Kwasy nukleinowe są obok białek podstawowymi składnikami komórek zwierzęcych, roślinnych i drobnoustrojów. Występują one we wszystkich elementach, zarówno w jądrach jak i w mitochondriach, mikrosomach i w rozpuszczalnych frakcjach komórek. Stwierdzono, że związki te biorą udział w podstawowych procesach biologicznych. Są to procesy syntezy białka, podziału komórek, przenoszenia cech dziedzicznych z pokolenia na pokolenie. Kwasy nukleinowe są głównym materiałem genetycznym. Znaczne ich ilości występują w wirusach i bakteriofagach.
Kwasy nukleinowe to związki wielkocząsteczkowe, które występują we wszystkich żywych komórkach głównie w postaci nukleoprotein (białka złożonego). Odgrywają one zasadniczą rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych i kierowaniu syntezą białek, czyli reakcji podczas której następuje łączenie się prostych substratów, z których powstaje jeden bardziej złożony produkt główny. Kwasy nukleinowe odkrył w 1869 roku Szwed Friedrich Miescher. Znalazł je on w komórkach ropnych, w spermie ryb i w innym materiale biologicznym. Następnie opublikował w swojej pracy, że nukleina (odkryta substancja) wyróżnia się odpornością na działanie enzymów proteolitycznych (trawiących białka), rozpuszcza się w alkaliach (miała charakter kwasowy) oraz zawiera znaczne ilości fosforu. Późniejsze badania dowiodły, że każda żywa komórka zawiera nukleoproteidy – substancje zbudowane z białek połączonych z kwasami nukleinowymi. W organizmach żywych występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych: – kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) – którego składnikami są: • cukier – deoksyryboza • zasady azotowe: adenina (A), cytozyna (C), guanina (G) i tymina (T) • reszta kwasu fosforowego – kwasy rybonukleinowe (RNA) których składnikami są: • cukier – ryboza • zasady azotowe: adenina (A), cytozyna (C), guanina (G) i uracyl (U) • reszta kwasu fosforowego
Oba rodzaje kwasów nukleinowch mogą występować pod postacią zarówno pojedynczej jak i podwójnej nici, przy czym zazwyczaj DNA tworzy nić podwójną, a RNA pojedynczą. Monomer kwasu nukleinowego składa się z cząsteczki pentozy, dla RNA rybozy, dla DNA deoksyrybozy, zasady purynowej (adenina i guanina) lub pirymidynowej (cytozyna, tymina i uracyl) przyłączonej do pierwszego atomu węgla pentozy, oraz reszty fosforanowej, przyłączonej do trzeciego oraz piątego atomu węgla dwóch sąsiednich pentoz polimeru.
Rysunek 1 Przykładowy łańcuch DNA
Rysunek 2 Budowa RNA
Kwasy nukleinowe przechowują, przekazują i uczestniczą w realizacji informacji dotyczących zasadniczych cech strukturalnych i funkcjonalnych organizmu. DNA ma bardzo istotne funkcje, ponieważ jest źródłem informacji genetycznej (geny są fragmentami DNA kodującymi informację do syntezy białka lub kwasu RNA), również kieruje syntezą białek, dzięki czemu steruje wszystkimi procesami, jakie zachodzą w organizmie.
Wszystkie procesy życiowe takie jak oddychanie, odżywianie, wydalanie potrzebne są komórkom nie po to aby mogły się odżywić, ale po to, by odżywić się mogło DNA i RNA. Tylko dzięki istnieniu tych substancji istnieje życie na Ziemi, bo to właśnie te substancje odpowiedzialne są za ciągły podział i rozwój komórek. Dopiero dokładne poznanie budowy chemicznej kwasów nukleinowych pozwoli na kontrolowanie genów odpowiedzialnych za choroby genetyczne oraz zapobieganie ciężkich powikłań spowodowanych zaburzeniami w strukturze genomu.
mena04