A nukleinsavak a legnagyobb méretű, élőlények által előállított polimermolekulák. Méretük nagyon változó. Az RNS-ek relatív molekulatömege 25 000-1 000 000. A DNS-ek még ennél is nagyobbak: több millió nukleotidot tartalmaznak, relatív molekulatömegük pedig több mint 1 milliárd lehet. Az emberi DNS mintegy 6 milliárd nukleotidot tartalmaz.

A nukleotidok a nukleinsavak monomerjei. Bennük egy öt szénatomos cukorhoz foszfátcsoport és szerves bázis csatlakozik. A cukor lehet ribóz vagy dezoxiribóz, ennek alapján különítjük el a ribonukleotidok és a dezoxiribonukleotidok csoportját. A szerves bázisok nitrogéntartalmú heterociklusos vegyületek. A kisebb térfogatú pirimidin bázisok közé a citozin, a timin és az uracil tartozik. A nagyobb térfogatú purin bázisok két képviselője a guanin és az adenin. A dezoxiribonukleotidok építik fel az örökítőanyag, a dezoxiribonukleinsav (DNS) hatalmas molekuláit. A ribonukleotidok amellett, hogy építőkövei a ribonukleinsavak (RNS) nagy molekuláinak, fontos szerepet játszanak a sejtek anyagcseréjében is.

Az ATP adenintartalmú ribonukleotid-származék. A ribonukleotidban lévő foszfáthoz még két foszfátcsoport csatlakozik. A foszfátcsoportok közötti kötés nagyenergiájú, mert kb. 30 kJ/mol energiával lehet létrehozni vagy felbontani. Az ATP-nek alapvető szerepe van a sejten belüli energiaátadási folyamatokban. A lebontó anyagcserében felszabaduló energia ATP-képzésre fordítódik, míg a felépítő anyagcsere energiaigényét az ATP nagyenergiájú kötéseinek felbomlásakor kiszabaduló kémiai energia fedezi. Leggyakrabban ez a kémiai reakció játszódik le:ATP H₂O = ADP H₃PO₄

Egyes ribonukleotidok az anyagcserében koenzimként vesznek részt. Közéjük tartozik a NAD (nikotinsavamid-adenin-dinukleotid). Szerkezetét tekintve két nukleotid összekapcsolódásából alakul ki. Az egyik szabályos adenintartalmú ribonukleotid, míg a másikban a szerves bázis helyén egy vitamin, a B₃-vitamin származéka (a nikotinsavamid) található. A NAD redoxi koenzim, mert szerves vegyületekből hidrogént vesz át, és egy következő reakcióban átadja más anyagoknak. A reakciót a nikotinsavamid végzi. Úgy is mondhatjuk, hogy a NAD anyagszállító molekula. A sejtlégzésben oxidációt végző koenzimek a hidrogéneket a végső oxidációba szállítják, ahol víz keletkezik, és a reakciót kísérő energiaváltozás nagy mennyiségű ATP képzését teszi lehetővé.

Ahogy a neve is mutatja, az anyagcserében a koenzim-A is enzimekhez kapcsolódó koenzimként vesz részt. Szerkezetét tekintve nukleotidszármazék, amelyben egy szabályos adenintartalmú ribonukleotid található. A molekula másik részében egy B-vitamin rejtőzik. A koenzim-A feladata egy atomcsoport, az acetilcsoport szállítása a sejt egyik enzimreakciójából a másikba.

A nukleinsavak a nukleotidok összekapcsolódásával alakulnak ki. Az összekacsolódás mindig a foszfátcsoportok és az öt szénatomos cukormolekulák között történik, ezért a nukleinsavak nem ágaznak el. A hosszú polinukleotid-láncok nukleotidsorrendje szigorúan meghatározott. A nukleotidsorrendet bázissorrendnek is nevezik, mert egy típusú nukleinsavban a nukleotidokban csak a bázisok különböznek egymástól.A DNS (dezoxiribonukleinsav) az örökítőanyag, nukleotidsorrendjében a sejtben felépítendő fehérjék aminosavsorrendjét tartalmazza. A molekula két láncból áll, amelyeket a bázisok között hidrogénkötések tartanak össze. A citozin és a guanin között 3, a timin és az adenin között 2 hidrogénkötés van. Mivel a két láncban egy purin bázissal szemben egy pirimidin bázis áll, a két lánc távolsága állandó. A két lánc egymás körül hélix formában felcsavarodik.

A víziló a bálna rokonaA DNS vizsgálata új megvilágításba helyezi a törzsfejlődés folyamatát. Hagyományosan a vízilovak legközelebbi rokonainak a disznóféléket tekintik. A DNS vizsgálata alapján viszont kiderült, hogy a víziló genetikai állománya sokkal közelebb áll a cetfélékhez, mint a disznókhoz. 2005-ben olyan őslénytani leletek kerültek elő, amelyek egyértelműen alátámasztják ezt az eredményt.

Minél közelebbi rokonságban van egymással két élőlény, annál nagyobb a hasonlóság örökítőanyaguk nukleotid sorrendjében. Az emberi DNS 95%-ban azonos géneket tartalmaz a csimpánzéval, 67%-ban az egérével, 60%-ban az ecetmuslicáéval.

