Νουκλεϊκά οξέα

Τα νουκλεϊκά οξέα (πυρηνικά οξέα) ή νουκλεϊνικά οξέα (εκ του nucleus, που σημαίνει "πυρήνας") είναι σύνθετα βιολογικά μακρομόρια, που αποτελούνται από αλυσίδες νουκλεοτιδίων που περιέχουν γενετική πληροφορία. Τα νουκλεϊκά οξέα βρίσκονται στα κύτταρα όλων των έμβιων οργανισμών και είναι το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA).

Νουκλεϊκά οξέα: RNA (αριστερά) και DNA (δεξιά).

Ιστορία

Τα νουκλεϊκά οξέα πήραν την ονομασία τους από τον Φρίντριχ Μίσερ ο οποίος το 1869 ανακάλυψε στους πυρήνες των κυττάρων μια ουσία με συγκεκριμένη όξινη αντίδραση την οποία στα γερμανικά ονόμασε Nuklein (νουκλεΐνη ή πυρηνίνη), δηλαδή ουσία του πυρήνα (εκ του λατινικού nucleus). Άργοτερα το 1889 ο μαθητής του Ρίχαρντ Άλτμαν την μετονόμασε σε Nukleinsäure, που μεταφράζεται στα ελληνικά ως νουκλεϊνικό οξύ, δηλαδή οξύ της νουκλεΐνης.

Σταθμός για τη Μοριακή Βιολογία αποτέλεσε η παρουσίαση της δομής του DNA ως διπλής έλικας το 1953 από τους Γουάτσον και Κρικ.

Δομή

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολυμερείς ενώσεων πολύ μεγάλου μοριακού βάρους. Η δομική τους μονάδα είναι το νουκλεοτίδιο. Τα νουκλεοτίδια είναι συνδεδεμένα με ομοιοπολικούς δεσμούς και δημιουργούν αλυσίδες. Η τριτοταγής δομή του DNA είναι μια διπλή έλικα που περιελίσσεται, ενώ το RNA, που είναι μονόκλωνο (δηλαδή αποτελείται από μία αλυσίδα) μπορεί να σχηματίσει κάποιες τοπικές αναδιπλώσεις. Η σύνδεση των δύο αλυσίδων του δίκλωνου DNA και οι αναδιπλώσεις του μονόκλωνου RNA εξαρτώνται από την αλληλουχία των αζωτούχων βάσεων των νουκλεοτίδιων. Σύμφωνα με τον νόμο της συμπληρωματικότητας των βάσεων, σχηματίζονται 2 δεσμοί υδρογόνου ανάμεσα στις αζωτούχες βάσεις αδενίνη και θυμίνη (στο DNA) και αδενίνη και ουρακίλη (στο RNA) και 3 δεσμοί υδρογόνου ανάμεσα στη γουανίνη και την κυτοσίνη (σε αμφότερα τα νουκλεϊκά οξέα).

Τα νουκλεϊκά οξέα πολλές φορές σχηματίζουν περίπλοκα νουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα μαζί με πρωτεΐνες. Για παράδειγμα, το DNA του πυρήνα αναδιπλώνεται γύρω από πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες και σχηματίζουν μικροϊνίδια. Τα μικροϊνίδια αναδιπλώνονται περαιτέρω και έτσι προκύπτει η χρωματίνη. Στο στάδιο της μίτωσης, οι πρωτεΐνες ικριώματος βοηθούν το DNA να συσπειρωθεί σε μορφή χρωμοσώματος. Από την άλλη, το RNA βρίσκεται συνδεδεμένο με πρωτεΐνες όταν είναι συστατικό των ριβοσωμάτων (rRNA) και όταν συμμετέχει στο μάτισμα (ωρίμαση) του μεταγράφου mRNA (snRNA).

Διαφορές DNA-RNA

1. Το DNA αποτελείται από δεοξυριβονουκλεοτίδια, ενώ το RNA από ριβονουκλεοτίδια. Η απουσία της 2-υδροξυλομάδας στην δεοξυριβόζη φαίνεται να ευθύνεται για την αυξημένη μηχανική ευελιξία του DNA, σε σύγκριση με το RNA.
2. Στο DNA απαντάται η θυμίνη, ενώ στο RNA η ουρακίλη.
3. Το DNA είναι δίκλωνο, ενώ το RNA μονόκλωνο.
4. Το DNA είναι το γενετικό υλικό όλων των οργανισμών, ενώ το RNA είναι το γενετικό υλικό μόνο ορισμένων ιών (π.χ. ρετροϊών).
5. Το DNA είναι πολύ σταθερό μόριο, σε αντίθεση με το RNA που αποικοδομείται γρήγορα.