Genom
Ein Genom ist die Gesamtheit der Gene eines Organismus. Was genau du darunter verstehst und wie es bei uns Menschen aufgebaut ist, erfährst du hier! Keine Lust auf Lesen? In unserem Video erklären wir dir ausführlich Schritt für Schritt alles zum Genom!
Inhaltsübersicht
Was ist ein Genom?
Unter einem Genom verstehst du die Gesamtheit aller Erbinformationen einer Zelle. Die Erbinformation – auch Erbgut genannt – kann dabei entweder in einem Chromosom, einem ganzen Chromosomensatz oder direkt in Form von DNA oder RNA gespeichert werden. Du kannst das Erbgut wiederum in verschiedene Abschnitte unterteilen – die Gene. Gene besitzen, vereinfacht ausgedrückt, jeweils Informationen für ein bestimmtes Merkmal, beispielsweise deine Blutgruppe oder deine Körpergröße. Die Gesamtheit aller Gene bezeichnest du dann als ein vollständiges Genom.
Eine Definition für das Genom lautet:
Der Begriff Genom (engl. genome) bezeichnet die Gesamtheit aller Träger der Erbinformation einer Zelle. Dazu gehören Chromosomen, DNA und RNA.
Grundlagen Genom
Das Erbgut ist für die Weitergabe von Eigenschaften bei der Vermehrung verantwortlich. Die jeweiligen Merkmale sind auf der DNA in Form von Genen gespeichert. Ein Gen, ist ein codierender Abschnitt auf der DNA. Das bedeutet, dass es für die Herstellung von RNA und Proteinen verantwortlich ist. Die Information dafür, steckt in der DNA und zwar in der Abfolge der einzelnen Bausteine, aus denen die DNA aufgebaut ist. Genauer gesagt, der Reihenfolge der verschiedenen DNA-Basen (Basensequenz). Nach dem genetischen Code entsprechen immer drei aufeinanderfolgende Basen einer Aminosäure im gebildeten Protein. Im Gegensatz zu den codierenden Sequenzen, gibt es auch nicht-codierende Abschnitte, die nicht für Proteine codieren. Sie machen den Großteil des Genoms von Eukaryoten aus.
Menschliches Genom
Im menschlichen Genom ist die Erbinformation in der DNA im Zellkern gespeichert. Und zwar in Form von Chromosomen. Du fragst dich jetzt vielleicht, wie viele Chromosomen ein Mensch hat? Es sind 46 Chromosomen! Allerdings ist der DNA-Gehalt in den Zellen nicht überall im Körper gleich. Denn in menschlichen Körperzellen liegt ein doppelter oder auch diploider Chromosomensatz vor. Jeweils zwei Chromosomen gleicher Größe und Genabfolge bilden dabei insgesamt 23 Chromosomenpaare. Du nennst die Paare deshalb auch homologe Chromosomen, mit Ausnahme der männlichen Geschlechtschromosomen (XY). In den Keimzellen des Menschen dagegen gibt es nur einen einfachen oder haploiden Chromosomensatz. Hier liegt also nur die Hälfte an DNA vor. Das Genom eines Menschen in einer haploiden Zelle enthält ca. 3 Milliarden Basenpaare und etwa 23.000 Gene.
Human Genome Project
Das sogenannte Humangenomprojekt (engl. human genome project) hatte als Ziel, das gesamte menschliche Genom zu entschlüsseln. Das gelang im Jahr 2003 und seitdem gilt das Genom des Menschen als vollständig entschlüsselt. Dazu haben Wissenschaftler die Basenabfolge in der DNA ermittelt. Das funktioniert durch sogenannte Sequenzierungsverfahren (DNA Sequenzierung) .
So kann man herausfinden, welche Informationen in der DNA enthalten sind. Das Genomprojekt ist eine wichtige Grundlage, um viele biologische Prozesse und die Entstehung genetischer Krankheiten besser zu verstehen. Nur so lassen sie Krankheiten besser erkennen und behandeln. Bestimmte Erbkrankheiten oder Krebs entstehen häufig durch eine falsche Reihenfolge oder zusätzliche oder fehlende Basen in der DNA. Das bezeichnest du als Mutation .
Organisation von Genomen
Alle Arten von Organismen speichern ihre Erbinformation in einem Genom. Jedoch kann der Aufbau sehr unterschiedlich sein. Bei Eukaryoten ist die genetische Information im Zellkern in Form von vielen Chromosomen gespeichert. Zusätzliche enthalten die Mitochondrien und die Plastiden der Pflanzen eigene DNA. Um mehr über den Aufbau eukaryotischer Zellen zu lernen, schaue dir jetzt unser Video an!
Die DNA ist organisiert wie in Prokaryoten . Das bedeutet, dass die chromosomale DNA als ein langes, in sich geschlossenes Molekül frei im Zellplasma vorliegt. Zusätzlich können noch weitere kürzere Ringe aus DNA vorhanden sein. Die bezeichnest du als Plasmide .
Viren sind sehr kleine Organismen und müssen ihre Erbinformation möglichst kompakt speichern. Dazu kann das virale Genom sehr unterschiedlich aufgebaut sein: aus DNA oder RNA, als Einzel- oder Doppelstrang, ein langes Stück oder ringförmig geschlossen.
Genomgrößen
Die Genomgröße beschreibt die enthaltene Gesamtmenge an DNA. Die Einheit ist Anzahl an Basenpaaren (bp). Bei Eukaryoten wird sie am haploiden Chromosomensatz gemessen.
Beispiele für Genomgrößen:
| Organismus | Genomgröße (bp) | Gene |
| Mensch | 3,3 Mrd. | 23.000 |
| Taufliege | 200 Mio. | 13.500 |
| Darmbakterium | 4,6 Mio. | 4.500 |
| Kohl | 0,6 Mrd. | 100.000 |
Jetzt hast du eine bessere Vorstellung davon, wie groß so ein Genom eigentlich ist. Nur so können die vielen Informationen gespeichert werden. Dir fällt bestimmt auf, dass der Mensch hier das größte Genom hat, jedoch nicht die größte Anzahl an Genen. Trotz einer kleineren Genomgröße hat ein Gemüsekohl beispielsweise mehr als vier Mal so viele Gene, wie ein Mensch! Es zeigt dir, dass die Genomgröße und die Genanzahl keinen Rückschluss zulassen, wie komplex ein Organismus ist. Das liegt unter anderem daran, dass Eukaryoten viele DNA-Bereiche ohne Informationen für Proteine enthalten. Wenn du genauer verstehen willst, wie unsere Gene eigentlich aufgebaut sind und wie so viele Informationen darin gespeichert werden, schau dir einfach diese Videos dazu an!
