Kwas nukleinowy, podstawowe biomolekuły obecne we wszystkich organizmach żywych, są niezbędne do przechowywania, przekazywania i wyrażania informacji genetycznej. Blokami budulcowymi kwasów nukleinowych są nukleotydy. Nukleotyd składa się z trzech głównych komponentów: zasady azotowej, cukru pentozowego i grupy fosforanowej.
Zasada azotowa może być jednym z pięciu typów: adenina (A), tymina (T), cytozyna (C), guanina (G) i uracyl (U). W DNA (kwasie deoksyrybonukleinowym) znajduje się tymina, podczas gdy w RNA (kwasie rybonukleinowym) uracyl zastępuje tyminę. Nukleotydy są klasyfikowane w dwóch klasach w zależności od zasady azotowej: puryny i pirymidyny. Puryny to adenina i guanina, a pirymidyny składają się z cytozyny, tyminy i uracylu.
Drugi komponent, cukier pentozowy, może być deoksyrybozą (w DNA) lub rybozą (w RNA). Różnica między tymi dwoma cukrami polega na obecności jednego atomu tlenu; ryboza ma grupę -OH (hydroksylową) przy drugim węglu, podczas gdy deoksyryboza ma tylko atom -H (wodoru), co czyni go bardziej stabilnym niż ryboza.
Ostatni składnik, grupa fosforanowa, łączy węgiel 5' cukru z węglem 3' innego cukru w łańcuchu kwasu nukleinowego za pomocą wiązań fosfodiestrowych, tworząc szkielet cukrowo-fosforanowy, który utrzymuje strukturę kwasu nukleinowego razem. Szkielet ten jest kluczowy dla integralności i stabilności kwasów nukleinowych.
Gdy nukleotydy łączą się, tworzą kwasy nukleinowe, takie jak DNA i RNA. DNA jest zazwyczaj podwójno-łańcuchowy, tworzy strukturę spiralną znaną jako podwójna helisa, podczas gdy RNA jest zazwyczaj jednoniciowe i odgrywa rolę w biosyntezie białek oraz regulacji ekspresji genów.
Nukleotydy pełnią również istotne role, poza byciem prostymi blokami; działają jako nośniki energii w postaci adenozynotrifosforanu (ATP) i jako cząsteczki sygnalizacyjne. Na przykład cykliczny AMP (cAMP) bierze udział w przesyłaniu sygnałów w komórkach. Tak więc nukleotydy nie są tylko kluczowe dla tworzenia kwasów nukleinowych, ale także odgrywają ważne role w różnych funkcjach komórkowych.