1. Механизм репликации В процессе репликации генетического материала водородные связи между азотистыми основаниями разрываются, и из двойной спирали образуется две нити ДНК. Каждая из них становится матрицей для синтеза другой комплементарной нити ДНК. Последняя, через водородную связь, соединяется с матричной ДНК. Итак, любая дочерняя молекула ДНК состоит из одной старой и одной новой полинуклеотидной цепи. Рассмотренный механизм репликации отличается чрезвычайно высокой точностью воспроизведения структуры ДНК. Поддержание такой ситуации обеспечивается механизмом самокоррекции, осуществляемым ДНК-полимеразой.Самокоррекция заключается в отщеплении ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида. Однако, несмотря на эффективность самокоррекции, в ходе репликации после удвоения ДНК в ней обнаруживаются ошибки. Изменения в структуре ДНК могут возникать спонтанно или под влиянием реакционно-способных соединений. Возникающие ошибки устраняются благодаря действию механизма репарации. Репарация осуществляется до и после репликации, таким образом, восстанавливается большая часть повреждений структуры ДНК. Обширный набор различных ферментов репарации осуществляет непрерывный осмотр ДНК, удаляя из нее поврежденные участки и способствуя поддержанию стабильности наследственного материала. В молекулах ДНК с помощью генетического кода зашифрована информация о последовательности аминокислот в пептидах, а именно многообразием белковых молекул, выполняющих в клетках разнообразные биологические функции, обуславливается многообразие жизни. Основное количество ДНК локализовано в хромосомах (95 \%). Внехромосомная часть генома человека — ДНК митохондрий (5 \%). Совсем небольшое количество составляют отдельные кольцевые молекулы ДНК в ядре и цитоплазме. Кодирующая белки часть ДНК составляет всего 3-5 \%. Что делает "покоящаяся" часть генома, неизвестно.Любые изменения в структуре ДНК (в хромосомах или митохондриях) ведут к генетическому полиморфизму. Таким образом, под термином "ген" можно понимать последовательность нуклеотидов в ДНК, которая обуславливает определенную функцию (единицу морфологической, физиологической, биохимической, иммунологической, клинической и любой другой дискретности) в организме. В геноме человека более 30 000 генов. Размер генов человека варьируется в широких пределах, однако большинство имеет размеры до 50 000 пар нуклеотидов. Таким образом, ген представляет собой минимальное количество наследственного материала, которое необходимо для синтеза т-РНК, р-РНК или пептида с определенными свойствами.Синтез белковых молекул — сложный многоступенчатый процесс. Непосредственным участником его являются молекулы РНК. РНК состоит из одной полинуклеотидной цепочки. Строение ее отличается от ДНК тем, что она вместо дезоксирибозы содержит рибозу, а вместо тиамина — урацил. Различают три типа РНК: информационную, или матричную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и рибосомную (р-РНК). Информационная РНК, перенося генетическую информацию с ДНК на полирибосомы, служит матрицей для синтеза определенного белка. Транспортная РНК обладает способностью присоединять к себе соответствующую ей аминокислоту и транспортировать ее на полирибосомы. Рибосомная РНК входит в состав рибосом, являющихся главным аппаратом синтеза белка. 2. Структура белка Структурным элементомбелков служат аминокислоты, образующие полипептидные цепи. Обычно в полипептидную цепь входит около 100-200 аминокислот. Последовательность их расположения определяет структуру и биологические свойства белка и зависит от последовательности нуклеотидов в ДНК. Каждая из 20 аминокислот кодируется последовательностью из трех нуклеотидов (триплет), составляющих кодон. Больше всего известно генов кодирующих ферменты (31,2 \% общего числа). В 2 раза меньше генов — модуляторов белковых функций (13,6 \%). Они стабилизируют, активируют, свертывают или влияют иным образом на функции белка. Остальные категории генов (кодирующие транскрипционные факторы, гормоны, иммуноглобулины, рецепторы и т. д.) составляют менее 10 \% общего числа. Болезни, вызванные дефектами генов, кодирующих ферменты, наследуются по аутосомно-рецессивному типу, а вызванные генами, кодирующими модуляторные белковые функции или рецепторы, — по аутосомно-доминантному или аутосомно-рецессивному. Как известно из менделевской генетики, различные аллели (варианты одного и того же гена) могут проявляться в трех вариантах: доминантном, рецессивном и кодоминатном (подробнее об этом ниже). В геноме человека данное правило иногда нарушается, что обусловлено различными мутациями в одном и том же гене. Это необходимо учитывать при медико-генетическом консультировании. Болезни, вызванные генами транскрипционных факторов, относятся к группе аутосомно-доминантных. Формирование наследственных болезней во времени, также имеет закономерности связанные с функцией первичного продукта гена. Болезни транскрипционных факторов развиваются внутриутробно, патология ферментов — в течение первого года жизни, рецепторов — в возрасте от 1 года до пубертатного периода, модулярной белковой функции — в период до 50 лет. 3. Образование хромосом ДНК клеток связана с белками и образует нуклеопротеиновый комплекс. В интерфазе этот комплекс представлен в виде ядерной структуры, названной в связи с их способностью прокрашиваться основным красителем хроматином. При переходе клетки к митозу хроматин приобретает вид хорошо различимых отдельных хорошо окрашенных телец — хромосом. В первой половине митоза они состоят из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки (центромеры) — особым образом организованного участка хромосомы, общего для обеих сестринских хроматид. Во второй половине митоза происходит отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками.В зависимости от места положения центромеры и длины плеч, расположенных по обе стороны от нее, различают несколько форм хромосом: равноплечие, или метацентрические, неравноплечие, или субметацентрические, палочковидные, или акроцентрические, и точковые — очень мелкие, форму которых трудно определить. При рутинных методах окраски хромосом они различаются по форме и соотносительным размерам. При использовании специальных методик выявляется неравномерное распределение красителя по длине хромосомы, строго специфичное для каждой отдельной хромосомы и ее гомолога.