Нуклеин қышқылдары – жоғарымолекулалы қосылыстар, нуклеотид мономерлерінен тұратын биополимерлер болып келеді. Тірі клеткаларда нуклеин қышқылдарының екі түрі кездеседі – дезоксирибонуклеин қышқылы және рибонуклеин қышқылы.
Нуклеотид молекуласы азоттық негіздер (пуриндік немесе пиримидиндік), көмірсу (рибоза немесе дезоксирибоза) және бейорганикалық фосфаттан тұрады. Нуклеотид түзілген кезде, пентозаның 3 –көміртегіндегі -ОН тобы бос күйінде қалады. Осы гидроксил тобы және фосфор қышқылы арқылы нуклеотидтер өзара байланысады. Нуклеотидтер өз-өзімен фосфодиэфирлік байланыспен байланысады.
ДНҚ құрылымы ДНК екі полинуклеотидтік тізбектен тұратын оралым /спираль/ тәрізді ширатылған молекула.
1953 ж американдық биохимик Джеймс Уотсон мен физик Фрэнсис Крик ДНК молекуласының құрылымдық моделін жасап, халықаралық Нобель сыйлығына ие болды.
Әрбір тізбек төрт нуклеотидтің әртүрлі орналасуынан тұрады. Бір тізбектегі нуклеотидтің орналасуы өз бетінше, еркін болса, екінші тізбектегі нуклеотидтердің орны бірінші тізбектің нуклеотидтік құрамына тәуелді болады. ДНК тізбегіндегі нуклеотидтер біріне-бір комплементарлық принципке негізделіп орналасқан.
Нуклеотидтердің өзара қатынасы Чаргафф ережесі бойынша анықталған:
адениннің саны тиминнің санына, гуаниннің саны цитозиннің санына тең;
аденин мен гуаниннің жалпы саны цитозин мен тиминнің жалпы санына тең;
Сонымен, ДНК-ның бірінші реттік құрылымы деп, оның молекуласындағы нуклеотид қалдықтарының белгілі тәртіппен кезектесіп қайталануын айтса, ДНК-ның екінші реттік құрылымы – оның спиральдық құрылымы, яғни көптеген дезоксирибонуклеотид тізбектерінің оралым түрінде болатындығы.
Әр тізбек былайша оралған: оралымның әрбір орамы 10 қос нуклеотидтерден тұрады, бір орамның ұзындығы 3,4 нм болады. Нуклеотидтердің ара қашықтығы 0,34 нм, оралымның диаметрі – 2 нм.
ДНК-ның үшінші реттік құрылымында оралым кеңістікте бүктеліп қалады.
ДНК – геннің материалдық негізі болып, геннің негізгі төмендегідей қасиеттеріне ие болады:
1/ өз-өзін дәл қайталау, соның арқасында генетикалық ақпаратты ұрпақтан қрпаққа жеткізу;
2/ клетка метаболизмін басқару үшін ферменттердің синтезін бағыттау
ДНК-ның генетикалық ақпараттың негізгі жеткізуші екендігін дәлелдейтін негізгі себептер:
1/ бір организмнің әртүрлі тканьдерінен алынған ДНК-ның нуклеотидтік құрамы бірдей болады;
2/ әртүрлі түрлердің ДНК-ның нуклеотидтік құрамы әртүрлі болады
Қарапайым организмдердің нуклеотидтік құрамы қарапайым болып келеді, күрделі органимздердің ДНК күрделі болады.
Адам организмінде, Е-сoli –ге қарағанда, ДНК 600 есе көп.
РНК-ның құрылымы, түрлері РНК-да ДНК тәрізді нуклеотидтерден тұратын күрделі зат. ДНК-ға қарағанда РНК бір тізбекті болып келеді. РНК-ның иілгіш тармақталған жібі тізбектігі сутектік байланыстар арқылы бір-бірімен әрекеттесіп, бұралып, молекула ішінде екі оралымды құрайды. Бұл құрылым «жоңышқа жапырақтары» немесе «беде жапырақтары» деп аталады. Нуклеотидтері де төрт түрлі болады. Тиминнің орнына урацил орналасады. Көмірсутегі – рибоза. РНК ядрода, көбінесе протоплазмада кездеседі.
РНК–ның клеткада үш түрі кездеседі: ақпараттық РНК, тасымалдаушы РНК, рибосомалық РНК
Бұлар бір-бірінен құрамы, молекулалық массасы және атқаратын қызметі жағынан әр түрлі. Бұл РНК-ның әрқайсысы аққуыздар биосинтезінде ерекше роль атқарады.
РНК молекуласының бірінші реттік құрылымы дегеніміз ондағы нуклеотид қалдықтарының белгілі ретпен кезектесіп орналасуынан айтады.
РНК-ның екінші реттік құрылымы – оның полинуклеотидтік тізбегінің орамдалған түрі.
РНК-ның үшінші реттік құрылымы – сыртқы орта жағдайына /тұздар концентрациясы, температура/ байланысты бір тізбектің кеңістікте ретсіз немесе шар тәрізді, жіп тәрізді болып орналасуы.