Геном

Геном е поим со кој се означува целосниот збир на наследна информација кај еден организам. Кај оние организми чии тела се изградени од клетки, наследната информација постои како ДНК. Бидејќи постојат две големи групи на организми - прокариоти и еукариоти - кои се разликуваат по видот на клетките, организацијата на геномите е многу различна кај овие две групи.

Сите хромозоми од еден организам го сочинуваат геномот на тој организам.

Клеточната ДНК кај прокариотите е поредена во нуклеоидниот регион (јадрениот еквивалент) кој не е одделен од остатокот на клетката со мембрана. Кај еукариотите, пак, наследната материја главно се наоѓа во клеточното јадро, но постојат и мали количини на наследна материја и во некои цитоплазматични органели, како што се хлоропластите кај растенијата и митохондриите кај сите еукариотски групи.

Еукариотските клетки подлежат на циклична промена, одејќи од новообразувана клетка до клетка која се дели за да ја произведе следната генерација на прогенски клетки. Пред делбата, клетката е во интерфаза; за време на делбата, клетката е во делбена фаза. За време на интерфазата, јадрената ДНК е организирана во расфрлена мрежа од хроматин, комплексно соединение што се состои од нуклеинска киселина и базни белковини наречени хистони. Веднаш пред и по клеточната делба, хроматинот се кондензира во повеќе структури наречени хромозоми. Поради ова, физичката организација на геномот е најразлична од интерфазата до делбената фаза. Вирусите, како бесклеточни паразитски облици, имаат геноми од двоверижна ДНК, едноверижна ДНК, двоверижна РНК или едноверижна РНК.

Вирални геноми

Виралните геноми се состојат од едноверижни или двоверижни ДНК или РНК молекули. Едноверижните РНК молекули се или позитивни (способни веднаш да се претворат во белковини) или негативни. Геномите со двоверижни РНК молекули се најчесто сегментирани, при што секој сегмент претставува единечен ген, додека другите геноми се претставени со единечни кружни или линерани молекули. Ретровирусите имаат геноми со едноверижни РНК молекули кои се претвораат од страна на ензимот реверзна транскриптаза во двоверижни ДНК молекули кои ќе бидат вметнати во геномот на домаќинот.

Најмалиот познат вирус кој содржи 5.386 бази е член на фамилијата Microviridae. Тој ги инфицира бактериите и е означен со кодот fX174. Најголемите вирални геноми се наоѓаат во Poxviridae, кои можат да содржат и до 309 kbp.

Прокариотски геноми

Наследен материјал кај бактериите: 1. бактериски хромозом, 2. плазмиди.

Прокариотските геноми се состојат од еден хромозом и неколку дополнителни елементи. Хромозомот најчесто е во облик на кружна двоверижна ДНК молекула, но може да биде и линеарна молекула кај некои поголеми групи, како што се Streptomyces и Borrelia (причинител на болеста борелиоза). Дополнителни (екстрахромозомски) елементи кои содржат наследен материјал се плазмидите (најчесто кружни молекули, со исклучок на актиномицетите и некои протеобактерии), како и елементите на инсерционата низа (IS), транспозоните и профагите (добиени од вирусите). Постојат и некои други разновидности во геометријата на хромозомите: на пример, повеќе кружни хромозоми се најдени кај некои организми. Комбинации од кружни и линерани хромозоми се наоѓаат кај други групи. Постојат дури и бактерии (како Streptomyces) чии кружни и линеарни хромозоми имаат способност наизменично да се претвораат од кружен во линеарен облик.

Најмалиот бактериски хромозом, со само 580 kbp се наоѓа кај Mycoplasma genitalium, додека најголемиот, со 9.200 kbp, се наоѓа во видот Myxococcus xanthus. Претставителните примероци варираат помеѓу 2.000 и 5.000 kbp (на пример, кај Escherichia coli MG1655 има 4.649.221 bp). Еден типичен бактериски ген содржи приближно илјада базни парови. M. genitalium има приближно 470 гени, додека M. xanthus има повеќе од 10.000, а бројот на гени кај E. coli достигнува до околу 4.288.

До 2002 година, одредени се нуклеотидните низи на повеќе од 75 прокариотски хромозоми. Со ова се постигнува запознавање со местоположбата, функцијата и алелната варијација за секој ген.

Еукариотски геноми

Видовите од родот змиски јазик (Ophioglossum) имаат најголем број на хромозоми од сите организми.

Кај еукариотите кои се размножуваат полово, прогенските организми добиваат дел од нивната генетска информација од секој родител, преземајќи една половина од информацијата. Овие половини од секој родител го градат хаплоидниот комплемент. Тој може да се претстави како "С вредност", што го изразува хаплоидниот комплемент како количина на ДНК мерена во базни парови. Исто така, хаплоидниот комплемент може да се изрази како број на хромозоми добиени од секој родител: овој број на хромозоми е карактеристичен за секој вид. Друг начин на изразување е преку вкупниот број на гени на хаплоидниот сет од хромозоми.

Секој вид има карактеристичен број на хромозоми. За видови со генетски одредени полови, хаплоидниот сет се состои од автозомни хромозоми и полови хромозоми. Човекот (Homo sapiens), на пример, има 22 пара на автозоми и пар на полови хромозоми (XY). Хаплоидната содржина на ДНК кај шимпанзото е речиси идентична со онаа на човекот, но е организирана во 23 пара на автозоми и еден пар полови хромозоми. Најмал број на хромозоми во кариотипот се среќаваат кај еден подвид на мравката, Myrmecia pilosula. Женките имаат еден пар на хромозоми, додека мажјаците имаат само еден хромозом. Како и некои други претставници од инсектите, така и овие мравки се размножуваат по пат на хаплодиплоидија, при што диплоидната оплодена јајце-клетка се развива во женска единка, додека хаплоидните неоплодени јајца се развиваат во машки единки.

Видовите со најголем број на хромозоми припаѓаат на растителното царство, како резултат на една состојба позната како полиплоидија. При полиплоидијата, со текот на времето можат да се создадат многу повеќе парови на хромозоми над нормалниот диплоиден број. Диплоидниот број на хромозоми на некои сорти на пченицата изнесуваат 14, 28 или 42 (умножувања на хаплоидниот број, кој изнесува 7). Полиплоиди се многу култивирани растенија, како компирот, јагодата, памукот, како и некои диви растенија (на пример, глуварчето). Полиплоидијата довела до појава на огромен број на хромозоми, а вид со најмногу хромозоми воопшто е папратот Ophioglossum reticulatum, кој има приближно 630 парови на хромозоми.