Nukleové kyseliny jsou biochemické makromolekulární látky, které jsou z hlediska svého původu blízké proteinům. A právě tyto dvě organické látky jsou substanciálními částmi živých organismů. Nukleové kyseliny jsou tvořeny polynukleotidovými řetězci, jež uchovávají genetické informace, které zajišťují přenos dědičných znaků do struktury proteinových molekul. Určují tak činnost buňky a v podstatě tedy i celého organismu.
Nukleové kyseliny se nacházejí prakticky v každé živé buňce a viru, přičemž jsou tedy odpovědné za reprodukci organismů a také přenos genetické informace z generace na generaci. Vzhledem k odlišné produkci bílkovin zajišťují rozdílnosti druhů, a tím pádem veškerou diverzitu života na Zemi. Nejdůležitějšími a nejrozšířenějšími nukleovými kyselinami jsou DNA (kyselina deoxyribonukleová) a RNA (kyselina ribonukleová).
Co se týče historie zkoumání nukleových kyselin, uveďme alespoň pár důležitých událostí. V roce 1865 spatřily světlo světa Mendelovy zákony dědičnosti. Samotná DNA byla objevena o čtyři roky později Johannesem Friedrichem Miescherem (1844–1895), jenž ji izoloval z bílých krvinek v hnisu. Dalším mezníkem je rok 1953, kdy Francis Crick (1916–2004) a James Watson (nar. 1928) objevili strukturu DNA (dvoušroubovici). A konečně v roce 2003 byla zveřejněna finální verze lidského genomu.
Nukleové kyseliny DNA a RNA
Zaměřme se nyní na DNA a RNA. Funkcí kyseliny deoxyribonukleové (DNA) je „uskladnění genetické informace“, což znamená, že obsahuje primární strukturu bílkoviny, a to je dáno pořadím bází v její molekule (viz níže). Pojmenování konkrétních úseků DNA se smysluplnou informací je tradičně geny. Ty ovšem představují v každé buňce pouze 3 až 10 % DNA (názory se liší). O zbylých úsecích téměř nic nevíme (jen to, že nejsou přepisovány v proteiny), a nazývají se proto „odpadní DNA“.
Druhou veledůležitou nukleovou kyselinou je kyselina ribonukleová (RNA), jež obstarává přenos dědičných znaků do struktury bílkovin (tzv. proteosyntéza), a tím pádem realizaci genetické informace. Jak nukleotidy DNA, tak RNA jsou přitom tvořeny pouhými čtyřmi bázemi, jejichž rozdílným pořadím je dosaženo ohromného počtu kombinací. Přitom právě sekvence jednotlivých nukleotidů (tzv. primární struktura) uchovávají genetickou informaci.
Báze DNA jsou cytosin (C), guanin (G), adenin (A) a uracil (U) a báze RNA jsou v prvních třech případech shodné, ovšem čtvrtou je thymin (T). Ten je nicméně uracilu velice blízký. Ale co se tedy vlastně ve skutečnosti děje? DNA, jak známo, vytváří dvoušroubovici, v níž se dvě shodná polymerní vlákna kolem sebe obtáčejí, a to antiparalelně. V podstatě se přitom jedná o „originál“ a „záložní kopii“.
Genetické informace jsou ovšem nejprve kopírovány na RNA, jež má jedno vlákno, a teprve ta dává informaci „do pohybu“. Smysluplná kombinace tří ze čtyř bází DNA aktivuje buňky k tomu, aby pojily aminokyseliny v určitém pořadí. Tak dochází k syntéze jednotlivých proteinů. Právě to přitom stanovuje podobu a fungování každého organismu a různé kombinace zase utvářejí diverzitu života na Zemi.