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自然界の重要な核酸には、デオキシリボ核酸、またはDNA、およびリボ核酸、またはRNAが含まれます。それらはプロトン（つまり、水素原子）ドナーであるため、酸と呼ばれ、したがって負電荷を帯びています。
化学的には、DNAとRNAはポリマーであり、繰り返し単位で構成されていることが多く、多くの場合、非常に多数です。これらのユニットは ヌクレオチド。次に、すべてのヌクレオチドには、ペントース糖、リン酸基、窒素塩基という3つの異なる化学部分が含まれます。
DNAは、主に3つの点でRNAと異なります。 1つは、核酸分子の構造的な「骨格」を構成する糖がデオキシリボースであるのに対し、RNAではリボースであるということです。化学命名法に精通している場合、これは全体的な構造スキームの小さな違いであることを認識するでしょう。リボースには4つのヒドロキシル（-OH）基があり、デオキシリボースには3つあります。
2番目の違いは、DNAにある4つの窒素含有塩基の1つがチミンであるのに対し、RNAの対応する塩基はウラシルであることです。リン酸部分と糖部分は同じタイプの分子内または分子間で変化しないため、核酸の窒素塩基はこれらの分子の究極の特性を決定付けるものです。
最後に、DNAは二本鎖です。つまり、2つの窒素塩基によって化学的に結合されたヌクレオチドの2つの長い鎖で構成されています。 DNAは、両端が反対方向にねじれた柔軟なはしごのように、「二重らせん」の形に巻かれています。
DNAの一般的な特徴
デオキシリボースは、五原子環、4つの炭素、酸素で構成され、五角形または野球のホームプレートのような形をしています。炭素は4つの結合と酸素を2つ形成するため、4つの炭素原子上に8つの結合部位が残り、炭素あたり2つ、環の上に1つ、下に1つ残ります。これらのスポットのうち3つはヒドロキシル（-OH）基で占められ、5つは水素原子で占められています。
この糖分子は、アデニン、シトシン、グアニン、およびチミンの4つの窒素塩基のいずれかに結合します。アデニン（A）とグアニン（G）はプリンですが、シトシン（C）とチミン（T）はピリミジンです。プリンはピリミジンよりも大きな分子です。完全なDNA分子の2つの鎖は窒素塩基によって中央で結合されているため、これらの結合は1つのプリンと1つのピリミジンの間に形成され、分子全体の2つの塩基の合計サイズをほぼ一定に保つ必要があります。 （参考文献にあるものなど、読み取り時に核酸の図を参照すると役立ちます。）偶然にも、AはDNAのTのみに結合し、CはGのみに結合します。
窒素塩基に結合したデオキシリボースは、 ヌクレオシド。塩基が結合している場所から2スポット離れた炭素でデオキシリボースにリン酸基が付加されると、完全なヌクレオチドが形成されます。ヌクレオチド内のさまざまな原子のそれぞれの電気化学的電荷の特性は、らせん形状を自然に形成する二本鎖DNAの原因であり、分子内の2つのDNA鎖は 相補鎖。
RNAの一般的な特徴
RNAのペントース糖は、デオキシリボースではなくリボースです。リボースは、環構造がそれぞれ3つと5つの代わりに4つのヒドロキシル（-OH）基と4つの水素原子に結合していることを除いて、デオキシリボースと同一です。ヌクレオチドのリボース部分は、DNAと同様にリン酸基と窒素塩基に結合し、リン酸と糖が交互になってRNAの「骨格」を形成します。上記のように、塩基にはA、C、Gが含まれますが、RNAの2番目のピリミジンはTではなくウラシル（U）です。
DNAは情報の保存のみに関係しますが（遺伝子は、単一のタンパク質をコードするDNAの単なる鎖です）、RNAの種類によって機能が異なります。通常、二本鎖DNAが転写のために2本の一本鎖に分割されると、メッセンジャーRNAまたはmRNAがDNAから作られます。結果として得られるmRNAは、最終的にタンパク質の製造が行われる細胞の部分に向かって進み、DNAによってこのプロセスの指示を伝えます。 2番目のタイプのRNAであるトランスファーRNA（tRNA）は、タンパク質の製造に参加します。これは、リボソームと呼ばれる細胞小器官で起こり、リボソーム自体は、適切にはリボソームRNA（rRNA）と呼ばれる3番目のタイプのRNAで主に構成されます。
窒素ベース
DNAのアデニン（A）、シトシン（C）、グアニン（G）およびチミン（T）、およびRNAの最初の3プラスウラシル（U）の5つの窒素塩基は、核酸の最終的な原因となる部分です。生物全体にわたる遺伝子産物の多様性。糖とリン酸の部分は、構造と足場を提供するという点で不可欠ですが、ベースはコードが生成される場所です。ラップトップコンピューターを核酸または少なくとも一連のヌセロチドと考える場合、ハードウェア（ディスクドライブ、モニター画面、マイクロプロセッサーなど）は糖やリン酸に似ていますが、実行しているソフトウェアやアプリはすべて同じです。窒素ベース。これは、システムにロードしたプログラムの独自の組み合わせにより、コンピューターが他に類を見ない「生物」になるためです。
前述のように、窒素含有塩基はプリン（AおよびG）またはピリミジン（C、TおよびU）に分類されます。 Aは常にTとDNA鎖で対になり、Cは常にGと対になります。 「親」DNAヌクレオチドには、「親」塩基が常に結合する塩基が含まれます。これについては、以降のセクションで説明します。
