Skip to main content
Global

9.1: גנומים והארגון שלהם

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208381

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    הגנום מאופיין בשני מדדים משלימים, מספר זוגות הבסיס של ה- DNA ומספר הגנים הקיימים בתוך ה- DNA הזה. קל יותר למדוד את מספר זוגות הבסיס, אנו יכולים לספור אותם. עם זאת, זה יכול להוביל למסקנה מוטעית, כלומר שמספר זוגות הבסיס של ה-DNA בתוך הגנום של מין מסוים, אורגניזם או אפילו רקמה בתוך אורגניזם קבוע וקבוע. למעשה הגנום הוא דינמי, דבר שנחזור אליו בקרוב.

    הגנום של אורגניזם (ובאופן כללי התאים ממנו הוא מורכב) מורכב ממולקולת DNA אחת או יותר. כאשר אנו מדברים על גודל הגנום אנו מדברים על המספר הכולל של זוגות בסיסים הקיימים בכל מולקולות ה-DNA הללו שנוספו יחד. האורגניזם בעל אחד הגנומים הידועים הגדולים ביותר הוא הצמח Paris japonica; הגנום שלו מוערך בכ -150,000 x 10 6 (מיליוני) זוגות בסיסים 255. לעומת זאת הגנום האנושי (הפלואידי) מורכב מ-3,200 x 10 6 זוגות בסיסים של DNA. גודל הגנום הקטן יחסית של ציפורים (~ 1,450 x 10 6 זוגות בסיסים) נובע מגודל הגנום הקטן יותר של אבותיהם הדינוזאורים 256. עם זאת, ישנם אורגניזמים מעניינים המצביעים על כך שבמקרים מסוימים, הברירה הטבעית יכולה לפעול להגדיל או להקטין באופן דרמטי את גודל הגנום מבלי לשנות את מספר הגנים. לדוגמה, לשלפוחית השתן הטורפת Utricularia gibba, יש גנום של ~ 80 x 10 6 זוגות בסיסים ו-28,000 גנים, פחות זוגות בסיסים של DNA, אך ככל הנראה יותר גנים מבני אדם.

    גנומים קטנים בהרבה נמצאים בפרוקריוטים, בדרך כלל הגנום שלהם באורך של כמה מיליוני זוגות בסיסים. הגנום הקטן ביותר מתרחש באורגניזמים שהם טפילים ואנדוסימביונטים מחייבים. לדוגמה החיידק Mycoplasma גניטליום, הגורם לדלקת מפרקים שאינה גונוקוקלית, מכיל ~ 0.58 x 10 6 זוגות בסיס של DNA, המקודד ~ 500 גנים מובחנים. גנום קטן עוד יותר נמצא באנדוסימביונט המחייב Carsonella ruddii; יש לו 159,662 (~ 0.16 x 10 6) זוגות בסיסים של DNA המקודדים "182 ORFs (מסגרות קריאה פתוחות או גנים), 164 (90%) חופפים לפחות לאחד משני ה- ORFs הסמוכים" 257. למיטוכונדריה אוקריוטיות וכלורופלסטים, שמקורם באנדוסימביונטים, יש גנום קטן מאוד. בדרך כלל הגנום המיטוכונדריאלי הוא ~ 16,000 זוגות בסיסים באורך ומכיל ~ 40 גנים, בעוד הגנום של כלורופלסטים גדול יותר, ~ 120,000-170,000 זוגות בסיסים באורך, ומקודד ~ 100 גנים. נראה שרוב הגנים הקיימים באנדו -סימביונטים המקוריים אבדו או הועברו לגרעין התא המארח. זה ממחיש נושא שאליו נחזור, כלומר שהגנומים אינם סטטיים. למעשה, טבעם הדינמי הוא זה שמאפשר שינוי אבולוציוני משמעותי.

    שאלה מעניינת היא מהו המספר המינימלי של גנים שאורגניזם זקוק להם. כאן עלינו להסתכל על אורגניזמים חיים חופשיים, ולא על טפילים או אנדוסימביונטים, מכיוון שהם יכולים להסתמך על גנים בתוך המארחים שלהם. גישה נפוצה היא להשתמש במוטגנזה ליצירת גרסאות לא מתפקדות (אמורפיות) של גנים. לאחר מכן ניתן לספור את מספר הגנים החיוניים בתוך הגנום, כלומר גנים שתפקודם נדרש לחלוטין לכל החיים. סיבוך אחד הוא שקבוצות שונות של גנים עשויות להיות חיוניות בסביבות שונות, אך נתעלם מכך לעת עתה. במחקר מוטגנזה קטלני כזה לואיס ואח 'מצאו כי 382 מהגנים ב Mycoplasma גניטליום חיוניים; מתוכם ~ 28% לא הייתה פונקציה ידועה (עד כה) 258.

    תורמים וייחוסים