Vergleich von mitochondrialen, chloroplastischen und prokaryotischen Genomen

Primitive Räuberzellen internalisierten Bakterien, die sich später zu Mitochondrien entwickelten und eukaryotische Zellen bildeten. Auch photosynthetische Cyanobakterien gingen mit einigen dieser eukaryotischen Zellen symbiotische Beziehungen ein und entwickelten sich schließlich zum Chloroplasten.

Die heutigen Mitochondrien- und Chloroplastengenome sind die Überreste dieser prokaryotischen Genome.

Im Vergleich zu mitochondrialen Genomen sind die Genome heutiger Prokaryoten groß, wie z. B. bei Escherichia coli, die etwa 5 Millionen bps und fast 5000 Gene enthalten.

Das mitochondriale Genom des Menschen ist fast 17.000 bps lang und enthält 37 Gene - während das mitochondriale Genom von Arabidopsis thaliana, einer Blütenpflanze, über 350.000 bps hat, aber nur 57 Gene enthält.

Im Vergleich zu heutigen Cyanobakterien-Genomen, wie dem Synechocystis-Genom, das etwa 3,5 Millionen bps hat und etwa 3200 Gene trägt, hat das Chloroplasten-Genom bei Landpflanzen bis zu 200.000 bps und enthält 120-135 Gene.

Obwohl sie viel kleiner sind, ähneln sowohl das mitochondriale als auch das Chloroplasten-Genom dem prokaryotischen Genom in mehrfacher Hinsicht. Ihre DNA ist nicht mit Histonproteinen assoziiert und in der Regel zirkulär und doppelsträngig, ähnlich wie die von bakteriellen Plasmiden.

Im Vergleich zum mitochondrialen Genom ähnelt das Chloroplasten-Genom eher dem prokaryotischen Genom. Sowohl das Chloroplasten- als auch das prokaryotische Genom haben recht ähnliche DNA-Sequenzen für Transkriptionspromotoren und -terminatoren.

Darüber hinaus sind tierische mitochondriale Genome im Allgemeinen kleiner als das mitochondriale Genom in Pflanzen, da sowohl Chloroplasten- als auch pflanzliche mitochondriale Genome Introns aufweisen, die in den meisten tierischen mitochondrialen Genomen fehlen.