Как увязать работу генов с внешними признаками, т.е. как генотип связан с фенотипом? Так помидор при созревании из зеленого становится красным, а форма его округлая. А почему он круглый, а не длинный, как огурец, и почему сам огурец никогда не станет таким ярко красным? Или почему вы при загаре приобретаете красивый золотистый оттенок кожи. Где ген? Где признак?

Признак – это свидетельство работы гена, – это результат этой работы. Он (признак) базируется на конкретных веществах, которые вырабатываются в клетках. Отдельные группы клеток, объединенные одинаковыми или сходными свойствами, образуют отдельные органы. (Красные пигменты помидор синтезируются в клетках плода, а зеленые пигменты активнее синтезируются листьях). Гены, отвечающие за эти пигменты, есть во всех клетках растения, даже в корне, но работают они по принципу разделения труда. Включаются не сразу, а по мере надобности. Поэтому в незрелых плодах, сначала вырабатывается много хлорофилла (зеленый пигмент), а затем эстафета передается генам, обеспечивающим синтез каротинов, и плод постепенно приобретает красную окраску.

При формировании признака гену нужны помощники. И такими помощниками, незаменимыми и обязательными участниками процесса, являются молекулы РНК. Их несколько типов: 1) информационная РНК – и-РНК, она односпиральна, и размеры ее соответствуют размеру гена, на котором она образуется; 2) рибосомальная РНК р-РНК – она составляет основу белковых фабрик рибосом, расположенных в цитоплазме; 3) транспортная РНК – т-РНК, она доставляет аминокислоты к рибосомам; 4) малые ядерные РНК – мя-РНК, которые выполняют регуляторные функции. Вот эта команда под руководством молекулы ДНК и формирует признаки – фенотип данной особи.

Теперь следует обобщить свойства гена и пройти путь от гена до признака.

Можно выделить следующие основные свойства гена:

Ген это участок молекулы ДНК, отвечающий за синтез молекул РНК и белка, состоящий из сотен и даже тысяч нуклеотидов, сгруппированных в триплеты (кодоны), и отграниченный от других участков нонсенс-триплетами.

Большая часть генов располагается в ядре клетки и никогда его не покидает.

Передача генетической информации с гена на белки происходит через обязательный промежуточный синтез молекулы информационной (матричной) РНК (и-РНК, m-RNA).

Молекулы и-РНК переходят в цитоплазму и обеспечивают синтез белков на рибосомах клетки.

За сложные белковые молекулы отвечают несколько генов.

Благодаря работе синтезированных специфических белков в клетках образуются вещества, определяющие признаки организма. За формирование сложных признаков отвечает множество генов.

По функциям гены можно подразделить на структурные, отвечающие за форму организма, и регуляторные, обеспечивающие последовательность работы генов и изменение их активности.

В каждой генетической группе может быть по нескольку повторов каждого гена. Такая особенность позволяет организмам приспосабливаться к изменяющимся условиям существования и обеспечивает их выживание в экстремальных ситуациях.

2.5. Как работают гены

Как мы уже отметили, связь между геном и признаком можно обозначить схематически следующим образом: ген – и-РНК – белок – фермент – вещество – признак.

Несколько белков объединяются в сложные комплексы и выполняют не только ферментативные, но и структурные функции. На приведенной ниже фотографии показано, как сложно устроена молекула белка коллагена. Можно представить себе какой большой блок генов участвует в ее образовании.