Quale organismo ha il maggior numero di geni?
doc-6291
Sia il numero di coppie di base che il numero di geni variano notevolmente da una specie all' altra, e tra i due esiste solo una correlazione approssimativa (un' osservazione nota come paradosso del valore C). Attualmente, il numero più alto di geni conosciuti è di circa 60.000, per il protozoo che causa la tricomoniasi (vedi elenco dei genomi eucariotici sequenziati), quasi tre volte superiore a quello del genoma umano.
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doc-6242
I geni essenziali sono l' insieme dei geni ritenuti critici per la sopravvivenza di un organismo. Questa definizione presuppone la disponibilità abbondante di tutte le sostanze nutritive pertinenti e l' assenza di stress ambientale. Solo una piccola parte dei geni di un organismo è essenziale. Nei batteri, circa 250-400 geni sono essenziali per Escherichia coli e Bacillus subtilis, che è meno del 10% dei loro geni. La metà di questi geni sono ortologi in entrambi gli organismi e sono in gran parte coinvolti nella sintesi proteica. Nel lievito germogliante Saccharomyces cerevisiae il numero di geni essenziali è leggermente superiore, a 1000 geni (~20% dei loro geni). Anche se il numero è più difficile da misurare negli eucarioti superiori, si stima che topi ed esseri umani abbiano circa 2000 geni essenziali (~10% dei loro geni).
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doc-6240
La dimensione del genoma e il numero di geni che codifica varia notevolmente da un organismo all' altro. I genomi più piccoli si verificano nei virus (che possono avere solo 2 geni codifica proteica), e viroidi (che agiscono come un singolo gene RNA non codificante). Al contrario, le piante possono avere genomi estremamente grandi, con riso contenente oltre 46.000 geni codificanti proteici. Il numero totale di geni che codificano le proteine (il proteoma della Terra) è stimato in 5 milioni di sequenze.
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doc-6301
Poiché i genomi sono molto complessi, una strategia di ricerca è quella di ridurre al minimo il numero di geni in un genoma e avere ancora l' organismo in questione sopravvivere. Sono in corso lavori sperimentali su genomi minimi per gli organismi a singola cellula e su genomi minimi per gli organismi multicellulari (vedi biologia dello sviluppo). L' opera è sia in vivo che in silico.
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doc-6309
I genomi sono più della somma dei geni di un organismo e presentano caratteristiche che possono essere misurate e studiate senza alcun riferimento ai dettagli di particolari geni e dei loro prodotti. I ricercatori mettono a confronto caratteristiche quali il numero di cromosomi (cariotipo), la dimensione del genoma, l' ordine dei geni, la polarizzazione nell' uso del codone e il contenuto di GC per determinare quali meccanismi avrebbero potuto produrre la grande varietà di genomi che esistono oggi (per le recenti analisi, vedere Brown 2002; Saccone e Pesole 2003; Benfey e Protopapas 2004; Gibson e Muse 2004; Reese 2004; Gregory 2005).
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doc-6235
Geni con un antenato comune più recente, e quindi una comune ascendenza evolutiva, sono noti come omologhi. Questi geni risultano dalla duplicazione genica all' interno del genoma di un organismo, dove sono noti come geni paralogei, o sono il risultato della divergenza dei geni dopo un evento di speciazione, dove sono conosciuti come geni ortologi,: 7.6 e spesso svolgono le stesse o simili funzioni in organismi correlati. Si presume spesso che le funzioni dei geni ortologi siano più simili a quelle dei geni paralogei, anche se la differenza è minima.
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doc-6195
Un gene è un locus (o regione) di DNA che codifica un prodotto funzionale RNA o proteico, ed è l' unità molecolare di ereditarietà. Glossario La trasmissione dei geni alla prole di un organismo è alla base dell' eredità dei tratti fenotipici. La maggior parte dei tratti biologici sono sotto l' influenza di poligeni (molti geni diversi) così come le interazioni gene-ambiente.
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doc-6226
Secondo l' eredità di Mendelian, le variazioni del fenotipo di un organismo (caratteristiche fisiche e comportamentali osservabili) sono dovute in parte alle variazioni del suo genotipo (particolare insieme di geni). Ogni gene specifica un tratto particolare con una sequenza differente di un gene (alleli) dando origine a fenotipi diversi. La maggior parte degli organismi eucariotici (come le piante di piselli su cui ha lavorato Mendel) hanno due alleli per ogni tratto, uno ereditato da ogni genitore.
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doc-6230
La duplicazione e la trasmissione di materiale genetico da una generazione di cellule all' altra è la base per l' eredità molecolare, e il legame tra le immagini classiche e molecolari dei geni. Gli organismi ereditano le caratteristiche dei loro genitori perché le cellule della prole contengono copie dei geni nelle cellule dei genitori. Negli organismi che riproducono sessualmente, la prole sarà una copia genetica o clone dell' organismo genitore. Negli organismi sessualmente riproduttori, una forma specializzata di divisione cellulare chiamata meiosi produce cellule chiamate gameti o cellule germinali che sono aploidi, o contengono solo una copia di ogni gene. 20.2 I gameti prodotti dalle femmine sono detti ovuli o uova e quelli prodotti dai maschi sono detti sperma.
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doc-6289
Alcuni organismi hanno copie multiple di cromosomi: diploide, triploide, tetraploide e così via. Nella genetica classica, in un organismo sessualmente riproduttore (tipicamente eukarya) il gamete ha la metà del numero di cromosomi della cellula somatica e il genoma è un set completo di cromosomi in una cellula diploide. Il dimezzamento del materiale genetico nei gameti si ottiene con la separazione dei cromosomi omologhi durante la meiosi. Anche negli organismi aploidi, comprese le cellule di batteri, arcaie e organelli, compresi mitocondri e cloroplasti, o virus, che contengono allo stesso modo geni, costituiscono il genoma. Il termine genoma può essere applicato specificamente per indicare ciò che è memorizzato su un insieme completo di DNA nucleare (cioè il "genoma nucleare"), ma può essere applicato anche a ciò che è memorizzato all' interno di organelli che contengono il proprio DNA, come nel caso del "genoma mitocondriale" o del "genoma cloroplastico". Inoltre, il genoma può comprendere elementi genetici non cromosomici come virus, plasmidi ed elementi trasportabili.
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doc-6243
I geni domestici sono fondamentali per lo svolgimento delle funzioni cellulari di base e quindi sono espressi ad un livello relativamente costante (constitutivamente). Dal momento che la loro espressione è costante, i geni domestici sono utilizzati come controlli sperimentali nell' analisi dell' espressione genica. Non tutti i geni essenziali sono geni per la cura della casa, poiché alcuni geni essenziali sono regolati dallo sviluppo o espressi in certi momenti durante il ciclo di vita dell' organismo.
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doc-6238
I geni de novo o "orfani", la cui sequenza non mostra alcuna somiglianza con i geni esistenti, sono estremamente rari. Le stime del numero di geni de novo nel genoma umano vanno da 18 a 60. Tali geni sono tipicamente più corti e più semplici nella struttura rispetto alla maggior parte dei geni eucariotici, con pochi o pochi introni. Due fonti primarie di geni orfani che codificano le proteine sono la duplicazione genica seguita da un cambio di sequenza estremamente rapido, in modo tale che la relazione originale non è rilevabile dai confronti di sequenza, e la formazione attraverso la mutazione di siti "criptici" di inizio trascrizione che introducono una nuova cornice di lettura aperta in una regione del genoma che non ha precedentemente codificato per una proteina.
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