Charakterystyka genomu: -wirusów
-komórek prokariotycznych

-komórek eukariotycznych

Genom to podstawowy komplet informacji genetycznej; u diploidalnych eukariontów genom to DNA zawarty w podstawowym haploidalnym zespole chromosomów.

U wszystkich typowych organizmów żywych (wykazują one budowę komórkową) genom tworzy DNA, zaś u wirusów genom może tworzyć RNA.
Wielkość genomu można określić w jednostkach długości, jednostkach wagowych (w pikogramach), podając liczbę par zasad (w przypadku wirusów dysponujących jednołańcuchowym kwasem liczby zasad).

W komórce diploidalnej człowieka znajduje się 6 pg DNA.


Tabela I. Zawartość DNA w różnych genomach.

GENOM	LICZBA PAR NUKLEOTYDÓW
Wirus ØX174	6 tyś.*
Escherichia coli	10^6
Drożdze	10^7
człowiek	10^9
Nicień Caenorhabditis elegans	10^8
Rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana)	10^8
Muszka owocowa (Drosopchila melanogaster)	1,4·10^8

*Liczba nukleotydów, nie ich par.

Ilość DNA, a także liczba chromosomów występujących u danego gatunku nie zawsze świadczą o jego poziomie ewolucyjnym np. trzykrotka ma więcej DNA niż człowiek (roślina ta posiada 10¹⁰ par nukleotydów). U kręgowców obserwuje się słaby związek miedzy zawartością DNA w komórce (także miedzy liczbą chromosomów), a pozycją filogenetyczna.

GENOM WIRUSÓW

U danego wirusa występuje zawsze tylko jeden rodzaj kwasu nukleinowego (RNA lub DNA) i on tworzy genom. Wirusy roślinne zawierają tylko RNA, zwierzęce RNA lub DNA, bakteryjne tzw. bakteriofagi prawie zawsze DNA.

ryc.1 Różnorodność materiału genetycznego wirusów.

Dany wirus zawiera jedną cząsteczkę kwasu nukleinowego lub kilka takich cząsteczek np. wirus HIV zawiera dwie cząsteczki RNA.

Najprostsze wirusy maja tylko kilka genów. W skrajnym przypadku wirus może mieć jeden lub dwa geny, ale potrafi on namnażać się w komórce tylko wtedy, gdy jednocześnie zostanie ona zainfekowana innym wirusem, który wnosi geny niezbędne do namnożenia pierwszego wirusa. Najbardziej złożone wirusy mają po kilkaset genów.

U wielu wirusów, z uwagi na bardzo małą ilość materiału genetycznego, występują geny nakładające się, pozwalające maksymalnie wykorzystać posiadany przez wirusa materiał genetyczny.

GENOM KOMÓREK PROKARIOTYCZNYCH

Na genom tych komórek składa się:

1. DNA występujący na terenie nukleoidu ( jedna cząsteczka wchodząca w skład tzw. genoforu)

2. DNA występujące na terenie cytoplazmy ( różna liczba cząsteczek tworzących tzw. plazmidy)

ad. a)Nukleoid to prymitywny, funkcjonalny odpowiednik jądra komórkowego. Na jego terenie występuje jedna dwuniciowa „kolista” cząsteczka DNA ( dlatego komórki prokariotyczne uważamy za haploidalne). Cząstka ta w formie nieskondensowanej ma około 1 mm długości, a komórki prokariotyczne mają przeciętną średnicę wynoszącą 1 um. Stąd też DNA wymaga kondensacji (spiralizacji), w której uczestniczą białka podobne do histonów eukariotycznych. DNA wraz z tymi białkami tworzy tzw. genofor zwany też chromosomem prokariotycznym. Genofor przyczepiony jest do błony komórkowej.

ad. b) W cytoplazmie występują małe dwuniciowe, „koliste” cząsteczki DNA tworzące tzw. plazmidy. Wyróżniamy m.in. plazmidy F ( decydują o płci bakterii ), plazmidy warunkujące oporność na antybiotyki, metale ciężkie, promieniowanie UV. DNA wchodzące w skład plazmidów nie stanowi jednak głównego zasobu informacji genetycznej komórki. Główny zasób jest na terenie nukleoidu.

