Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su makromolekule sastavljene od nekoliko tisuća do nekoliko stotina tisuća nukleotida, koji se u obliku dva tipa nalaze u svim stanicama živih bića. Te su molekule nosioci genetičkih informacija i kôda njihova prevođenja u odgovarajuću strukturu bjelančevine.
Analizirajući tvar iz stanica ljudske, a kasnije i riblje stanične jezgre (lat. nucleus) prvi ih je opisao 1869. Friedrich Miescher i nazvao nuklein.
Dvadeset godina kasnije (dakle 1889.) istu je takvu tvar u staničnoj jezgri biljaka otkrio R. Altman i tim polimerima (molekulama sastavljenim od većeg broja članova) predložio nov naziv – nukleinska kiselina.
Složen sastav tih nukleinskih kiselina opisao je 1929. god. P. Lavene, (a čine ga šećeri i to pentoze: riboza ili dezoksiriboza, jedna od purinskih: adenin ili guanin, ili jedna od pirimidinskih nukleinskih baza: citozin, timin, ili uracil, te fosfatne skupine) i predložio im zajednički naziv nukleotidi.
Nastavljena su istraživanja spomenutih dvaju tipova nukleotida, a to su:
deoksiribonukleotid (čiji je akronim DNK za deoksiribonukleinska kiselina, ili DNA za to isto izgovoreno na engl. jeziku kao deoxyribonucleic acid), što je najveći biopolimer izgrađen od molekule šećera i to 2′-deoksiriboze, fosfata i jedne od slijedećih nukleobaza; adenina (A), citozina (C), gvanina (G), timin (T), i
ribonukleotid (RNK ili RNA), koji je sastavljen od molekule šećera pentoze (riboze), fosfata i jedne u nastavku nabrojene nukleobaze; adenina (A), citozina (C), gvanina (G), uracil (U). RNK nastaje u jezgri prilikom transkripcije. U stanici se uglavnom nalaze 4 vrste RNK:
glasnička RNK ili mRNK (messenger RNA) koja je namijenjena da se ista na ribosomu prilikom proteinske sinteze “prevodi”.
ribosomska RNK (rRNK), sastavni dio ribosoma koji ima i strukturalnu kao i katalitičku funkciju.
transferna RNK, koja je prijenosnik amino kiselina prilikom proteinske sinteze na ribosomu.
velika grupa malih RNK smještenih u staničnoj jezgri s različitim funkcijama, na primjer kod pretvorbe primarnog transkripta u zrelu mRNK.
Nakon što je bakteriolog Oswald Avery (1944.) dokazao da je DNA nositelj genetičke informacije, valjalo je odgovoriti na neriješeno pitanje kako se ta nasljedna tvar replicira – udvostručuje. Taj postupak mora u velikoj mjeri biti precizan (bez greške), da bi se genetska informacija kod svakog dijeljenja stanica predala diobnim stanicama nepromjenjena ili što je više moguće nepromjenjena.
Bez te preciznosti život ne bi bio moguć.
U svrhu razumijevanja mehanizma replikacije, valjalo je upoznati strukturu DNK.
Nakon niza kristalografskih analiza (znanstvenice Rosalind Franklin i drugih), tek su 1953., J.D. Watson i F.H.C. Crick odgovorili na to pitanje predlažući model dvostruke uzvojnice u kojem se dva niza DNK uvijaju duž zajedničke osi, s tim da se nasuprot purinske baze A u jednom, nalazi pirimidinska baza T u drugom lancu, a nasuprot baze G baza C.
Ova struktura dvostruke uzvojnice po principu stvaranja parova baze neposredno nam je omogućila da razumijemo replikaciju.
Dvostruka uzvojnica se otvara u dvije jednostruke uzvojnice, a sada svaka od tih jednostrukih uzvojnica služi kao matrica za sintezu nove komplementarne jednostruke uzvojnice. Na taj način se na kraju dobiju dvije dvostruke uzvojnice koje su po svojoj strukturi identične.
Kemijski princip koji omogućuje tu identičnu replikaciju je, kao što je već rečeno, stvaranje parova baze (A sa T, G sa C), a koja se zasniva na stvaranju vodikovih mostova između baza.
Vodikovi mostovi su slabi kemijski spojevi što ima za posljedicu da se dvostruka uzvojnica pod blagim fiziološkim uvjetima, kao što prevladavaju u stanici, može otvoriti i ponovno zatvoriti. Međutim, za to je stanici potreban popriličan broj pomoćnih enzima. Ako dođe do odstupanja (greške prilikom sinteze DNK) aktivira se mehanizam popravljanja (proofreading), a greška se korigira, što je dokazao Miroslav Radman.
Za razliku od DNK, struktura RNK (izuzev kod nekih virusa) je jednočlana.
Važno je istaći da je struktura DNK (koju kao što je već istaknuto čini dvostruka uzvojnica) prisutna kod svih živih bića, a razliku među njima čini isključivo redoslijed nukleotida. Analizom redoslijeda nukleotida (sekvencija) u DNK i usporedbom sekvencije različitih vrsta, ili podvrsta (npr. razne vrste vinove loze – Vitis vinifera L.) dokazuje se stupanj rodbinske veze ili po potrebi identičnost dvije vrste. A to je moguće ne samo između živućih vrsta već i kod onih koje su živjele u prošlosti, ako fosilna DNK još postoji.
Već prije otkrića da je DNK genetski materijal, fizičar Erwin Schrödinger je tvrdio da bi nasljedna tvar trebala biti kemijski otporna i dugovječna.
Onaj dio na DNK koji je odgovoran za sintezu genetičkog proizvda (protein ili RNK), naziva se gen, a skupina svih DNK jedne vrste naziva se genom.
Ovaj nepotpuni i skraćeni članak o nukleinskim kiselinama (a isto tako i članak s kojim se čitatelj može upoznati pod naslovom genetika) samo je kratka informacija iz područja znanstvenih disciplina molekularne biologije i molekularne genetike, a za više informacija s tih područja preporuča se konzultacija Wikipedia i u literaturi Vinopedije navedeni i brojni drugi izvori. de:Nukleinsäuren en:Nucleic acids