プリンは、1つの側面を共有する六角形と五角形のように、6員の窒素と炭素の環と5員の窒素と炭素の環で構成されています。プリン合成には、リボース糖の化学的調整と、それに続くアミノ（-NH2）グループ。ピリミジンは、プリンのように6員の窒素と炭素の環も持っていますが、プリンの5員の窒素と炭素の環はありません。したがって、プリンはピリミジンよりも分子量が大きい。
ピリミジンを含むヌクレオチドの合成とプリンを含むヌクレオチドの合成は、1つの重要なステップで反対の順序で行われます。ピリミジンでは、最初に塩基部分が組み立てられ、残りの分子がヌクレオチドに後で修飾されます。プリンでは、最終的にアデニンまたはグアニンになる部分は、ヌクレオチド形成の終わりに向かって修飾されます。
転写と翻訳
転写とは、テンプレートと同じ特定のタンパク質を作成するための同じ指示（すなわち、遺伝暗号）を運ぶDNAテンプレートからのmRNA鎖の作成です。このプロセスは、DNAが位置する細胞核で発生します。二本鎖DNA分子が一本鎖に分離して転写が進行すると、「unzip」DNAペアの一方の鎖から生成されるmRNAは、mRNAの代わりにUを含むことを除いて、zipされていないDNAの他の鎖のDNAと同一ですT.（再び、図を参照すると便利です。参考文献を参照してください。）mRNAは、完了すると、核膜の孔を通して核を離れます。 mRNAは核を離れた後、リボソームに付着します。
次に、酵素がリボソーム複合体に付着し、翻訳プロセスを支援します。翻訳とは、mRNAの指示をタンパク質に変換することです。これは、タンパク質のサブユニットであるアミノ酸がmRNA鎖上の3ヌクレオチドの「コドン」から生成されるときに起こります。このプロセスには、rRNA（リボソームで翻訳が行われるため）とtRNA（アミノ酸の組み立てに役立つ）も含まれます。
DNAストランドから染色体へ
DNA鎖は、関連する要因の合流により二重らせんに集合します。これらの1つは、分子のさまざまな部分で自然に配置される水素結合です。らせんが形成されると、窒素塩基の結合ペアは全体として二重らせんの軸に垂直になります。各フルターンには、合計約10個のベース-ベースボンディングペアが含まれます。 「ラダー」としてレイアウトされたときにDNAの「サイド」と呼ばれていたものは、現在では二重らせんの「チェーン」と呼ばれています。これらは、ほぼ完全にヌクレオチドのリボースおよびリン酸部分から成り、塩基は内側にあります。らせんには、最終的に安定した形状を決定する主溝と副溝の両方があると言われています。
染色体はDNAの非常に長い鎖として記述されるかもしれませんが、これは非常に単純化されています。理論的には、特定の染色体が解かれて単一の切れ目のないDNA分子が明らかになる可能性がありますが、これはDNAが染色体を形成する過程で複雑な巻き取り、巻き取り、クラスター化を示すことができません。 1つの染色体には数百万のDNA塩基対があり、すべてのDNAがらせんを壊さずに引き伸ばされた場合、その長さは数ミリメートルから1センチメートルを超えます。実際には、DNAははるかに凝縮されています。ヒストンと呼ばれるタンパク質は、4組のサブユニットタンパク質（全部で8つのサブユニット）から形成されます。この八量体は、DNA二重らせんが糸のように2回巻き付くための一種のスプールとして機能します。この構造は、八量体とその周囲に巻き付けられたDNAであり、ヌクレオソームと呼ばれます。染色体が染色分体と呼ばれる鎖に部分的にほどかれると、これらのヌクレオソームは顕微鏡上で糸上のビーズのように見えます。しかし、ヌクレオソームのレベルを超えると、遺伝物質のさらなる圧縮が発生しますが、正確なメカニズムはとらえどころのないままです。
核酸と生命の出現
DNA、RNA、およびタンパク質が考慮されます 生体高分子 なぜなら、それらは生物に関連する情報とアミノ酸の繰り返しシーケンスであるためです（「バイオ」は「生命」を意味します）。分子生物学者は今日、DNAとRNAが何らかの形で地球上の生命の出現よりも前に存在することを認識していますが、2018年の時点で、初期の生体高分子から単純な生物への経路を理解した人はいませんでした。一部の人々は、何らかの形のRNAがDNAを含むこれらすべての元の源であると理論化しています。これが「RNA世界仮説」です。しかし、これは生物学者にとって一種のニワトリと卵のシナリオを示しています。なぜなら、転写以外の手段では十分に大きなRNA分子が出現しなかったように見えるからです。いずれにせよ、科学者は、熱意を増して、現在、最初の自己複製分子の標的としてRNAを調査しています。
医学療法
核酸の構成成分を模倣する化学物質は現在、薬として使用されており、この分野でのさらなる開発が進行中です。例えば、ウラシルのわずかに修飾された形である5-フルオロウラシル（5-FU）は、結腸癌を治療するために何十年も使用されてきました。これは、真に窒素を含んだ塩基を十分に真似て、新しく製造されたDNAに挿入されるようにします。これは、最終的にタンパク質合成の内訳につながります。
ヌクレオシドの模倣剤（覚えているかもしれませんが、リボース糖と窒素含有塩基）は、抗菌および抗ウイルス療法で使用されています。場合によっては、修飾を受けるのはヌクレオシドの基本部分であり、薬物は糖部分を標的とする場合もあります。