Нуклеїнові кислоти (від лат. нуклеус — «ядро») вперше були виявлені у 1868 р в ядрах лейкоцитів швейцарським ученим Фрідріхом Мішером. Пізніше було з'ясовано, що нуклеїнові кислоти містяться у всіх клітинах (у цитоплазмі, ядрі і у всіх органелах клітини).

Первинна структура молекул нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти — найбільші з молекул, що утворюються живими організмами. Вони є біополімерами, що складаються з мономерів — нуклеотидів.

Кожен нуклеотид складається з нітрогеновмісної основи, п'ятикарбонового сахариду (пентози) і ортофосфатної групи (залишку ортофосфатної кислоти).

Нітрогеновмісна основа

Залежно від виду пʼятикарбонового сахариду (пентози), розрізняють два типи нуклеїнових кислот:

●       
дезоксирибонуклеїнові кислоти(скорочено ДНК) — молекула ДНК містить п'ятикарбовновий сахарид — дезоксирибозу.

●        рибонуклеїнові кислоти(скорочено РНК) — молекула РНК містить п'ятикарбоновий сахарид — рибозу.

Вторинна структура молекул ДНК і РНК

Вторинна структура — це форма молекул нуклеїнових кислот.

Просторова структура молекули ДНК була змодельована американськими вченими Джеймсом Уотсоном і Френсісом Криком у

1953 р

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) — складається з двох спірально закручених ланцюгів, які по всій довжині сполучаються один з одним водневими зв'язками. Таку структуру (властиву тільки молекулам ДНК), називають подвійною спіраллю. Кожен «крок» подвійної спіралі ДНК становить 3,4 нм, і містить 10 пар нуклеотидів.

Будова ДНК

Найважливішим процесом, що відбувається в усіх клітинах, є синтез білків. Інформація про послідовність амінокислот, що складають первинну структуру білка, є у ДНК. Молекули ДНК в основному містяться в ядрах клітин (ядерна ДНК), невелика кількість ДНК міститься у мітохондріях і пластидах (позаядерна ДНК).

ДНК — полінуклеотид. Кожен нуклеотид (мономер) ДНК містить:

●         п'ятикарбонову сахарозу — дезоксирибозу;

●         залишок ортофосфатної кислоти,

●         одна з чотирьох нітрогеновмісних основ: аденін, гуанін, цитозин і тимін.

Молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) складається з двох спірально закручених ланцюгів. Ланцюги у молекулі ДНК протилежно спрямовані. Основа ланцюгів ДНК утворюється сазарозо — ортофосфатними залишками, а нітрогеновмісні основи одного ланцюга розташовуються у певному порядку навпроти нітрогеновмісної основи іншого ланцюга (правило комплементарності).

Таким чином, пари нуклеотидів аденін і тимін, а також гуанін і цитозин чітко відповідають один одному і є комплементарними один одному. Знаючи послідовність розташування нуклеотидів в одному ланцюгу ДНК, за принципом комплементарності можна встановити нуклеотиди іншого (другого) ланцюга.

Співвідношення кількості нуклеотидів різних типів і нітрогеновмісних основ у молекулі ДНК визначає правило

Чаргаффа (правило комплементарності).

Реплікація ДНК

Основна функція ДНК — передача спадкової інформації. Під час поділу клітини відбувається самовідтворення ДНК — реплікація (подвоєння, редуплікація).

Реплікація- це процес подвоєння молекули ДНК, який відбувається під контролем ферментів.

Під час реплікації молекули ДНК водневі зв'язки між

комплементарними нітрогеновмісними основами (аденіном — тиміном і гуаніном — цитозином) рвуться за допомогою спеціального ферменту — хелікази — і ланцюги розходяться.

Етапи процесу реплікації ДНК

1.                      
Спочатку молекула ДНК «розшнуровується» — ланцюги молекули розплітаються і розходяться (кожен з двох ланцюгів буде служити своєрідною матрицею, на якій буде синтезуватися новий ланцюг).

2.                       Фермент ДНК-полімераза «прикріплює» нові нуклеотиди до матриці за принципом комплементарності (до аденіну — тимін, до цитозину — гуанін, і навпаки). Після закінчення процесу, нові дочірні (сестринські) молекули розходяться і скручуються у спіралі.

Будова і функція РНК

Рибонуклеїнова кислота (РНК) — лінійний полімер, що має один ланцюжок нуклеотидів. Мономери (нуклеотиди) РНК складаються з п'ятикарбонового моносахариду — рибози, залишку ортофосфатної кислоти і нітрогеновмісної основи.

Утворення полімеру РНК відбувається (також само, як і у ДНК) завдяки ковалентним зв'язкам між рибозою і залишком ортофосфатної кислоти сусідніх нуклеотидів.

Біологічна роль нуклеїнових кислот

Біологічна роль нуклеїнових кислот надзвичайно важлива. Адже одна з головних їхніх функцій - участь у синтезі білків. У процесі життєдіяльності білки постійно витрачаються і тому вони мають регулярно відтворюватися за участю нуклеїнових кислот. Увесь синтез білкової молекули, що містить сотні амінокислотних залишків, триває в живому організмі близько однієї хвилини.

Дотепер галузь науки, пов'язана з дослідженням нуклеїнових кислот, стрімко розвивається задля забезпечення потреб людства у новітніх матеріалах і технологіях. Варто пам'ятати про етичні проблеми, які виникають під час проведення таких досліджень й використання їхніх результатів.