Нуклеїнові кислоти, основні біомолекули, присутні у всіх живих організмах, є важливими для зберігання, передачі та вираження генетичної інформації. Будівельні блоки нуклеїнових кислот називаються нуклеотидами. Нуклеотид складається з трьох основних компонентів: азотистої основи, пентозного цукру та фосфатної групи.
Азотиста основа може бути однією з п'яти різновидів: аденін (А), тимін (Т), цитозин (Ц), гуанін (Г) та урацил (У). У ДНК (дезоксирибонуклеїнній кислоті) знайдено тимін, тоді як в РНК (рибонуклеїновій кислоті) урацил замінює тимін. Нуклеотиди класифікуються на дві категорії в залежності від азотистої основи: пурини і пиримідини. Пурини включають аденін і гуанін, тоді як пиримідини складаються з цитозину, тиміну та урацілу.
Другим компонентом, пентозний цукор, може бути дезоксирибоза (в ДНК) або рибоза (в РНК). Різниця між цими двома цукрами полягає в наявності одного атома кисню; рибоза має -OH (гідроксильну групу) на другому вуглецю, тоді як дезоксирибоза має лише атом -H (водню), що робить його більш стабільним, ніж рибоза.
Останнім компонентом є фосфатна група, яка з'єднує 5'-вуглець цукру з 3'-вуглецем іншого цукру в ланцюгу нуклеїнової кислоти через фосфодіестерні зв'язки, формуючи цукрово-фосфатний каркас, що підтримує структуру нуклеїнової кислоти. Цей каркас є важливим для цілісності та стабільності нуклеїнових кислот.
Коли нуклеотиди пов'язуються, вони формують нуклеїнові кислоти, такі як ДНК і РНК. ДНК, як правило, є дволанцюговою, створюючи спіральну структуру, відому як подвійна спіраль, тоді як РНК зазвичай є одноланцюговою та відіграє роль у синтезі білків та регуляції експресії генів.
Нуклеотиди також грають критично важливі ролі, виходячи за межі простих будівельних блоків; вони виконують функції переносників енергії у вигляді аденозинтрифосфату (АТР) та діють як сигнальні молекули. Наприклад, циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ) береться участь у передачі сигналів усередині клітин. Таким чином, нуклеотиди є не тільки важливими для формування нуклеїнових кислот, а й відіграють життєво важливі ролі в різних клітинних функціях.