Kwasy nukleinowe są związkami organicznymi, których zawartość w organizmie, choć niewielka, jest bardzo istotna, ponieważ warunkują one zjawiska dziedziczności. Zapisana jest w nich genetyczna informacja dotycząca cech i właściwości organizmu.
W latach czterdziestych i pięćdziesiątych zeszłego stulecia zainteresowanie genetyką, nauką zajmującą się dziedziczeniem cech, rosło bardzo gwałtownie. Zwiększała się ilość dowodów mówiących, że DNA jest materiałem genetycznym. W roku 1953 dwaj uczeni J. Watson oraz F. Crick rozszyfrowali budowę DNA, która okazała się być uniwersalna w każdej jego cząsteczce.
Okazało się, że kwasy nukleinowe to polimery, co oznacza, że są zbudowane z podjednostek (monomerów), nazwanych nukleotydami. Każdy taki nukleotyd złożony jest z:
- zasady azotowej - pochodnej puryny (adenina, guanina) lub pirymidyny (cytozyna, tymina, uracyl);
- cukru - pentozy, czyli posiadającego szkielet pięciowęglowy (ryboza, deoksyryboza);
- reszty kwasu fosforowego.
Nukleotydy w pojedynczym łańcuchu kwasu nukleinowego połączone są ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych i ułożone są w taki sposób, że reszty fosforanowe występują na zmianę z cząsteczkami cukru, natomiast zasady azotowe są odchylone od powstającej w taki sposób długiej cząsteczki.
Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych:
- kwas deoksyrybonukleinowy (DNA);
- kwas rybonukleinowy (RNA).
DNA zbudowany jest z dwóch skręconych spiralnie w postać helisy nici, w skład których wchodzą:
Zasady azotowe połączone są zgodnie z zasadą komplementarności, co oznacza, że tworzą określone pary: adenina z tymidyną (połączone dwoma wiązaniami) oraz guanina z cytozyną (połączone trzema wiązaniami).
DNA w komórce zawiera:
- jądro komórkowe - pod postacią chromatyny, która kondensuje się do postaci chromosomów;
- mitochondria - mtDNA (mitochondrialny DNA) to 1 - 2% całkowitej ilości DNA pod postacią kolistej cząsteczki;
- chloroplasty (w komórkach roślinnych) - chlDNA (chloroplastowy DNA) to 1 - 5% całkowitej ilości DNA w postaci kolistej cząsteczki.
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.
Tymczasem RNA jest cząsteczką jednoniciową, w składzie której - w porównaniu do DNA - znajduje się, zamiast tymidyny, uracyl oraz ryboza, zamiast deoksyrybozy.
W komórce RNA zawiera:
- jądro komórkowe;
- rybosomy;
- cytoplazma.
Funkcją RNA jest pośredniczenie pomiędzy DNA i rybosomami w trakcie biosyntezy białek. Istnieje kilka rodzajów RNA, różniących się długością (kilkadziesiąt do tysięcy nukleotydów), budową i funkcjami. Są to m.in.:
- informacyjny RNA (mRNA) - zawierający kopię kodu genetycznego (matryca do syntezy białek);
- transportujący RNA (tRNA) - przenoszący aminokwasy do rybosomów;
- rybosomalny RNA (rRNA) - będący składnikiem rybosomów.
