Genoom

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het genoom is de complete genetische samenstelling van een organisme, cel of virus. Bij eukaryoten gaat het om de monoploïde set chromosomen en om alle DNA (genen en niet-coderende sequenties) in de set. Prokaryoten hebben ook DNA buiten de chromosomen (bijv. in chloroplasten en mitochondria) dat tot het genoom behoort. Het virale genoom bestaat uit een enkele streng DNA of RNA[1].

Herkomst van de term[bewerken]

Het woord en het begrip "genoom" zijn geïntroduceerd door Hans Winkler om in een discussie over apomixis en polyploïden het begrip (maar nog niet de term[2]) alloploïde te definiëren[3]. In Winklers definitie is het genoom de haploïd[4] chromosoomset. Het woord genoom is afgeleid van gen. De uitgang -oom is in analogie met een groep van dergelijke woorden (rhizoom, bioom, tracheoom, coeloom), waarin de uitgang -oom zoiets betekent als "het geheel van ~"3[5]

Betekenis[bewerken]

Bij eukaryoten omvat het genoom één complete set chromosomen in de celkern. Het bevat een voor elke soort specifiek aantal chromosomen die onderling verschillen in vorm, structuur en de genen die erop liggen. [6] Elk type chromosoom komt als regel één keer voor, maar door oude polyploïdisering kunnen er (restanten van) verdubbelingen zijn. Van aldus verdubbelde genen is één kopie niet nodig voor de overleving van de soort en kan door mutatie een andere functie krijgen.

Genoomgrootte[bewerken]

Genoomgrootte (Engels: genome size) is de hoeveelheid erfelijk materiaal in één (monoploïde) set ongerepliceerde chromosomen.[7] Bij eukaryote cellen bestaat het genoom meestal uit enkele duizenden tot tienduizenden genen op de lineaire chromosomen: de mens bijvoorbeeld heeft ongeveer 21.000 genen.[8] De grootte van het genoom wordt uitgedrukt in picogram, basenparen of (voor kleinere genomen) in het aantal atomaire massa-eenheden (eenheid: dalton). Eén kilobase DNA weegt iets meer dan een miljoenste picogram en komt overeen met 6.18×105 dalton. De omvang loopt uiteen van 4 genen in 3600 basen voor een RNA-bacteriofaag tot meer dan 20.000 genen in 2-3 miljard basenparen bij zoogdieren. Recordhouder op dit moment is de eenbes Paris japonica met 150 miljard basenparen. Het grootste deel is niet-coderend.

Een andere maat is de C-value, de hoeveelheid DNA in een ongerepliceerde haploïde (gametische) celkern. Anders dan de genoomgrootte is de C-value van polyploïde organismen altijd groter dan die van diploïde, omdat alle haploïde genomen meegeteld worden.[9]

Erfelijk materiaal buiten de celkern (eukaryoten)[bewerken]

Naast het nucleair genoom is er ook het DNA in bepaalde organellen. Het mitochondriaal genoom is het DNA van de mitochondria en het plastoom is het DNA van de plastiden (zoals de chloroplasten). De endosymbiontentheorie verklaart hoe in de evolutie plastiden en mitochondriën met hun erfelijk materiaal zijn verkregen door endosymbiose. De chromosomen van deze organellen zijn vaak circulair en lijken daarin sterk op het DNA van bacteriën. Door het proces van endosymbiotische genoverdracht is een deel van het genoom van de endosymbiont overgedragen via het celplasma naar de celkern van de gastheer.[10][11]

  • Er komt mtDNA (mitochondriaal DNA) voor in de mitochondriën, die buiten de celkern liggen en die alleen via de eicel overerven. Bij de mens wordt het gegeven van maternale (moederlijke) overerving van mtDNA gebruikt in de genografie om de verspreiding van de voorouders (of eigenlijk de voormoeders) in de prehistorie in kaart te brengen.
  • Ook in plastiden, zoals de chloroplasten (bladgroenkorrels) van planten, komt DNA voor, het zogenoemde plastoom, dat via de vrouwelijke lijn overerft.

Eukaryoten bevatten naast de exons in de genen ook een groot deel DNA dat niet coderend is; zo'n stuk heet junk-DNA. De betekenis van dit junk-DNA is nog niet duidelijk, maar lijkt wel een functie te hebben bij het decoderen.

Genoom van prokaryoten[bewerken]

Bij prokaryoten en virussen omvat het genoom al het genetisch materiaal. Bij virussen kan het daarbij gaan om DNA of RNA.

Bij prokaryote cellen liggen de genen op een ringvormig chromosoom en is het meeste DNA wel coderend. Daarnaast hebben prokaryoten vaak plasmiden die genen kunnen bevatten voor additionele eigenschappen.

Zie ook[bewerken]


Bronnen, noten en/of referenties
  1. King, R.C.;Mulligan, P.K.; Stansfield, W.D.A Dictionary of Genetics, (8 ed.) Oxford University Press, isbn-13 9780199766444
  2. Winkler noemt het "heterogenomatische polyploïde"
  3. Winkler, HL, Verbreitung und Ursache der Parthenogenesis im Pflanzen- und Tierreiche., Verlag Fischer, Jena, 1920, p. 165
  4. Winkler gebruikt de term "haploïd" strikt in de betekenins van "monoploïd".
  5. (2001). 'Ome Sweet 'Omics -- A Genealogical Treasury of Words. The Scientist 15 (7) .
  6. Hermsen, J.G,Th.Ploïdie en soorts- en geslachtskruisingen. Landbouwhogeschool Wageningen vakgroep Plantenveredeling (06 30 1204)
  7. (2004). {{{title}}}. Evolution 58 (8) .
  8. Vega Genome Browser 41: Homo sapiens
  9. (2000). {{{title}}}. Annals of Botany 86 .
  10. (en) Nowack E.C.M. & M. Melkonian (2010) Review. Endosymbiotic associations within protists. Phil. Trans. R. Soc. Bull. 365, 699-712
  11. (en) Keeling, P.J. (2004) Diversity and Evolutionary History of Plastids and Their Hosts American Journal of Botany 91(10): 1481–1493