Erbeinheiten 1920 von Hans Winkler gepragt Das Teilgebiet der Genetik das sich mit der Erforschung des Aufbaus von Genomen und der Wechselwirkungen zwischen Genen befasst wird als Genomik englisch genomics bezeichnet 2 Der Sprachgebrauch ist dabei in der Genetik nicht einheitlich Im ursprunglichen Sinn bezieht sich das Genom nur auf den einfachen monoploiden DNA Satz Heute wird auch oft vom Genom allopolyploider Arten mit mehreren unterschiedlichen Chromosomensatzen wie z B Weizen gesprochen manchmal werden die unterschiedlichen Chromosomensatze dann als Subgenom unterschieden 3 Meist wird aber das Kerngenom des Zellkerns unterschieden vom Genom der Zellorganellen dem mitochondrialen Genom und dem Plastiden Genom Auch dies wird allerdings zwischen verschiedenen Autoren nicht einheitlich gehandhabt 4 so dass auch die Gesamtheit der Erbinformationen als Genom bezeichnet werden kann was dann mit der Bedeutung des Fachbegriffs Genotyp uberlappt Nach strenger Auslegung besitzt ein diploider Organismus zwei Genome ein mutterliches maternales von der Mutter ererbtes und ein vaterliches paternales vom Vater ererbtes jeweils auf einem Chromosomensatz ein einzelnes Genom hatte nur jede Gamete Bei der Genomanalyse konnen diese aber im Regelfall nicht unterschieden werden so dass es sich eingeburgert hat vom Genom eines Individuums zu sprechen Dieser unklare Bezug auf den diploiden bzw haploiden Satz fuhrt etwa bei der Bestimmung der Genomgrosse manchmal zu Missverstandnissen 5 Oft wird sogar weiter verallgemeinert zum Genom einer Art etwa dem menschlichen Genom Dabei wird dann die individuelle Variation der verschiedenen Allele an einem Genlocus allgemeiner die individuelle Verschiedenheit der individuellen Genotypen in der Betrachtung vernachlassigt man spricht vom Referenzgenom Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 2 Organisation von Genomen 2 1 Eukaryoten 2 2 Prokaryoten 2 3 Organellen 2 4 Viren 2 5 Viroide 3 Genomgrossen 4 Sequenzierte Genome 5 Pangenom 6 Siehe auch 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseGrundlagen BearbeitenDie fur die Vererbung von Eigenschaften und Merkmalen erforderliche und auf der Ebene der Zellen und der Individuen weitergegebene Information ist in der DNA enthalten und zwar in der Sequenz Abfolge der DNA Basen Adenin A Guanin G Cytosin C und Thymin T Ribonukleinsauren verwenden anstelle des Thymins die Base Uracil U Jeweils drei aufeinanderfolgende Basen bedeuten nach der Regel des genetischen Codes eine Aminosaure Man unterscheidet codierende und nichtcodierende Abschnitte der DNA Nach Massgabe der Basensequenz der codierenden Abschnitte Gene werden im Zuge der Genexpression aus Aminosauren Proteine gebildet Aber auch nichtcodierende Bereiche konnen wichtige Funktionen aufweisen so etwa bei der Genregulation Ausserdem gibt es die sogenannten Pseudogene durch Mutationen funktionslos gewordene und vom Organismus nicht mehr abgelesene Gene Die meisten Organismen besitzen neben der chromosomalen DNA des Zellkerns nukleare DNA auch Karyom genannt weiteres genetisches Material in anderen Zellteilen Eigene kleine Genome finden sich bei Eukaryoten Tiere Pflanzen Pilze und Protisten in Organellen den Mitochondrien Mitogenom auch Chondriom und teilweise in ihren Abkommlingen den Hydrogenosomen bei Algen und Landpflanzen fast immer in den Chloroplasten und anderen Plastiden Plastom Prokaryoten Bakterien und Archaeen enthalten vielfach zusatzliche relativ kurze in sich geschlossene DNA Molekule die als Plasmide bezeichnet werden Organisation von Genomen BearbeitenEukaryoten Bearbeiten Bei den Eukaryoten besteht das Kern Genom Karyom oder Nucleom 6 nicht zu verwechseln mit Kerngenom im oben genannten Sinn aus mehreren bis zahlreichen strangformigen Chromosomen Die Kern DNA wird auch als nukleare DNA nDNA bezeichnet Die Anzahl der Chromosomen ist artspezifisch verschieden und kann zwischen zwei beim Pferdespulwurm und mehreren hundert bei manchen Farnen variieren Ausserdem andert sich die Chromosomenzahl beim Wechsel