Definition:
Prokaryoten besitzen kleine, kompakte Genome. Neben dem Hauptchromosom tragen Prokaryoten oft kleinere ringförmige DNA-Moleküle, die man als Plasmide bezeichnet.

Kurzinformation:
Die Genome der Bakterien und Archaeen besitzen einige bemerkenswerte Eigenschaften:

• Sie sind relativ klein. Prokaryotische Genome reichen von 160.000 bis zu 12Mio. bp und umfassen in der Regel nur ein einziges Chromosom.
• Sie sind kompakt. Normalerweise werden über 85% der DNA in die verschiedenen RNAs translatiert, einschließlich der mRNAs für die Synthese von Proteinen. Zwischen den einzelnen Genen liegen nur kurze Sequenzen.
• Prokaryotische Gensequenzen sind im Allgemeinen nicht durch Introns unterbrochen. Eine Ausnahme bilden die rRNA- und tRNA-Gene der Archaeen, die häufig Introns enthalten.
• Neben dem Hauptchromosom tragen Prokaryoten oft kleinere ringförmige DNA-Moleküle, die man als Plasmide bezeichnet. Sie können zwischen den Zellen übertragen werden. [1]

Plasmide sind natürlich vorkommende, meist ringförmige DNA-Moleküle (Länge: 2 bis mehrere Hundert kb), die in Bakterien neben dem Hauptchromosom vorkommen. Sie tragen einen Replikationsursprung (reproduzieren sich unabhängig vom Wirtschromosom) und verschiedene andere Gene:

• Gene für ungewöhnliche Stoffwechselfunktionen: z.B. Abbau von Kohlenwasserstoffen oder Produktion von Toxinen,
• Gene für die Konjugation: z.B. Synthese des Sexpilus; solche Plasmide werden auch als Fertilitätsfaktoren (F-Faktoren) bezeichnet; eine Zelle mit F-Faktor (F$^+$-Zelle) kann den Faktor auf eine F$^-$-Zelle übertragen, sodass der Rezipient F$^+$ wird; gelegentlich wird der F-Faktor in das Hauptchromosom integriert (Hfr-Zelle); bei der Konjugation können dann auch Gene des Hauptchromosoms übertragen werden,
• Resistenzgene: z.B. gegen Antibiotika oder Schwermetalle; solche Plasmide werden auch als Resistenzfaktoren (R-Faktoren) bezeichnet. [2]

Abb. 2.1 Allgemeine Darstellung des E. coli-Genoms. Die Start- und Endpunkte der DNA-Replikation, Origin bzw. Terminus, sind angegeben; blaue Pfeile außen deuten die Replikationsrichtung der beiden Replichore an. Der äußere grüne Ring zeigt die relative Expressionsstärke der Gene; darunter sind die rRNA- (blau) und die tRNA-Gene (rot) besonders hervorgehoben. Der blaue Ring zeigt, dass die berechnete Positionspräferenz mit der gemessenen Expressionsstärke korreliert. Der innere rote Ring gibt den CAI-Wert an (engl. codon adaptation index). Der CAI-Wert ist ein weiteres Maß für die Expressionsstärke, der aber nur für Protein-codierende Gene berechnet werden kann. (Nach Willenbrock und Ussery 2007, mit freundlicher Genehmigung der Autoren)