Различают следующие уровни структурно-функциональной организации наследственного материала: генный, хромосомный, геномный.

Элементарной структурой ГЕННОГО уровня организации служит ген. На этом уровне изучается структура молекулы ДНК, биосинтез белка и др. благодаря относительной независимости генов возможно дискретное (раздельное) и независимое наследование (3 закон Менделя) и изменение (мутации) отдельных признаков. Гены клеток эукариот распределены по хромосомам, образуя ХРОМОСОМНЫЙ уровень организации наследственного материала. Этот уровень организации служит необходимым условием сцепления генов и перераспределения генов родителей у потомков при половом размножении (кроссинговер).

Вся совокупность генов организма в функциональном отношении ведет себя как целое и образуя единую систему, называемую ГЕНОМОМ. Один и тот же ген в разных генотипах может проявлять себя по-разному. Геномный уровень организации объясняет взаимодействие генов как в одной, так и в разных хромосомах.

В 1928 году Н. К. Кольцов предположил, что химическую основу гена составляет белковая молекула. Однако, в дальнейшем было доказано, что носителем генетической информации является молекула ДНК; были открыты явления трансформации и трансдукции у микроорганизмов и конъюгация.

ТРАНСФОРМАЦИЯ - это способность одного штамма бактерий встраивать участки молекулы ДНК другого штамма и приобретать при этом свойства последнего (опыты Ф. Гриффита с вирулентными и невирулентными штаммами пневмококков).

ТРАНСДУКЦИЯ - это способность бактериофагов переносить фрагменты ДНК от одного штамма бактерий к другому и передавать соответствующие свойства.

Так, с открытием явлений трансформации и трансдукции у микроорганизмов, была доказана роль ДНК в передаче наследственной информации.

Таким образом, в начале 50-х годов было доказано, что материальной единицей наследственности и изменчивости является ген, который имеет определенную структурно-функциональную организацию. По современному определению ген - это участок молекулы ДНК, детерминирующей синтез определенного полипептида.

Прежде считалось, что генетическая трансформация свойственна только одноклеточным. В настоящее время установлено, что явления, напоминающие генетическую трансформацию, могут происходить и в клетках эукариот. Так, в результате взаимодействия некоторых вирусов с клетками животных, последние подвергаются трансформации. Полученная ими новая генетическая информация передается дочерним клеткам. Например, перенос фрагмента плазмиды Ti из бактериальной клетки онкогенного штамма в растительную клетку ткани табака и последующее его копирование в клетках опухоли. При культивировании клеток мыши в среде с изолированными хромосомами клеток человека выделили потомство клеток с маркерами последнего.

Половой процесс у бактерий, при котором осуществляется перенос генетической информации, называется КОНЪЮГАЦИЕЙ.

Молекулярные основы наследственности изучает специальный раздел генетики, получивший название "молекулярная", который сформировался в 40-50 годах 20 века в результате использования идей и методов физики и химии для решения генетических проблем. Исходя из данных молекулярной генетики, стало возможным говорить об уровнях наследственного материала у про-и эукариот: - генном, хромосомном и геномном. Генный уровень связан с успехами хромосомной теории. В абстрактное понятие "ген" введенное в генетику В. Иогансеном в 1909 г. вкладывалось следующее содержание: ген это материальная частица, лежащая в хромосоме, способная к саморепродукции и являющаяся минимальной единицей рекомбинации, мутации и генетической функции.

Мендель предложил обозначить наследственные задатки (гены) буквами латинского алфавита. Гены, от которых зависит развитие альтернативных признаков называется аллеломорфными (аллельными). Аллельные гены расположены в одинаковых локусах гомологичных хромосом и имеют 2 состояния - доминантное и рецессивное.

В связи с успехами молекулярной генетики старые представления о гене подверглись существенному пересмотру. Согласно современным, уточненным представлениям, ГЕН - это участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты, характеризуемый специфичной для него последовательностью нуклеотидов, представляющей единицу функции, отличной от функции других генов и способный изменятся путем мутирования.

Наиболлее четко дискретность гена была изучена американским генетиком С. Бензером на примере исследований тонкой структуры генов фага Т4 кишечной палочки. Им было показано, что ген может быть разделен кроссинговером на множество частей. Дискретная организация генов была установлена и у эукариот.

В конце 50-х годов Бензер предполагал, что ген одновременно является целостной и дискретной единицей. При выполнении основной функции - программировании синтеза белка - ген выступает как целостная единица, изменение которой вызывает изменение структуры белковой молекулы. Эту единицу Бензер назвал ИНТРОНОМ. По величине он примерно равен гену. Дискретность гена заключается в наличии субъединиц. Элементарная единица изменчивости, единица мутации названа МУТОНОМ, а единица рекомбинации - РЕКОНОМ. Минимальные размеры мутона и рекона равны 1 паре нуклеотидов и называются САЙТ. Таким образом, САЙТ - это структурная единица гена.

В связи с выяснением сложной структуры генов было дифференцированно понятие аллелизма. Различают два вида аллелей: гомо - и гетероаллели. Гомоаллели (изоаллели) - это различие между аллелями, которые касаются только одного сайта ("сайт" от англ. site местоположение) - отрезка гена, который изменен произошедшей мутацией. Гетероаллели - это аллели, у которых различия касаются разных сайтов.

Размеры генов различны. Число пар нуклеотидов в структурном гене, по-видимому, составляет около тысячи. Самые короткие известные структурные гены - гены транспортных РНК - содержат более 190 нуклеотидных пар, а самые крупные (например, ген фибрина шелка тутового шелкопряда) достигает размера более 16 тыс.пар нуклеотидов.

Ген — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов. Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении. При этом некоторые органеллы (митохондрии, пластиды) имеют собственную, определяющую их признаки ДНК, не входящую в геном организма.

Свойства гена

Генети́ческий код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Триплетный код — генетический код, в кото­ром каждая аминокислота полипептидной цепи определяется группой из трех нуклео­тидов ДНК.