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Lexikon der Biologie: Genom

Genom s [von *geno- ], 1) physisches Genom, die in einem Virus (Viren), einer Einzelzelle oder in den Zellen eines mehrzelligen Organismus enthaltene physische Gesamtheit der Gene (Gen) und genetischen Signalstrukturen sowie auch der DNA-Bereiche (Desoxyribonucleinsäuren), denen keine (oder noch keine) Funktion zugeordnet werden kann. Außer für RNA-Viren, deren Genom aus RNA (Ribonucleinsäuren) besteht, ist das physische Genom also die Gesamtheit der DNA eines vielzelligen Organismus, einer Zelle oder eines Virus (genomische DNA). So umfaßt das gesamte physische Genom eines erwachsenen Menschen ca. 1020 Gene. Da keine 2 Zellen oder Individuen dieselbe konkrete DNA teilen können, können sie auch nicht dasselbe physische Genom besitzen. 2 Zellen können nur in dem Sinne dasselbe Genom haben, in dem sie Gene desselben Typs besitzen, d.h., in dem ihre DNA die gleichen Sequenzen bzw. Funktionen hat. (Analogie: 2 Bibliotheken besitzen nicht dasselbe konkrete Buch, sondern je ein Exemplar desselben Buches im Sinne von „Buchtyp“.) Aus diesem Grunde muß das physische Genom vom typischen Genom unterschieden werden. 2) typisches Genom, die in einem Virus, einer Einzelzelle oder in den Zellen eines mehrzelligen Organismus enthaltene Gesamtheit der Sorten oder Typen von Genen und genetischen Signalstrukturen. So soll das gesamte typische Genom eines Menschen ca. 105 Gene (Typen von Genen; die Angaben schwanken heute zwischen 60.000 und 140.000) umfassen. Die Katalogisierung dieses (typischen) menschlichen Genoms ist u.a. Ziel des Genomprojekts. Als theoretische Minimalgröße für das Genom einer autonomen Zelle geht man derzeit von 250–350 Genen aus, was bei einer Durchschnittsgröße von 1,25 kb pro Gen etwa 315 kb entspricht ( vgl. Abb. ). Die kleinsten bisher bekannten lebenden Einzeller sind Angehörige der Bakteriengattung Mycoplasma (Mycoplasmen) mit einer Genomgröße von 600–1700 kb. Wenn 2 Zellen oder Individuen genetisch identisch sind, dann besitzen sie dasselbe typische Genom. Bei diploiden oder polyploiden Zellen wird das typische Genom auch als haploides bzw. monoploides Genom bezeichnet. – Entsprechend dem Ploidiegrad (Polyploidiegrad) der Zellen der betreffenden Organismen unterscheidet man dann zwischen haploiden (Haplom), diploiden usw. bis polyploiden Genomen. Dies bedeutet, daß das physische Genom einer Zelle entweder einen Satz oder 2 oder mehrere Sätze des typischen Genoms beinhaltet. – Bei den aus kernhaltigen Zellen (Eucyte) aufgebauten Organismen (Eukaryoten) unterteilen sich sowohl physisches als auch typisches Genom in das Kern-Genom, d.h. die in den Chromosomen des Zellkerns enthaltene DNA, das hier häufig auch als das eigentliche Genom bezeichnet wird, und das in den cytoplasmatischen Organellen enthaltene Genom (Plasmon), das aus dem in den Mitochondrien lokalisierten Genom (mitochondriales Genom oder Chondrom) und bei Pflanzen und Grünalgen zusätzlich aus dem in Plastiden lokalisierten Genom (plastidäres Genom oder Plastom) besteht. Auch hier muß jeweils das physische vom typischen Kern-Genom, Plasmon, Chondrom oder Plastom unterschieden werden. – Neuere Befunde deuten darauf hin, daß das Genom keineswegs so stabil ist, wie bisher angenommen. Vielmehr können einzelne Bausteine ihre Position innerhalb des Genoms verändern, und durch DNA-Austausch, -Verlust und -Verdopplung können neue DNA-Kombinationen entstehen. Sogar ehemalige Intronteile (Intron) können für neue Protein-Baupläne Verwendung finden. Die meisten Organismen enthalten mehr DNA in ihrem Zellkern, als sie zur Codierung benötigen (C-Wert-Paradoxon), wobei die Menge der DNA eines Organismus nicht unbedingt mit seiner Organisationshöhe korreliert. Das Genom kann offenbar ein gewisses Eigenleben führen, das auch eigenen evolutionären Gesetzmäßigkeiten unterliegt. Das eukaryotische Genom setzt sich aus 3 Gruppen von Sequenztypen zusammen: nichtrepetitive DNA (enthält die meisten Strukturgene), mäßig repetitive Sequenzen und hochrepetitive Sequenzen (repetitive DNA). Die Komplexität der nichtrepetitiven DNA spiegelt eher die Komplexität eines Organismus wider, als die des Gesamtgenoms. – Durch technologische Fortschritte in der Sequenzierungstechnik von DNA (DNA-Sequenzer, Sequenzierung) ist es seit 1995 möglich, die komplette Nucleotidsequenz von Genomen der pro- und eukaryotischen Organismen aufzuklären (Genomprojekt, Genomik). Biochemie (Geschichte der), Biologie, Genetik, Genomanalyse, Genotyp, Gentechnologie, Gentherapie, Mutation, Phänom, Zelle.

H.K./M.Ma./S.Kl.



Genom

Spannweite der Genomgrößen (DNA-Gehalt des haploiden Genoms) von verschiedenen Tier- und Pflanzengruppen sowie von Pilzen und Bakterien. Bei höheren Eukaryoten besteht keinerlei Korrelation zwischen Genomgröße und Organisationshöhe.

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