Az RNS (ribonukleinsav) mindig egyszálú, de a polinukleotid-lánc egyes RNS-ekben összehajtogatódik, és térszerkezetét a bázisok közötti hidrogénkötések tartják meg. A citozin itt is a guaninnal képez párt, az adenin viszont az uracillal. Az RNS-ek szerepe nélkülözhetetlen a DNS-ben tárolt öröklődő információk kifejeződésében.

A nukleinsavak felépítése

A DNS kivonására természetesen minden élőlény sejtmagot tartalmazó sejtjei alkalmasak. Elvileg az emberi DNS kivonása sem különbözik a kiviétől, de vegyük figyelembe, hogy sokkal nehezebb a szükséges kb. 100 cm³ anyagot összegyűjteni. Az emberi DNS vizsgálatára modern laboratóriumi eljárásokat alkalmaznak.

A bakteriofág vírusok kiváló alanyai voltak a DNS örökítőanyag-szerepét igazoló kísérletnek, mivel gyakorlatilag csak DNS-ből és fehérjéből állnak. A kísérlet megtervezését és kivitelezését a radioaktív izotópok felfedezése és széles körű alkalmazása tette lehetővé. A vírusok fehérjeburkát sugárzó kénizotóppal jelölték, a DNS-t pedig szintén sugárzó foszforizotóppal. A kísérletben kiderült, hogy a baktériumsejt belsejében csak a foszforizotóp sugárzása mérhető, vagyis a sejtbe csak a DNS jut be, és ennek hatására képződik a vírusok fehérjeburka is. A kénizotópok sugárzása csak a batériumsejteken kívül volt mérhető.

A B₃-vitamin a NAD-koenzim alkotórésze, napi szükséglete felnőttekben 13-17 mg. Más B-vitaminokkal együtt felvéve a májban a triptofán aminosavból elő lehet állítani. Triptofánban gazdagok a húsok, a növényi fehérjék, kivéve a kukorica. Súlyos hiánybetegsége, a pellagra olyan területeken lépett fel, ahol a táplálkozás alapvetően kukoricán alapul. Mivel a betegség ezeken a területeken tél végére tömegesen jelentkezett a friss élelmiszerek hiánya miatt, sokáig fertőző, járványos megbetegedésnek tartották. Kezdetben álmatlanság, étvágytalanság, később a fénynek kitett területeken bőrgyulladás, sötét foltok, hámlás jelentkeztek. A kifejlett pellagrát fejfájás, pszichés és hallászavarok, hányás, hasmenés jellemzi.

DNS-teszt segít a történelem titkainak feltárásábanTutanhamon fáraó az óegyiptomi 18. dinasztia egyik fiatalon elhunyt, történelmi szempontból kevésbé érdekes uralkodója. Mégis világhírű, mivel az ő sírja az egyetlen egyiptomi királysír, amelyet nem raboltak ki. A sír hatalmas, felbecsülhetetlen értékű leletanyaga a kairói múzeumban látható.

Mire jó a DNS teszt?A DNS-teszt elvégzéséhez a mintából kinyerik a DNS-t, majd megsokszorozzák. Ezt követően olyan enzimekkel kezelik, amelyek a polinukleotid-láncot mindig ugyanazokon a helyeken hasítják. A végeredményeként változatos hosszúságú darabokból álló molekulatöredékekből álló keverék jön létre. A DNS-darabokat hosszuk szerint rendezik, és molekuláris jelzésekkel látják el. Az így létrejött mintázatokat hasonlítják össze. A DNS-tesztet széles körben alkalmazzák többek között egy bűncselekmény tettesének azonosításánál, élelmiszer-hamisítások kimutatására, örökletes betegségek azonosítására, apasági vizsgálatoknál. Ugyanis minél közelebbi rokonságban áll két személy egymással, annál hasonlóbb a DNS-darabok mintázata. Ha a feltételezett apa, az anya és a gyermek DNS-ét összehasonlítják, az apaság 99,99% valószínűséggel megállapítható.

A tudósokat mindig érdekelte a rejtély, hogy miben halt meg 18 évesen az ifjú fáraó. Legtöbben gyilkosságra gyanakodtak. A titokról DNS-teszt lebbentette fel a fátylat. A múmiából vett minta szerint súlyos maláriában szenvedett. Dongalába miatt nehezen mozgott, a múmián korabeli (friss csonttörés) nyomai láthatók. A tudósok valószínűsítik, hogy nem gyilkosság, hanem betegségei vitték el. További DNS-vizsgálatok a családi kapcsolatok tisztázását próbálják elérni.

Az emberi test ATP-tartalma mindössze 50 g, de életmódunktól függően 40-60 kg ATP-t használunk el naponta. Nyilvánvaló, hogy az ATP-készletet folyamatosan lebontjuk és újraépítjük, akár 1000-szer is napjában. Az ATP energiatartalma végső soron a táplálék lebontásából származik. Minden sejt saját maga számára állít elő ATP-t, és saját maga használja fel. De hogy az egyes sejt mennyi ATP-hez tud jutni, az a szervezet állapotától függ. Nemcsak attól függ, hogy mennyi táplálékot veszünk fel, hanem attól is, milyen jól működik a keringési és a légzési rendszerünk, amely az energiatermeléshez szükséges anyagokat a sejtekhez szállítja.