Геном

У этого термина существуют и другие значения, см. Геном (значения).

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма^[1]. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК^[2].

Существует также и другое определение термина «геном», в котором под геномом понимают совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида^[3][4].

У человека (Homo sapiens) геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомные хромосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований^[1].

Происхождение названия

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 году в работе, посвящённой межвидовым амфидиплоидным растительным гибридам, для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. В Оксфордском энциклопедическом словаре указано, что термин образован слиянием слов «ген» и «хромосома»^[5]. Однако Джошуа Ледерберг и Алекса T. МакКрэй считают, что ботаник Г.Винклер должен быть знаком с ботаническими терминами «ризом», «таллом», «трахеом» и т. д. Все эти термины возникли до 20-х годов XX века, и суффикс «-ом» в них означает объединение частей в целое, например, «ризом» означает всю корневую систему растения. Таким образом, «геном» можно понимать как объединение генов в целое^[6].

До недавнего времени термин «геном» использовался в двух смыслах. У эукариот геном соответствовал гаплоидному набору хромосом с локализованными в них генами. Генетики бактерий и вирусов употребляли термин «геном» для обозначения совокупности наследственных факторов одной хромосомы или группы сцепления прокариот. В генетике бактерий семантика термина «геном» претерпела дрейф в сторону обозначения всей наследственной конституции клетки, включая самые разные внехромосомные факультативные элементы. Постепенно в этом смысле термин «геном» стали употреблять и в генетике эукариот^[7].

Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома в отличие от генотипа является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось^[8]. В настоящее время под «геномом» понимают совокупность наследственного материала конкретного представителя вида, примером может служить международный проект «1000 геномов», целью которого является секвенирование геномов 1000 человек^[9][10].

Структура и размер генома

Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова.

Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими («избыточными») последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и РНК.

Генетическая информация в клетках содержится не только в хромосомах ядра, но и во внехромосомных молекулах ДНК. У бактерий к таким ДНК относятся плазмиды и некоторые умеренные вирусы, в клетках эукариот — это ДНК митохондрий, хлоропластов и других органоидов клеток (См. плазмон).

Объёмы генетической информации, заключённой в клетках зародышевой линии (предшественники половых клеток и сами гаметы) и соматических клетках, в ряде случаев существенно различаются. В онтогенезе соматические клетки могут утрачивать часть генетической информации клеток зародышевой линии, амплифицировать группы последовательностей и (или) значительно перестраивать исходные гены.

Следовательно, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма.

В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются.

Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофонде больших популяций, можно говорить лишь о некоем усреднённом геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей.

Размер генома

Размер генома — общее число базовых пар ДНК в одной копии гаплоидного генома.

Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга, и при этом часто не наблюдается корреляции между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

Организация геномов

Эукариоты

У эукариот геномы находятся в ядре (Кариомы)и содержат от нескольких до многих нитевидных хромосом.

Прокариоты

У прокариот ДНК присутствует в виде кольцевых молекул.

Прокариотические геномы, как правило, гораздо меньше, чем у эукариот. Они содержат относительно небольшие некодирующие части (5-20 %).

Органеллы

Геномы митохондрий и пластид организованы как прокариотические геномы.

Вирусы

Вирусные геномы очень малы.

См. также

• Структура генома
• Геном человека
• Митохондриальная ДНК
• Пластидная ДНК
• Расшифровка генома неандертальца
• Радиационно-индуцированная нестабильность генома
• GenBank
• DDBJ

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Talking glossary of genetic terms: genome  (англ.). National Human Genome Research Institute. Архивировано из первоисточника 4 ноября 2012. Проверено 1 ноября 2012.
2. ↑ Браун Т.А. Геномы/Пер. с англ. = Genomes. — М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2011. — 944 с. — ISBN 978-5-4344-0002-2
3. ↑ A Dictionary of genetics / R.C.King, W.D.Stansfield, P.K.Mulligan. — 7th. — Oxford University Press, 2006. — ISBN 13978-0-19-530762-7
4. ↑ Генетика: энциклопедический словарь / Н.А.Картель, Е.Н.Макеева, А.М.Мезенко. — Минск: Тэхналогiя, 1999. — 448 с.
5. ↑ Oxford dictionaries: genome  (англ.). OED. Архивировано из первоисточника 19 ноября 2012. Проверено 13 ноября 2012.
6. ↑ Joshua Lederberg and Alexa T. McCray (2001). «'Ome Sweet 'Omics -- A Genealogical Treasury of Words». The Scientist 15 (7).
7. ↑ Голубовский М.Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. Научно-исторические очерки. — СПб.: Борей Арт, 2000. — 262 с. — ISBN 5-7187-0304-3
8. ↑ Патрушев Л. И. Экспрессия генов / Ю.А.Берлин. — М.: Наука, 2000. — 526 с. — ISBN 5-02-001890-2
9. ↑ Abecasis GR, Auton A, Brooks LD, et al. (November 2012). «An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes». Nature 491 (7422): 56–65. DOI:10.1038/nature11632. PMID 23128226.
10. ↑ Стартовал международный проект расшифровки геномов 1000 человек. Membrana (24.01.2008). Архивировано из первоисточника 19 ноября 2012. Проверено 13 ноября 2012.

Литература

• Сингер М., Берг П. Гены и геномы. — Москва, 1998.
• Стент Г., Кэлиндар Р. Молекулярная генетика. — Москва, 1981.

Ссылки

• Материалы по генетике от Российской Академии Наук
• Крупнейший в России портал молекулярных биологов
• T.A.Brown. Genomes
• Alberts et al. Molecular Biology of the Cell

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Викифицировать статью.