der Kernphase Meiose und Karyogamie Charakteristisch fur eukaryotische Genome ist weiterhin ein hoher Anteil an nichtcodierender DNA beim Menschen etwa 95 und die Intron Exon Struktur der Gene Prokaryoten Bearbeiten Bei den Prokaryoten liegt die DNA als langes in sich geschlossenes Molekul vor Daneben konnen kurzere ebenfalls in sich geschlossene DNA Molekule sogenannte Plasmide in variabler Anzahl vorhanden sein Diese konnen unabhangig von der Haupt DNA vervielfaltigt und an andere Prokaryotenzellen weitergegeben werden Konjugation auch uber Artgrenzen hinweg Sie enthalten in der Regel nur wenige Gene die zum Beispiel Resistenzen gegen Antibiotika vermitteln Prokaryotische Genome sind im Allgemeinen wesentlich kleiner als eukaryotische Sie enthalten relativ geringe nichtcodierende Anteile 5 20 und auch nur wenige oder gar keine Introns Organellen Bearbeiten Die Genome der Mitochondrien Hydrogenosomen und Plastiden sind soweit vorhanden wie prokaryotische Genome organisiert vgl Endosymbiontentheorie Die Mitogenome seltener auch Chondriome mtDNA und Plastome cpDNA seltener ctDNA enthalten jedoch nur einen geringen Teil der fur die Funktion dieser Organellen benotigten Gene weshalb diese Organellen als semi autonom bezeichnet werden Viren Bearbeiten Virale Genome sind sehr klein da in ihnen nur recht wenige Proteine codiert sind und die genetische Information zudem hochgradig verdichtet ist indem etwa verschiedene Gene uberlappen oder manche Abschnitte zugleich in beiden Leserichtungen als Gene fungieren konnen Das virale Genom auch Virom genannt kann aus der DNA oder RNA bestehen in mehrere Teile unsegmentiert monopartit oder segmentiert multipartit bipartit tripartit vorliegen die Segmente konnen linear oder zirkular geschlossen sein und doppel oder einzelstrangig vorliegen im letzteren Fall mit unterschiedlicher Polaritat in einzelnen Fallen gibt es auch partiell doppelstrangige Genomsegmente Eine Besonderheit stellen die Retroviren dar deren RNA Genom mittels reverser Transkription in DNA ubersetzt und dann wie auch bei vielen DNA Viren in das Wirtsgenom integriert werden kann Geschieht das in der Keimbahn des Wirtsorganismus wird das so endogenisierte Virus vererbt Die Eigenschaften der Genome der Viren sind wichtige Kriterien bei deren Klassifizierung Virusklassifikation Manche Viren und insbesondere Virophagen Viren die andere Viren parasitieren haben mobile genetische Elemente Transposons Transpovirons Polintons Generell wird deren Gesamtheit auch als Mobilom bezeichnet 7 Viroide Bearbeiten Die genomische RNA der Viroide ist zwischen 241 und 401 Nukleotide kurz und enthalt viele komplementare Bereiche die doppelstrangige Sekundarstrukturen ausbilden Viroide haben keine zusatzliche Hulle und sind 80 bis 100 fach kleiner als die kleinsten Viren Sie vermehren sich innerhalb lebender Zellen hoherer Pflanzen 8 Genomgrossen Bearbeiten Hauptartikel Genomgrosse Als Genomgrosse wird die in einem Genom vorhandene Menge an DNA bezeichnet Bei Eukaryoten bezieht sich diese Angabe gewohnlich auf den haploiden Chromosomensatz dies wird auch als C Wert bezeichnet Es wird entweder die Anzahl der vorhandenen Basenpaare bp oder die Masse der DNA in der Einheit pg Pikogramm angegeben 1 pg doppelstrangiger DNA besteht aus etwa 0 978 109 bp also aus knapp einer Milliarde Basenpaaren Ublich sind auch die Bezeichnungen Kilo Basenpaar kbp oder kb fur 1 000 Basenpaare und Mega Basenpaar Mbp oder Mb fur eine Million Basenpaare Nach neueren Untersuchungen besitzt der Sudamerikanische Lungenfisch Lepidosiren paradoxa mit 80 pg 7 84 1010 bp das grosste bisher bekannte tierische Genom 9 Altere aber wohl ungenauere Untersuchungen zeigen mit etwa 133 pg noch grossere Genome die ebenfalls bei Lungenfischen allerdings bei der afrikanischen Art Athiopischer Lungenfisch Protopterus aethiopicus gefunden wurden 10 Mit 0 04 pg weniger als 50 Millionen Basenpaare besitzt das zum primitiven Tierstamm Placozoa gehorende auf Algen lebende etwa 2 mm grosse wenig differenzierte Trichoplax adhaerens