Нуклеїнові кислоти: історія дослідження, опис
У живому організмі присутні три основні макромолекули: білки і нуклеїнові кислоти двох видів. Завдяки їм підтримується життєдіяльність і правильне функціонування всього організму. Що таке нуклеїнові кислоти? Для чого вони потрібні? Про це - далі в статті. 
Загальна інформація
Нуклеїнова кислота - це біополімер, органічна сполука з високою молекулярною, що утворене залишками нуклеотидів. Передача від покоління до покоління всієї генетичної інформації - головне завдання, яке виконують нуклеїнові кислоти. Презентація, яка представлена нижче, розкриє дане поняття більш докладно.
Історія дослідження
Перший вивчений нуклеотид був виділений з м'язів бика в 1847-му році і названий «інозинова кислота». В результаті вивчення хімічної будови було виявлено, що вона є рібозід-5'-фосфатом і зберігає в собі N-гликозидную зв'язок. У 1868-му році було виявлено речовину під назвою «нуклеін». Відкрив його швейцарський хімік Фрідріх Мішер під час досліджень деяких біологічних субстанцій. До складу цієї речовини входив фосфор. З'єднання мало кислотними властивостями і не піддавалося розкладанню під впливом протеолітичних ферментів. 
Речовина отримала формулу C29H49N9O22P3. Припущення про участь нуклеін в процесі передачі спадкової інформації було висунуто в результаті виявлення аналогичности його хімічного складу з хроматином. Цей елемент є основним компонентом хромосом. Термін «нуклеїнова кислота» вперше був введений в 1889-му році Ріхардом Альтманом. Саме він став автором способу отримання цих речовин без білкових домішок. У ході дослідження лужного гідролізу нуклеїнових кислот Левін і Жакоб виявили основні компоненти продуктів цього процесу. Ними виявилися нуклеотиди і нуклеозиди. У 1921-му році Левін припустив, що ДНК має тетрануклеотідное будову. Однак ця гіпотеза не знайшла підтвердження і виявилася помилковою. 
В результаті цього з'явилася нова можливість вивчення будови сполук. У 1940-му році Александер Тодд разом зі своєю науковою групою починає широкомасштабне вивчення хімічних властивостей, будови нуклеотидів і нуклеозидів, в результаті чого в 1957-му році був нагороджений Нобелівською премією. А американський біохімік Ервін Чаргафф визначив, що нуклеїнові кислоти містять різні типи нуклеотидів в певній закономірності. Надалі це явище отримало назву «Правило Чаргаффа».
Класифікація
Нуклеїнові кислоти бувають двох видів: ДНК і РНК. Їх присутність виявляється в клітинах всіх живих організмів. ДНК в основному міститься в ядрі клітини. РНК перебуває в цитоплазмі. У 1935 році, в ході м'якого фрагментирования ДНК, були отримані 4 ДНК-утворюючих нуклеотиду. Ці компоненти представлені в стані кристалів. У 1953 році Уотстон і Крик визначили, що у ДНК існує подвійна спіраль.
Методи виділення
Розроблено різні способи отримання сполук з природних джерел. Головними умовами цих методик є результативне поділ нуклеїнових кислот і білків, найменша фрагментація речовин, отриманих в ході процесу. На сьогоднішній день широко використовується класичний спосіб. Суть цього методу полягає в руйнуванні стінок біологічного матеріалу та подальшої їх обробці аніонним детергентом. У результаті виходить осад з білка, а нуклеїнові кислоти залишаються в розчині. Використовується і інший метод. У цьому випадку нуклеїнові кислоти можуть осідати в гелевом стані за допомогою використання етанолу і сольового розчину. При цьому слід дотримуватися певної обережності. Зокрема, додавати етанол потрібно з великою акуратністю в сольовий розчин для отримання гелевого осаду. В якій концентрації виділилася нуклеїнова кислота, які домішки в ній присутні, можна визначити спектрофотометричним методом. Нуклеїнові кислоти з легкістю піддаються деградації за допомогою нуклеази, що представляє особливий клас ферментів. При такому виділенні необхідно, щоб лабораторне обладнання пройшло обов'язкову обробку інгібіторами. До них відноситься, наприклад, інгібітор DEPC, який застосовується при виділенні РНК.
Фізичні властивості
Нуклеїнові кислоти володіють хорошою розчинність в воді, а в органічних сполуках майже не розчиняються. Крім того, вони особливо сприйнятливі до показників температури та рівня рН. Молекули нуклеїнових кислот, що володіють високою молекулярною масою, можуть фрагментуватися нуклеазами під впливом механічних сил. До таких належать перемішування розчину, його збовтування.
Нуклеїнові кислоти. Будову і функції
У клітинах зустрічаються полімерні і мономерні форми розглянутих сполук. Полімерні форми називаються полинуклеотидами. У такому вигляді ланцюжка нуклеотидів зв'язуються залишком фосфорної кислоти. Через вміст двох видів гетероциклічних молекул, званих рибозой і дезоксорібозой, кислоти, відповідно, бувають рибонуклеїнові і дезоксирибонуклеїнові. З їх допомогою відбувається зберігання, передача та реалізація спадкової інформації. З мономірних форм нуклеїнових кислот найбільш популярна аденозинтрифосфорная кислота. Вона бере участь у передачі сигналів та забезпеченні запасів енергії в клітині.
ДНК
Дезоксирибонуклеїнова кислота є макромолекулою. З її допомогою відбувається процес передачі і реалізації генетичної інформації. Ці відомості необхідні для програми розвитку і функціонування живого організму. У тварин, рослин, грибів ДНК входить до складу хромосом, що знаходяться в ядрі клітини, а також знаходиться в мітохондріях і пластидах. У бактерій і архей молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти чіпляється за клітинну мембрану з внутрішньої сторони. У таких організмах присутні в основному кільцеві молекули ДНК. Вони отримали назву "плазміди". За хімічною будовою дезоксирибонуклеїнова кислота являє собою полімерну молекулу, що складається з нуклеотидів. Ці компоненти, у свою чергу, мають у своєму складі азотна основа, цукор і фосфатну групу. Саме за рахунок двох останніх елементів утворюється зв'язок між нуклеотидами, створюючи ланцюга. В основному макромолекула ДНК представлена у вигляді спіралі з двох ланцюгів.
РНК
Рибонуклеїнова кислота являє собою довгий ланцюг, що складається з нуклеотидів. У їх складі присутні азотна основа, цукор рибози і фосфатна група. Генетична інформація кодується за допомогою послідовності нуклеотидів. РНК використовується для програмування синтезу білків. Рибонуклеїнова кислота створюється в ході транскрипції. Це процес синтезу РНК на матриці ДНК. Він відбувається за участю спеціальних ферментів. Називаються вони РНК-полімерази. Після цього матричні РНК беруть участь у процесі трансляції. Так відбувається здійснення синтезу білка на матриці РНК. Активну участь у цьому процесі беруть рибосоми. Решта РНК на завершення транскрипції проходять хімічні перетворення. В результаті змін, що відбуваються утворюються вторинна і третинна структури рибонуклеїнової кислоти. Вони функціонують в залежності від типу РНК.
