Johdanto
Molekyylibiologian ja genetiikan aloilla genomi viittaa organismin putoamisgeneettiseen materiaaliin. Nämä geneettiset materiaalit sisältävät DNA:n tai RNA:n (virusRNA).
GenomicDNAsisältää koodaavanDNA:n ja ei-koodaavanDNA:n, mitokondriaalisen DNA:n ja klooriplastiDNA:n.
Thetermgenomewascreatedin1920byHansWinkler,professorofbotanyattheUniversityofHamburg,Germany.
Genomin tutkimista koskevaa tiedettä kutsutaan genomiikaksi.
Luokittelu
Virusgenomi
Virusgenomi voi koostua RNA:sta tai DNA:sta.RNA-viruksen genomi sisältää yksijuosteisen tai kaksijuosteisen RNA:n sekä yhden tai useampia yksittäisiä RNA-molekyylejä. jotka koostuvat yhdestä suoraviivaisesta DNA-molekyylistä, mutta osa niistä koostuu pyöreistä DNA-molekyyleistä koostuvista DNA-virusgenomeista.
Prokaryoticgenome
ThegenomesofprokaryotesandeukaryotesarecomposedofDNA.ArchaeahaveaDNAgenomecomposedofcircularchromosomes.Mostbacteriaalsohaveacircularchromosome,however,somebacterialspeciescontainlinearchromosomesormultiplechromosomes.ThegenomesofmostprokaryotesdonotcontainrepetitiveDNA.Somesymbioticbacterialgenomespeciescontainahighproportionofpseudogenes.Forexample,Serratiasymbioticagenomespecieshasonlyabout40%ofitsDNAencodingproteins.Somebacterialgenomesalsocontainauxiliarygeneticmaterial,whichispresentinplasmids.Forthisreason,thetermgenomeshouldnotbeusedasasynonymforchromosome.
Theeukaryoticgenome
TheeukaryoticgenomeconsistsofoneormorelinearDNAchromosomes.Thenumberofchromosomesthatmakeupthegenomeofeukaryotesvariesgreatly.Jackjumperantsandasexualnematodeshaveonlyonepairofchromosomeseach,whilefernspecieshave720pairsofchromosomes.Humancellshave22pairsofautosomesand1pairofsexchromosomes.
Inadditiontothechromosomesinthenucleus,eukaryoticorganellessuchaschloroplastsandmitochondriahavetheirownDNAandchromosomes.Therefore,therearealsotheterms"mitochondrialgenome"and"plastidgenome".Likethebacteriafromwhichtheyoriginate,bothmitochondriaandchloroplastscontaincircularchromosomes.
Differentfromprokaryotes,eukaryoteshaveexon-intronorganizationofprotein-codinggenesandacertainamountofrepetitiveDNA.ThemajorityofmammalianandplantgenomesarecomposedofrepetitiveDNA.
Koodaussekvenssi
TheDNAsequencethatcarriesthegeneticinformationofthesyntheticproteinisthecodingsequence.Theproportionofcodingsequencesinthegenomevariesgreatlyindifferentspecies.Largergenomesdonotnecessarilycontainmoregenes,andtheproportionofnon-repetitiveDNAincomplexeukaryotesdecreasesasthesizeofthegenomeincreases.SimpleeukaryotessuchasCaenorhabditiselegansandDrosophilahaveahigherproportionofcodingDNAthanrepetitiveDNA,whilethegenomesofmorecomplexeukaryotesareoftencomposedofrepetitiveDNA.TheproportionofrepeatedDNAinthegenomesofsomeplantsandamphibiansexceeds80%.Similarly,only2%ofthehumangenomeencodesDNA.
Ei-koodaavat sekvenssit
Non-codingsequencesincludeintrons,non-codingRNAsequences,regulatoryDNAandrepetitiveDNA.98%ofthehumangenomebelongstonon-codingsequences.TherepetitiveDNAofthegenomehastandemrepetitivesequencesandscatteredrepetitivesequences.
Transposonit
Transposons(TEs)areDNAsequenceswithaspecificstructure.Theycanmovearoundthegenomewithoutafixedposition.ClassITEjumpsthroughthecopyandpastemechanism,andClassIITEisexcisedfromthegenomeandinsertedintoanewposition.
ThemovementofTEisthedrivingforcefortheevolutionofeukaryoticgenomes,becausetheirinsertioncandestroygenefunction,homologousrecombinationbetweenTEscanleadtogeneduplication,andTEcanalsocombineexonswithTheadjustmentsequenceisreorganizedtoanewposition.
Retrotransposonit
Retrotransposonit voidaan kopioida RNA:ksi ja kopioida sitten genomiin toiseen paikkaan. Retrotransposonit voidaan jakaa kahteen luokkaan: pitkät toistot (LTR) ja ei-pitkät toistot (ei-LTR).
Genomikoko
Genomikoko on haploidigenomin kopiona olevien DNA-emäsparien kokonaismäärä.
Genomesizeispositivelycorrelatedwiththemorphologicalcomplexityofprokaryotesandlowereukaryotes.However,aftermollusksandallotherhighereukaryotesmentionedabove,thiscorrelationnolongerexists,mainlybecauseofrepeatedDNA.
Genomechanges
Allcellsoftheorganismarederivedfromthesamesinglecell,sotheyshouldhavethesamegenome.However,insomecases,differencescanoccurbetweencells.BothDNAreplicationduringcelldivisionandtheactionofenvironmentalmutagenscancausemutationsinsomaticcells.Insomecases,suchmutationscancausecancerbecausetheycausecellstodividefasterandinvadesurroundingtissues.Duringmeiosis,diploidcellsdividetwicetoproducehaploidgermcells.Inthisprocess,recombinationcausesthegeneticmaterialtobereshuffledfromhomologouschromosomes,soeachgametehasauniquegenome.
Genomeevolution
Thegenomeisnotonlythesumofthegenesoftheorganism,thegenomealsocontainsothercharacteristicsthatcanbeconsideredforspecificgenesandtheirproducts.
Replicationplaysanimportantroleintheshapingofthegenome.Thescopeofreplicationincludestheextensionofshorttandemrepeats,thereplicationofgeneclusters,thereplicationofentirechromosomesandeventheentiregenome.Thisduplicationmaybethebasisforthecreationofnewgenetictraits.