Полиморфизм белков. 
Синтез нуклеиновых кислот и белков

При филогенезе происходит усложнение генома по двум причинам: удвоение генов и независимые мутации в них. Получаются варианты генов, которые, образовавшись у отдельных особей, распространяются в популяции в результате наследования. Так формируется генетическая неоднородность, ведущая к неоднородности (гетерогенности) фенотипической. Полиморфизм белков обуславливает существование разных форм белка, выполняющего одинаковые или очень сходные функции. Первый тип полиморфных белков связан с увеличением числа локусов кодирующих определенный белок в хромосоме в результате удвоения и мутаций, то есть имеет место группа сходных локусов в геноме индивида. Гены этих белков не аллельны, они занимают разные локусы (HbA, HbA₂, HbF). Второй тип полиморфных белков — продукты аллельных генов (HbA, HbS) — то есть имеет место множество аллелей в генофонде популяции. Полиморфизм белков настолько велик, что можно говорить о биохимической индивидуальности организма.

Методы работы с генным материалом

Трудности в изучении DNA заключаются в следующем:

• 1. Молекулы DNA животных и человека имеют огромные размеры. Такие молекулы неудобны для исследования и их предварительно разрезают, фрагментируют с помощью специальных ферментов — рестриктаз, выделяемых из бактерий. Рестриктазы L узнают определенные последовательности и разрезают DNA в определенных местах;
• 2. Количество DNA в клетке невелико, поэтому необходим способ умножения (амплификации) изучаемой DNA in vitro. Таким методом являетсяполимеразная цепная реакция — PCR, которая позволяет амплифицировать DNA или ее фрагмент в миллионы раз за несколько часов.

PCR осуществляют в пробирке с помощью термостабильной DNA-полимеразы (Tag-полимеразы) при участии дезоксинуклезидтрифосфатов — субстратов и коротких олигонуклеотидных затравок — праймеров. Праймер — это короткие, длиной в 20−30 нуклеотидов одноцепочечные фрагменты DNA, комплементарные 3—концевым последовательностям копируемой DNA-матрицы. Благодаря праймерам ограничивается фрагмент DNA, который будет скопирован Tag-DNA-полимеразой, присоединяющейся к 3—концам праймеров и достраивающей их до заданной длины. Реакция происходит в несколько стадий:

Рис. Стадии одного цикла PCR

• · Денатурация. Инкубационную смесь нагревают до 90^о. При этом происходит разрушение слабых связей в DNA и из одной двухцепочечной молекулы образуются две одноцепочечные.
• · Гибридизация праймеров. Температуру снижают до 50^о. При этом происходит гибридизация цепей DNA с праймерами.
• · Полимеризация. Инкубационную смесь нагревают до 70^о. При этой температуре Tag-полимераза удлиняет оба праймера с их 3—концов. Праймеры дорастают до размеров матрицы. В результате количество DNA удваивается. Tag-полимераза выделяется из термофильных бактерий и отличается устойчивостью к высокой температуре. При температуре 70^о гибрид праймер — DNA не денатурирует, а Tag-полимераза способна работать с большой скоростью.