Hallo,
Ich will mich hier mal auf „höhere Lebensformen“ (genauer: Eukaryoten) beziehen. Einige der folgenden Sachen gelten so nicht (sondern nur ähnlich) für Bakterien (Prokaryoten).
Jede Zelle trägt alle Informationen zur „Konstruktion“ eines Organismus mit sich herum. Diese Gesamtinformation ist das GENOM. Es liegt ii form von DNA im Kern der Zelle (Die DNA ist ein Kettenförmiges Molekül mit einer wohldefinierten Sequenz von Bausteinen, so wie ein Text eine Sequenz von Buchstaben enthält). Das Genom ist eine Art „heilige Bilbiothek“. Da darf nicht jeder rein, nur qualifiziertes Fachpersonal hat Zutritt. Dieses Fachpersonal darf Kopien (in Form von RNA) anfertigen, die an die „Kunden“ außerhalb der „Bilbiothek“ abgegeben werden können. Diese benutzen dann die Kopie, um mit der darauf befindlichen Information Bestandteile der Zelle herzustellen. Daraus ergibt sich eine relativ gute Definition des Begriffs „Gen“: Ein GEN ist ein Abschnitt der DNA, der in RNA kopiert wird (bzw. werden kann).
Natürlich braucht eine Zelle nie die Informationen aller Gene gleichzeitig und in gleicher Menge. Zudem können sich Zellen differenzieren und brauchen ganz spezielle Gene, ander wiederum überhaupt nicht mehr (eine Nervenzelle muß kein Muskelprotein herstellen und umgekehrt). Die Anfertigungen der Arbeitskopien muß also reguliert werden. Die Information zur Regulation sind natürlich auch Teil der DNA. Nach obiger Definition zählen sie aber nicht zu den Genen. Es sind sog. „regulatorische Sequenzen“.
Die Regulation ist extrem komplex und noch kaum verstanden. So ist zB. auch die räumliche Anordnung der DNA im Zellkern von Bedeutung. Um diese sicherzustellen, hat die DNA auch Sequenzen, die als Anheftungsstelle am Kerngerüst dienen. Andere, zT. recht große Sequenzen dienen dazu, der DNA eine bestimmte räumliche Form zu geben.
Darüber hinaus muß die DNA ja auch bei einer Zellteilung geordnet auf zwei Tochterzellen verteilt werden. Auch dafür braucht die DNA Sequenzen, die eine strukturelle Information enthalten, also keine Gene ieS. darstellen. Ein wichtiges Beispiel hierfür sind die Centromere der Chromosomen. Ein Chromosom ist ein langes DNA-Molekül (plus eine Reihe von gebundenen Proteinen), das während der Zellteilung als X-förmiges Körperchen im Mikroskop sichtbar gemacht werden kann. Die Enden der Chromosomen (Telomere) sind empfindlich und müssen geschützt werden. Auch hier liegen besondere Sequenzen vor, die den Telomeren eine besondere räumliche Struktur verleihen, so das bestimmte, schützende Proteine daran binden können.
Last but not least ist das Genom in evolutiver Hinsicht ein dynamisches System. Es muß Veränderungen zulassen können, ohne einen Ausfall kritischer Informationen erleiden zu müssen. Dazu gibt es im wesentlichen zwei (bisher bekannte) Mechanismen: Redundanz und Modularität. Redundanz bedeutet, daß im Genom von vielen Genen weitere Kopien (auf der DNA!) vorliegen, praktisch als „Spielwiese der Evolution“. Hier können Genen Mutationen ansammeln, ohne daß was passiert und ab und an kann die Zelle mal probieren, ob was Sinvolles bei rumgekommen ist. Modularität ist ein Geniestreich, um Probleme bei einer exzessiven Rekombination zu vermeiden. Die Module sind (oft auch funktionelle) Teile von Genen, die räumlich voneinander getrennt sind, damit zwischen ihnen rekombiniert werden kann. Verschiedene Module können so recht flexibel kombiniert werden (und zwar bei der Meiose als erbliche Rekombination und bei der Bildung der RNA, wo die Module in der RNA miteinander verbunden werden [das nennt mal „Spleißen der RNA“]). Wie mein Vorredner schon angemerkt hat, weden die eigentlichen Module als Exons und die dazwischenliegenden Abschnitte als Introns bezeichnet.
Dazu kommt noch ein beträchtlicher „historischer Ballast“. Es gibt viele Viren, die ihr Genom in das Genom der Wirtszelle integrieren können (sog. Retroviren). Manche dieser genomischen Kopien werden durch Mutation funktionslos: Sie bleiben zwar Bestandteil des Genoms, bilden aber keine Viren mehr. Es ist derzeit nicht möglich zu beurteilen, inwiefern dieses die Evolution der Zelle beeinflußt (fördert, ermöglicht, behindert oder sonstwas).
Also: Nur die Exons sind die Abschnitte mit kodierender Sequenz (also mit einer Sequenz, die am Ende in eine funktionale RNA umgeschrieben werden), der Rest enthält nicht-kodierende Sequenzen, worunter regulatorische und strukturelle Sequenzen fallen. Die Funktionalität der nicht-kodierenden Sequenzen ist vielschichtig und komplex. Gerade deshalb haben wir große Probleme, das System „Genom“ zu verstehen. Wir haben erste Einblicke. Eine Beurteilung, welche Sequenzen biologisch „Sinn“ machen, ist uns noch nicht möglich.
Grüße,
Jochen