Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny sú biomakromolekulové látky zodpovedné za organizáciu a reprodukciu živej hmoty. Vo svojich makromolekulách nukleové kyseliny uchovávajú a prenášajú genetickú informáciu bunky a ich prostredníctvom sa táto informácia prepisuje do špecifickej štruktúry bielkovín. Nukleové kyseliny sú polynukleotidy, ktorých stavebnou jednotkou sú nukleotidy.

Nukleotid sa skladá z troch častí:

1. zásaditá - heterocyklické dusíkaté purínové alebo pyrimidínové bázy,
2. neutrálna - pentózy D-ribóza alebo 2-deoxy-D-ribóza,
3. kyslá - kyselina trihydrogénfosforečná H3PO4.

Dusíkaté bázy sú heterocyklické zlúčeniny, kde heteroatómom je dusík. Sú odvodené od:

1. purínu (adenín A, guanín G)
2. pyrimidínu (cytozín C, tymín T, uracyl U).

V prípade dvojvláknových nukleových kyselín sa adenín páruje s tymínom (alebo uracylom) (A-T, A-U) a guanín sa páruje s cytozínom (G-C). Toto usporiadanie sa nazýva komplementarita dusíkatých báz.

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 dôležitými nukleotidmi sú AMP, ADP a hlavne ATP, ktoré sa zúčastňujú prenosu voľnej chemickej energie. V bunke plnia úlohu tzv. "univerzálneho energetického platidla". ATP (adenozíntrifosfát) 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, preto ATP nazývame makroergickou zlúčeninou a makroergickú väzbu označujeme vlnovkou (nie je to nijako špeciálny typ väzby, je to proste obyčajná kovalentná väzba a vlnovkou zdôrazňujeme len jej energetický význam).

Polynukleotid vzniká tak, že sa jednotlivé nukleotidy navzájom viažu intranukleotidovou esterovou väzbou pomocou H3PO4 medzi uhlíkmi C3 a C5 dvoch susedných ribofuranóz. Medzi nukleotidmi vzniká teda 3',5'-fosfodiesterová väzba (čítaj 'tri s čiarou päť s čiarou...').

Rozdelenie nukleových kyselín

Podľa zloženia nukleotidov rozlišujeme dva typy nukleových kyselín:

1. DNA - deoxyribonukleová kyselina
2. RNA - ribonukleová kyselina

DNA

Deoxyribonukleová kyselina sa skladá z týchto častí:

1. dusíkaté bázy: purínové (adenín, guanín), pyrimidínové (tymín, cytozín),
2. cukor: 2-deoxy-D-ribóza,
3. kys. trihydrogénfosforečná.

Makromolekula DNA je podobne ako bielkoviny charakterizovaná primárnou, sekundárnou a terciárnou štruktúrou.
Primárna štruktúra DNA je daná poradím nukleotidov, ktoré sú do polynukleotidového reťazca viazané už spomínanou 3',5'-fosfodiesterovou väzbou. Relatívna molekulová hmotnosť takejto makromolekuly môže byť rádovo až 109, čo predstavuje asi 200 tisíc stavebných jednotiek.