Kwasy nukleinowe.

W roku 1871 Szwajcar Fryderyk Miescher ogłosił pracę naukową , w której
po raz pierwszy opisał nieznany przedtem składnik chemiczny jądra komórkowego ,
który nazwał nukleiną. Składnik ten wyróżniał się odpornością na działanie
enzymów proteolitycznych ( trawiących białka ) , rozpuszczał się w alkaliach
( miał charakter kwasowy ) oraz zawierał znaczne ilości fosforu.
Odkrycia nukleiny ( od słowa łac. nucleus - jądro ) dokonał Miescher pracując
na stażu naukowym w Tbingen ( Niemcy ) , pod kierunkiem jednego
z najwybitniejszych ówczesnych biochemików - Hoppe - Seylera.
Stan biochemii w tamtych czasach , zwanej wówczas chemią fizjologiczną ,
nie pozwolił ocenić od razu wielkiego znaczenia tego odkrycia , które uważamy
dziś za moment przełomowy w rozwoju biologii molekularnej i genetyki.
Bliższe zbadanie nukleiny przez następców Mieschera uzasadniło wprowadzenie
nowej nazwy tej substancji - kwasy nukleinowe - zaproponowanej około
roku 1900 przez Altmanna.
Kwasy nukleinowe występują w każdej komórce organizmów żywych ,
głównie w postaci nukleoprotein ( białka złożone ) ; kierują biosyntezą
białek , podziałem komórek , są przekaźnikami cech dziedzicznych ( kodu
genetycznego ). W zależności od rodzaju cukru w nukleotydach
rozróżnia się kwasy rybonukleinowe i kwasy deoksyrybonukleinowe.
Kwas deoksyrybonukleinowy - ogólnie znany jako DNA - jest to związek
chemiczny , który dostarcza instrukcji działania innym substancjom
złożonym. DNA ma także inną , bardzo ważną cechę : potrafi odtwarzać
sam siebie. Składnikiem cukrowym jest dezoksyryboza , a zasadami :
cytozyna , adenina , guanina i tymina.
Każda cząsteczka DNA jest zbudowana trochę jak spiralna drabina ,
której boki utworzone są z łańcuchów atomów , połączonych między sobą
przypominającymi nici wiązaniami. W razie potrzeby cała struktura może ulec zerwaniu , przy czym każda „ nitka ” dzieli się w połowie.
Kiedy dwie części drabiny rozchodzą się , „ nitki ” przyciągają inne związki chemiczne , które łączą się z nimi uzupełniając brakujące części - w ten sposób z jednej
drabiny tworzą się dwie.
Ta na pozór łatwa „ sztuczka ” stanowi esencję życia. Dzięki niej proste
organizmy mogą rosnąć i rozmnażać się przez podział , będący pewnego
rodzaju parodią procesu chemicznego zachodzącego wewnątrz.
W bardziej złożonych formach rozmnażające się komórki zaczynają
współpracować ze sobą , tworząc wielokomórkowe struktury ,
przy czym każda struktura stanowi jedynie część niezwykle skomplikowanego
organizmu. Cały proces jest kontrolowany przez kod genetyczny wbudowany
w cząsteczki DNA. Kod ten jest różny dla każdego gatunku , a nawet dla
poszczególnych jednostek.
Wszystkie pozostałe procesy życiowe - jedzenie , picie , wydalanie
to w gruncie rzeczy mechanizmy , których celem jest służenie DNA
i wspomaganie jego aktywności.
DNA jest bardzo złożoną substancją , a im bardziej skomplikowana
forma życia , tym bardziej skomplikowane DNA.
DNA w komórce bakterii jest bardzo proste , a jednak tworzy labirynt
złożony z tysięcy atomów ustawionych w grupy zwane nukleotydami -
- są to związki cukrów , fosforanów i innych składników.
Najbardziej podstawowa komórka bakterii zawiera białka , węglowodany
i DNA ( oraz inne kwasy nukleinowe ). Te składniki muszą być obecne ,
jeśli komórka ma spełniać swoje funkcje.
Strukturę DNA odkryli w 1953 roku James Watson i Francis Crick ,
pracownicy uniwersytetu w Cambridge.
W komórkach roślin wyższych i zwierząt DNA wchodzi w skład
złożonych struktur zwanych chromosomami , gdzie związany jest z białkami.
Zawartość DNA w komórkach roślinnych i zwierzęcych jest znacznie
zróżnicowana w zależności od gatunku. Szczególnie dużą zawartością DNA
odznaczają się wirusy zwierzęce i bakteryjne , w których stanowić
on może 6 - 40 % składu ( reszta przypada głównie na białka ).
Kwasy rybonukleinowe ( RNA ) zbudowane są z nukleotydów ,
w których składnikiem cukrowym jest ryboza , a zasadami - adenina , cytozyna ,
guanina i uracyl. Kwasy rybonukleinowe kierują biosyntezą białek.
RNA złożony jest z dużej liczby nukleotydów tworzących pojedynczą
nić. Obecny jest w jądrze komórkowym i cytoplazmie.
Znamy trzy główne rodzaje kwasów rybonukleinowych : rybosomowy ( rRNA ) ,
informacyjny ( mRNA ) oraz transportowy ( tRNA ). Różnią się one nie tylko
]lokalizacją wewnątrzkomórkową , ale także masą cząsteczkową ,
strukturą cząsteczki , szybkością syntezy i rozkładu oraz funkcją biologiczną.
Rybosomowy RNA ( rRNA )

Ten rodzaj RNA stanowi około 50 % zawartości rybosomów , reszta przypada
na białka. W stosunku do całości RNA komórkowego , rRNA występuje
w największej proporcji za wszystkich rodzajów , stanowiąc około 80 %.
Zbudowany jest z 4 nukleotydów : adeninowego , guaninowego , uracylowego
i cytozynowego.

Informacyjny RNA ( mRNA )

Z uwagi na krótkotrwałość tego typu RNA ( u bakterii czas trwania mRNA
liczy się na minuty , u zwierząt - na godziny ) , istnieją duże trudności w badaniach
jego struktury i właściwości.
Istotną jednak cechą natywnego mRNA jest jego heterogenność ( różnorodne wielkości cząsteczek ) , co wynika z równoczesnej obecności w komórce produktów
nieukończonej jeszcze szybkiej syntezy nowych cząsteczek jak i produktów równoczesnego rozpadu starych cząsteczek mRNA.

Transportowy RNA ( tRNA )

Struktura drugorzędna tRNA została lepiej poznana dopiero w 1965 roku.
Zawiera ona zarówno krótkie odcinki spirali dwuniciowej zbudowane
z 5 - 7 par komplementarnych nukleotydów G - C i A - U , jak też i fragmenty
o kształcie jednoniciowych pętli składające się z 7 - 12 nukleotydów.