Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny
 
1.1 Čo sú to nukleové kyseliny?
Nukleové kyseliny sú makromolekulové látky zodpovedné za organizáciu a reprodukciu živej hmoty a spolu s bielkovinami sú považované za základné a najvýznamnejšie zložky živých sústav.  Nukleové kyseliny sú nositeľmi genetickej informácie zatiaľ čo bielkoviny zabezpečujú biologické procesy. V primárnej štruktúre je zapísaná genetická informácia bunky a ich prostredníctvom sa táto informácia prepisuje do špecifickej štruktúry bielkovín. Objavil ich v r. 1869 Švajčiar Friedrich Miescher, ktorý ich izoloval z jadier bielych krviniek obsiahnutých v hnise.

Rozlišujeme dva typy nukleových kyselín:
· DNA (kyselina deoxyribonukleová)
· RNA (kyselina ribonukleová)
Sú umiestnené najmä v jadre buniek  (nukleus = jadro), no ich prítomnosť bola taktiež zistená mimo jadra a to v mitochondriách a centriolách. U vyšších organizmov sa v jadre nachádza približne 95 % bunkovej DNA.
 
1.2  Zloženie a funkcia nukleových kyselín
Stavebnou jednotkou DNA alebo RNA je nukleotid. Ich počet, poradie a stavba identifikuje každý typ nukleovej kyseliny. Toto zloženie zistil začiatkom 19. storočia Phoebus Levene.

Nukleotid má tri základné zložky:
1.  zásaditú – dusíkatá organická báza
2.  neutrálnu – pentózový cukor D-ribóza alebo 2-deoxy-D-ribóza
3.  kyslú - zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-

Dusíkaté bázy sú heterocyklické zlúčeniny, kde heteroatómom je dusík.  
Sú odvodené od:
A.  purínu (adenín A, guanín G)
B.  pyrimidínu (cytozín C, tymín T, uracil U)

Nukleotid vzniká vzájomnou kondenzáciou všetkých troch zložiek, pričom sa uvoľňujú molekuly vody. Nukleotid je nukleozid esterifikovaný kyselinou trihydrogénfosforečnou. Nukleotidy a nukleozidy nie sú len stavebnou jednotkou nukleových kyselín. V bunkách môžu plniť rôzne funkcie. Zúčastňujú sa napríklad na prenose vodíka (NAD - nikotínamidadeníndinukleotid, FAD - flavínadeníndinukleotid), na prenose charakteristických skupín (napr. -NH2), na biosyntéze bielkovín, sacharidov a lipidov.

Obzvlášť dôležitým nukleotidom je ATP (adenozíntrifosfát), ktorý sa zúčastňuje prenosu voľnej chemickej energie. V bunke plní úlohu tzv. "univerzálneho energetického platidla" a predstavuje primárny zdroj energie pre bunku. Energia sa uvoľňuje pri hydrolytickom štiepení molekuly kyseliny trihydrogénfosforečnej z nukleotidu ATP. Takto získaná energia je väčšia ako pri hydrolýze iných typov zlúčenín.
 
No nukleové kyseliny vo všeobecnosti plnia dve hlavné funkcie:
1.  Uchovávajú genetickú informáciu, ktorú potom prenášajú na potomstvo (replikácia)
2.  Prenášajú (transkripcia) a kódujú (translácia) genetickú informáciu do bielkovín

Základné princípy, podľa ktorých prebiehajú tieto procesy sú pre všetky organizmy jednotné a zabezpečujú sa špecifickým párovaním ich základných stavebných zložiek – báz. V prípade dvojvláknových nukleových kyselín sa adenín páruje s tymínom alebo uracilom (pri RNA) (A-T, A-U) a guanín sa páruje s cytozínom (G-C). Toto párovanie sa nazýva komplementarita dusíkatých báz. Nukleotidy sú v reťazci spojené fosfodiesterickými väzbami a sú usporiadané do radu za sebou. Ich spojenie zabezpečujú zvyšky kyseliny trihydrogénfosforečnej. Deoxyribóza obsahuje dve voľné OH skupiny na C-3’ a C-5’ atómoch ktoré spájajú uhlík 3' jednej deoxyribózy s uhlíkom 5' druhej deoxyribózy.