GENOM KOMÓREK EUKARIOTYCZNYCH

Na genom tych komórek składają się:

1. 
   DNA występujący na terenie jądra

komórkowego

wchodzi w skład nici chromatynowych

2. 
   DNA występujący na terenie

organelli częściowo autonomicznych

Reguły przekazywania genów z pokolenia na pokolenia i wynikające z nich reguły dziedziczenia cech

1.Dziedziczenie zgodne z prawami Mendla

Reguły tego dziedziczenia podają:

I Prawo Mendla: czystości gamet lub prawo segregacji genów allelicznych.

Prawo to głosi, że z pary alleli do danej gamety trafia dokładnie jeden.

II Prawo Mendla, prawo niezależnego dziedziczenia genów nieallelicznych (niezależnej segregacji genów nieallelicznych)

Prawo to mówi, że allele dwóch różnych genów są rozdzielane (segregują) do gamet niezależnie od siebie i w sposób całkowicie losowy.

Można też powiedzieć, że geny z jednej pary nie mają żadnego wpływu na to, który allel z innej pary trafi do danej gamety.

Wymienione wyżej prawa dotyczą np.

• Dziedziczenia cech warunkowanych przez jedną parę genów

• Dziedziczenia cech, które wykształcają się w efekcie współdziałania genów nieallelicznych

• Dziedziczenie cech w przypadku, gdy występuje zjawisko epistazy (inhibicji)

• Dziedziczenie cech ilościowych np. wzrost, inteligencja uwarunkowanych przez geny kumulatywne

Pod warunkiem, że:

1. we wszystkich czterech przypadkach w grę wchodzą geny autosomalne. Nie ma natomiast znaczenia rodzaj relacji między genami allelicznymi (może między nimi występować dominacja pełna, niepełna, kodominacja, recesywne)

2. w tych przypadkach, których jedna cecha warunkowana jest przez więcej niż przez jedną parę genów w grę wchodzą geny niesprzężone ze sobą

3. w przypadku, gdy rozważamy dwie cechy, geny które je warunkują muszą być zlokalizowane w różnych parach chromosomu

2. Dziedziczenie morganowskie czyli dziedziczenie według chromosomowej teorii dziedziczności

Reguły tego dziedziczenia podaje chromosomowa teoria dziedziczności, która głosi m.in., że geny zlokalizowane są w chromosomach i jeżeli ich loci znajdują się w tym samym chromosomie, a przy tym geny te są całkowicie sprzężone ze sobą, dziedziczą się zawsze razem, natomiast jeżeli geny zlokalizowane w tym samym chromosomie są sprzężone częściowo dziedziczą się najczęściej razem. Geny częściowo sprzężone mogą zostać rozdzielone dzięki crossing over.

Dziedziczenie według teorii Morgana dotyczy :

• dziedziczenia cech sprzężonych z płcią ( locus genu warunkującego taką cechę znajduje się w chromosomie X)- dziedziczenie takich cech jest niezgodne z I prawem Mendla

• dziedziczenia cech sprzężonych ze sobą ( loci genów, które warunkują cechy sprzężone ze sobą znajdują się w tym samym chromosomie - dziedziczenie takich cech jest niezgodne z II prawem Mendla

3. Dziedziczenie pozajądrowe (synonimiczne określenia: dziedziczenie cytoplazmatyczne, dziedziczenie w linii żeńskiej)

Dotyczy ono cech uwarunkowanych przez geny zlokalizowane w DNA organelli częściowo autonomicznych (mitochondria, chloroplasty)

Uwaga do II prawa Mendla

Niezgodnie z tym prawem dziedziczą się cechy uwarunkowane przez gen plejotropowy jeśli przyjmiemy jego następujące sformułowanie (które podawane jest przez, niektóre źródła ) - poszczególne cechy dziedziczą się niezależnie od siebie, tworząc w gametach wszystkie kombinacje wariantów cech z jednakowym prawdopodobieństwem.

W czasach Mendla nie było wprowadzone jeszcze pojęcie gen i allel, dlatego też Mendel używał pojęcia zawiązek cechy lub czynnik dziedziczny. W czasach Mendla nie był znany przebieg mejozy. Po odkryciu przebiegu tego procesu okazało się, że chromosomy zachowują się tak samo jak czynniki dziedziczne (nazywane już wówczas genami) podczas procesu wytwarzania gamet u zwierząt. Morgan i współpracownicy postanowili zbadać czy występuje tu tylko zbieg okoliczności, czy też istnieje jakiś związek genów z chromosomami i okazało się, że zbieżność jest nieprzypadkowa. Analogie są spowodowane tym, że geny zlokalizowane są w chromosomach.

---