das kleinste bisher bekannte tierische Genom 10 Die Zahl der Basenpaare des Darmbakteriums Escherichia coli ist nur um einen Faktor 10 kleiner Das kleinste bisher quantifizierte bakterielle Genom besitzt der Blattfloh Endosymbiont Carsonella ruddii Sein zirkulares DNA Molekul enthalt nur knapp 160 000 Basenpaare in denen samtliche Informationen gespeichert sind die er zum Leben braucht 11 Beispiele fur Genomgrossen Organismus Genomgrosse1 Gene Gendichte2PSTVd 359 0 0HIV 12 9 700Bakteriophage Lambda Virus 50 000Carsonella ruddii Blattfloh Endosymbiont 160 000 182 1 138Escherichia coli Darmbakterium 4 600 000 4 500 900Backhefe Saccharomyces cerevisiae 13 000 000 6 000 300Trichoplax adhaerens Plattentiere 40 000 000 11 500 287 5Caenorhabditis elegans Fadenwurm 80 000 000 19 000 200Acker Schmalwand Arabidopsis thaliana 100 000 000 25 500 255Drosophila melanogaster Taufliege 200 000 000 13 500 70Daphnia pulex Wasserfloh 13 200 000 000 31 000 155Kugelfisch Takifugu rubripes 365 000 000Gemusekohl Brassica oleracea 5 99 8 68 108 100 000 167 115Mensch Homo sapiens 3 1 109 14 23 000 7Teichmolch Triturus vulgaris 2 5 1010Lungenfische Lepidosiren paradoxa 7 8 1010 1in Basenpaaren 2Anzahl der Gene pro Millionen Basenpaare Stand 2020 hat das haploide Genom einer menschlichen Zelle eine Lange von etwa 3 1 Milliarden Basenpaaren 14 Bei einem diploiden Genom und einer Lange von 0 34 nm pro Basenpaar ergibt sich damit in jedem Zellkern eine Gesamtlange von gut zwei 2 Metern DNA 15 Ein Vergleich der Genomgrosse mit der Komplexitat und dem Organisationsgrad des Organismus ergibt keinen klaren Zusammenhang 16 So haben Schwanzlurche grossere Genome als Reptilien Vogel und Saugetiere Lungenfische und Knorpelfische haben grossere Genome als Echte Knochenfische und innerhalb von Taxa wie den Blutenpflanzen oder Protozoen variiert die Genomgrosse in hohem Mass Dies wird als C Wert Paradoxon bezeichnet Die grosste DNA Menge weisen einfache Eukaryoten wie einige Amoben sowie die Urfarne mit rund einer Billion Basenpaaren auf Diese Arten enthalten einzelne Gene als tausendfache Kopien und lange nicht proteincodierende Abschnitte Sequenzierte Genome BearbeitenDie DNA von Genomen verschiedener Organismen die entweder fur die medizinisch pharmazeutische oder anwendungsorientierte Forschung oder auch fur die Grundlagenforschung relevant sind wurde annahernd vollstandig sequenziert man spricht auch falschlicherweise vom Entschlusseln das heisst ihre Basensequenz wurde ermittelt per DNA Sequenzierung teilweise nach einer Genomamplifikation Die Basensequenzen werden uber das Internet u a vom NCBI bereitgestellt UbersichtenQuick Guide to Sequenced Genomes GNN Ubersichtsseite in alphabetischer Ordnung findet man bisher sequenzierte Organismen mit Abbildungen Kurzinformationen fur die Sequenzierung verantwortliche Institution und relevante Literatur mit Links NCBI Resources GenomeEinzelne GenomeArchaeen Archaeen Bakterien Bakterien Escherichia coli Colibakterien Eukaryoten Eukaryoten Homo sapiens Mensch und bei hapmap org Felis catus Hauskatze Mus musculus Hausmaus Drosophila melanogaster Taufliege Arabidopsis thaliana Ackerschmalwand Oryza sativa Reis Physcomitrella patens kleines Blasenmutzenmoos 17 Pangenom BearbeitenDas Pangenom bezeichnet die Gesamtheit der Gene in einer Art Spezies die eine Fortpflanzungsgemeinschaft darstellt Das Pangenom umfasst zwei Untergruppen Das Kerngenom das die Gene umfasst die in jedem Mitglied der Spezies vorkommen und das variable akzessorische Genom das die Gene beinhaltet die nur in einzelnen Mitglieder der Art vorhanden sind 18 Das Pangenom wurde zunachst bei Bakterien beschrieben bei denen ein horizontaler Gentransfer zwischen verschiedenen Organismen haufig vorkommt Bei Pflanzen wurde das Pangenom erst nach DNA Sequenzierung des vollstandigen Genoms verschiedener Varietaten einer Art nachgewiesen Der Anteil des variablen Genoms schwankt zwischen 19 beim Gemusekohl Brassica oleracea und 62 bei der Gerste Hordeum vulgare 19 Es ist zu beachten dass