Митотический клеточный цикл описывает изменения клеток в процессе их размножения (пролиферации). При этом выделяют фазы, которые можно различить и морфологически, и по особенностям биохимических процессов.Зрелые соматические клетки человека диплоидны, т. е. содержат две копии генома (фазы и G0). Во время фазы S происходит репликация ДНК: каждая из копий генома удваивается, и клетка становится тетраплоидной.
Напомним, что соматические клетки человека содержат диплоидный набор хромосом — 22 пары аутосомных и одну пару половых: XX — у женщин и XY — у мужчин, всего 46 хромосом. В яйцеклетках и сперматозоидах содержится гаплоидный набор — 23 хромосомы. Из них 22 хромосомы одинаковые у мужчин и женщин (аутосомные хромосомы), а 23-я хромосома X — у женщин и Y — у мужчин. Ауто-сомные хромосомы нумеруются от 1 до 22 в порядке уменьшения размера.
Реакция проходит в три стадии.
1. Инкубационную смесь нагревают до 90 °С. При этом происходит денатурация ДНК, из одной двухцепочечной молекулы образуются две одноцепо-чечные.
2. Инкубационную смесь охлаждают до 50 °С. При этом происходит гибридизация цепей с затравками.
3. Инкубационную смесь нагревают до 70 °С. При этой температуре гибридные молекулы не денатурируются, а ДНК-полимераза удлиняет обе затравки с их З'-концов до 5'-концов матричных цепей. В результате образуются две новые цепи ДНК, укороченные с 5'-концов; при этом затравка оказывается включенной в эти укороченные цепи молекул ДНК.
Отличие вирусов от других организмов заключается в двух особенностях: 1) вирусная частица (вирион) содержит только один вид нуклеиновых кислот — или ДНК, или РНК; 2) вирионы отличаются необычной для живых существ простотой организации — они не имеют собственного метаболизма, не содержат клеточных органелл, в том числе рибосом, и очень часто состоят только из нуклеиновой кислоты, заключенной в белковую оболочку. В связи с этим вирусы способны размножаться исключительно за счет использования метаболического аппарата другой клетки, т. е. они являются внутриклеточными паразитами.
Мутациями в широком смысле называют весьма разнообразные изменения генома. Эти изменения могут затрагивать один-единственный нуклеотид ДНК (точечные мутации) или более протяженный фрагмент, целые гены, хромосомы (хромосомные аномалии) и даже весь геном (полиплоидия). Нередко мутациями называют только те изменения ДНК, которые проявляются фенотипически; иногда к мутациям относят любые наследуемые изменения ДНК. Мутацией обозначают как процесс возникновения изменений в геноме (мутагенез), так и результат этого процесса.
Мутации в отличие от репарируемых повреждений ДНК — сравнительно редкие события. При расчете на единичный ген одна из каждых 100 000-1 000 000 гамет содержит вновь возникшую мутацию. Однако для генотипа в целом мутация — явление совсем не редкое: если принять число генов у человека равным 50 ООО, то получается, что значительная часть гамет имеет новую мутацию. Большая часть мутаций резко нарушает жизнеспособность клетки: в результате мутаций гибнет до 80 % гамет на самых ранних стадиях развития.
Филогенез характеризуется усложнением генома, которое проявляется в увеличении количества и разнообразия генов и, соответственно, белков. Геном кишечной палочки содержит 3,8»106 н. п. Средний белок построен примерно из 500 аминокислотных остатков; следовательно, размер среднего гена — около 1500 н. п. Таким образом, в клетке кишечной палочки ДНК хватило бы для кодирования примерно 4000 белков. Однако часть ДНК не входит в состав структурных генов, а выполняет регуляторные функции в оперонах, поэтому число разных белков в клетке кишечной палочки равно примерно 3000.
В настоящее время известно множество белков, для которых найдены аллельные формы. Для их обнаружения требуются массовые обследования, поэтому применяют несложные методы, позволяющие быстро провести анализ большого числа образцов. Наиболее часто используют электрофорез. Применение других методов (ДНК-зонды, полимеразная цепная реакция и др.) открывает все новые варианты, не обнаруживаемые методом электрофореза.
Успехи биохимии привели к разработке методов, позволяющих манипулировать генами с целью изменения генотипа, а следовательно, и фенотипических признаков организма. Это направление исследований получило название генной инженерии.
