Comparaison des génomes mitochondriaux, chloroplastiques et procaryotes

Les cellules prédatrices primitives ont interiorisé des bactéries qui ont ensuite évolué en mitochondries, formant des cellules eucaryotes. Les cyanobactéries photosynthétiques ont également formé des relations symbiotiques avec certaines de ces cellules eucaryotes et se sont finalement développées en chloroplaste. Les génomes mitochondriaux et chloroplastes actuels sont les restes de ces génomes procaryotiques ancestraux.

En comparaison aux génomes mitochondriaux, les génomes actuels des procaryotes sont grands, comme chez Escherichia coli, qui contient environ 5 millions de paires de bases et près de 5 000 gènes. Le génome mitochondrial humain mesure près de 17 000 paires de bases et contient 37 gènes, alors que le génome mitochondrial de l'Arabidopsis thaliana, une plante à fleurs, a plus de 350 000 paires de base mais ne contient que 57 gènes. En comparaison, les génomes cyanobactériens actuels comme le génome de Synechocystis, possède environ 3, 5 millions de paires de bases et transporte environ 3 200 gènes, le génome chloroplastique des plantes terrestres compte jusqu'à 200 000 paires de bases et contient de 120 à 135 gènes.

Même s'ils sont beaucoup plus petits, les génomes mitochondriaux et chloroplastiques sont semblables au génome procaryote de plusieurs façons. Leur ADN ne s'associe pas aux histones et est généralement circulaire et double brin, comme celui des plasmides bactériens. En comparaison au génome mitochondrial, le génome chloroplastique ressemble plus au génome procaryote.

Les deux, génome chloroplastique et procaryotique, ont des séquences d'ADN similaires pour les promoteurs et terminateurs de la transcription. De plus, le génome mitochondrial animal est généralement plus petits que le génome mitochondrial des plantes, car les génomes mitochondriaux et chloroplastiques des plantes ont des introns qui sont absents dans la plupart des génomes mitochondriaux animaux.