Три надцарства: Бактерии, Археи и Эукариоты

реклама
Три надцарства:
Бактерии, Археи и Эукариоты
Что верно для E.coli, то верно для
слона
Жак Моно
Но эукариоты преподнесли
ряд сюрпризов:
• «гены кусками»
• огромное количество некодирующей ДНК
• Число генов оказалось меньше, чем
ожидали, исходя из сложности организмов
• Сходство давно дивергировавших таксонов
на уровне генов оказалось гораздо большим,
чем на уровне морфологии.
Что есть в геноме?
• Гены
• Мобильные элементы
• Некодирующая ДНК
• Соотношение этих компонентов –
разное у разных организмов.
• Наиболее резкое отличие – между прои эукариотами.
Геном прокариот и эукариот
Сателлитная ДНК
1%
МГЭ и
умеренные
повторы
10%
20%
50%
Гены – 90%
Гены – 30%
Экзоны – 1.5%
Прокариота (E.coli )
Эукариота (человек)
С-парадокс
• Размер генома (т.е. С – количество
ДНК) в целом возрастает в эволюции
от простых организмов к сложным, как
и следовало ожидать.
• Парадокс в том, что иногда у видов
одного уровня сложности количество
ДНК отличается в 100-1000 раз
Размеры геномов (н.п. на геном)
Возрастает 1) размер геномов
2) вариация внутри таксона
Объяснение С-парадокса: размер
генома возрастает в основном за счет
некодирующей ДНК.
Процент некодирующей
ДНК
Прокари- Простей- Грибы, Беспозв. Хордов. Млекопи- Чел.
оты
шие
Растения
тающие
Примеры С-парадокса
Плодовая мушка
Drosophila melanogaster
180 Mb
Горный кузнечик Podisma
pedestris
18 000 Mb
Разницу в размере генома в 100 раз трудно объяснить исходя из сходства
таксономического положения и морфологии видов.
Примеры С-парадокса
Amoeba dubia
Простейший
организм – амеба
человек - 3
имеет размер
млрд.н.п
генома 670 млрд.н.п.
амеба > в 200 раз
Число генов – растет ли оно
пропорционально уровню
сложности?
• Число генов тоже возрастает в ходе
эволюции от простых форм к сложным.
• Но это возрастание гораздо
меньше, чем можно было
предполагать исходя из сложности
морфологического строения.
Число генов и сложность
организма
Геном
• Человек
3 000 Мb
• Нематода C.elegans 00 Mb
1 мм
959 клеток
Число генов
~ 25000
~ 20 000
Геномы бактерий
• Состоят из одной кольцевой ДНК и
одной-нескольких плазмид – кольцевых
ДНК меньшего размера.
Основная ДНК
Плазмида
Размеры
бактериальных
геномов –
несколько
миллионов н.п.
(0.5 – 10 Мb)
Геном бактерии E.coli
1997
• Большинство генов уникальны –
представлены в геноме одной копией.
• Гены т-РНК и р-РНК собраны в кластеры и
повторены несколько сотен раз.
• Средний размер гена – 1 тысяча н.п.,
среднее расстояние между генами – 120
н.п.На некодирующую высокоповторенную
ДНК приходится 1% генома. Функция
неизвестна.
• Мобильные элементы занимают ~ 10%
•
•
•
•
•
Второй компонент бактери-ального
генома – плазмиды
Плазмиды – кольцевые ДНК длиной
104-105 н.п. (до 8% длины основного генома)
Число – от 1 до 10-15 на клетку.
Обладают автономной репликацией.
Крупные плазмиды участвуют в конъюгации,
мелкие – накапливают гены устойчивости к
антибиотикам.
Несомненно родство некоторых плазмид и
профагов – многие профаги могут долго
существовать в плазмидной форме.
Скачать