diese Zahlen durch die Anzahl der sequenzierten Varietaten beeinflusst werden Ein Vergleich von Nutzpflanzen mit der entsprechenden Wildform zeigt dass haufig Gene bei der Domestizierung verloren gehen 20 Da diese Gene fur erwunschte Eigenschaften codieren konnen z Bsp Resistenzgene ist es von Interesse diese Gene in Nutzpflanzen zuruckzufuhren siehe Grune Gentechnik Siehe auch BearbeitenEpigenetik Dotplot Genetischer Code Humangenomprojekt mitochondriale DNA Mitogenom oder Chondriom und hydrogenosomale DNA beim Wimpertierchen Nyctotherus ovalis Chloroplasten DNA Molekularbiologische Datenbanken ProteomLiteratur BearbeitenErnst Peter Fischer Das Genom Fischer Taschenbuch Verlag Frankfurt am Main 2002 ISBN 3 596 15362 X Ernst Ludwig Winnacker Das Genom Moglichkeiten und Grenzen der Genforschung Eichborn 2002 ISBN 3 8218 3931 7 Martin Mahner Michael Kary What Exactly Are Genomes Genotypes and Phenotypes And What About Phenomes In Journal of Theoretical Biology Band 186 1997 S 55 63 PMID 9176637 doi 10 1006 jtbi 1996 0335Weblinks Bearbeiten Commons Genom Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Wiktionary Genom Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenEinzelnachweise Bearbeiten Werner Sohn Genom In Werner E Gerabek Bernhard D Haage Gundolf Keil Wolfgang Wegner Hrsg Enzyklopadie Medizingeschichte de Gruyter Berlin New York 2005 ISBN 3 11 015714 4 S 475 f hier S 475 National Human Genome Research Institute FAQ About Genetic and Genomic Science Abgerufen am 9 Dezember 2013 A V Zelenin A V Rodionov N L Bolsheva E D Badaeva O V Muravenko 2016 Genome Origins and Evolution of the Term Molecular Biology 50 4 542 550 A Stencel amp B Crespi 2013 What is a genome Molecular Ecology 22 3437 3443 doi 10 1111 mec 12355 Johann Greilhuber Jaroslav Dolezel Martin A Lysak Michael D Bennett 2005 The origin evolution and proposed stabilization of the terms genome size and C value to describe nuclear DNA contents Annals of Botany 95 1 255 260 doi 10 1093 aob mci019 Uwe Sonnewald Die genetischen Systeme der Pflanzenzelle in J W Kadereit Hrsg Strasburger Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften Springer Berlin Heidelberg 2014 S amp nbspp 199 208 doi 10 1007 978 3 642 54435 4 7 Ed Yong A Parasite s Parasites In The Scientist 15 Oktober 2012 R Flores R A Owens Viroids In Brian W J Mahy Marc H van Regenmortel Hrsg Encyclopedia of Virology 3 Auflage Band 5 San Diego 2008 ISBN 978 0 12 373935 3 S 332 342 A E Vinogradov Genome size and chromatin condensation in vertebrates In Chromosoma Band 113 2005 S 362 369 a b T R Gregory Animal Genome Size Database 2005 Petra Jacoby Spektrum der Wissenschaft Band 5 Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft 2007 S 16 f BioNumber Details Page Genome size of HIV 1 HXB2 auf bionumbers hms harvard edu Der Wasserfloh und seine rekordverdachtigen inneren Werte Auf wissenschaft de vom 4 Februar 2011 a b Human assembly and gene annotation Abgerufen am 2 Marz 2021 B Alberts A Johnson J Lewis u a Molecular Biology of the Cell 4 Auflage Garland Science New York 2002 ISBN 0 8493 7161 9 online link zum entsprechenden Kapitel Siehe etwa Molekulargenetik der Eukaryoten Universitat Mainz PDF 7 9 MB S 7 Daniel Lang Andreas Zimmer Stefan Rensing Ralf Reski Exploring plant biodiversity the Physcomitrella genome and beyond In Trends in Plant Science Band 13 2008 S 542 549 doi 10 1016 j tplants 2008 07 002 M A Brockhurst u a The Ecology and Evolution of Pangenomes In Curr Biol Band 29 Nr 20 2019 S R1094 R1103 doi 10 1016 j cub 2019 08 012 G F Richard Eukaryotic Pangenomes In H Tettlin D Medini Hrsg The Pangenome Springer Cham 2020 doi 10 1007 978 3 030 38281 0 12 L Gao u a The tomato pan genome uncovers new genes and a rare allele regulating fruit flavor In Nat Genet Band 51 Nr 6 2019 S 1044 1051 doi 10 1038 s41588 019 0410 2Normdaten Sachbegriff GND 4156640 3 OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Genom amp oldid 214929340, wikipedia, wiki, deutsches

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