Nukleīnskābēm ir svarīga loma šūnā,nodrošinot tās dzīvībai svarīgo darbību un reprodukciju. Šīs īpašības ļauj tos saukt par otrajām svarīgākajām bioloģiskajām molekulām pēc olbaltumvielām. Daudzi pētnieki pat pirmajā vietā liek DNS un RNS, norādot uz to galveno nozīmi dzīves attīstībā. Neskatoties uz to, viņiem ir paredzēts ieņemt otro vietu pēc olbaltumvielām, jo dzīves pamats ir tikai polipetidu molekula.
Nukleīnskābes ir atšķirīgs dzīves līmenis, daudz sarežģītāks un interesantāks, pateicoties tam, ka katrs molekulu veids veic noteiktu darbu. Tas būtu jārisina sīkāk.
Visas nukleīnskābes (DNS un RNS) pārstāvir bioloģiski neviendabīgi polimēri, kas atšķiras pēc ķēžu skaita. DNS ir divējāda polimēra molekula, kas satur eikariotu organismu ģenētisko informāciju. Apļveida DNS molekulas var saturēt dažu vīrusu iedzimtu informāciju. Tie ir HIV un adenovīrusi. Ir arī 2 īpaši DNS veidi: mitohondriji un plastīdi (atrodami hloroplastos).
RNS ir daudz vairāk veidudažādu nukleīnskābes funkciju dēļ. Ir kodola RNS, kas satur baktēriju un lielākās daļas vīrusu, matricas (vai Messenger RNS), ribosomu un transporta iedzimtu informāciju. Viņi visi ir iesaistīti vai nu iedzimtas informācijas glabāšanā, vai gēnu ekspresijā. Tomēr sīkāk jāsaprot, kādas funkcijas nukleīnskābes pilda šūnā.
Šis DNS veids ir perfekta uzglabāšanas sistēmaiedzimta informācija. Divkāršās DNS molekula ir viena molekula, kas sastāv no neviendabīgiem monomēriem. Viņu uzdevums ir veidot ūdeņraža saites starp citas virknes nukleotīdiem. DNS monomērs sastāv no slāpekļa bāzes, ortofosfāta atlikuma un piecu oglekļa monosaharīdu dezoksiribozes. Atkarībā no tā, kāda veida slāpekļa bāze ir noteikta DNS monomēra pamatā, tai ir savs nosaukums. DNS monomēru veidi:
Rakstot, lai vienkāršotu DNS struktūras diagrammuadenilgrupu apzīmē ar "A", guanīna atlikumu - "G", timidīna atlikumu - "T" un citozīna atlikumu - "C". Ir svarīgi, lai ģenētiskā informācija no divķēdes DNS molekulas tiktu pārnesta uz RNS. Tam ir maz atšķirību: šeit kā ogļhidrātu atlikumam nav dezoksiribozes, bet gan ribozes, un timidil slāpekļa bāzes vietā RNS ir uracilskābe.
DNS ir veidots pēc bioloģiskā principapolimērs, kurā viena ķēde ir izveidota iepriekš pēc iepriekš noteikta parauga, atkarībā no vecāku šūnas ģenētiskās informācijas. DNS nukleodīdi šeit ir savienoti ar kovalentām saitēm. Pēc tam saskaņā ar komplementaritātes principu vienpavediena molekulas nukleotīdiem tiek piesaistīti citi nukleotīdi. Ja vienpavediena molekulā sākumu attēlo nukleotīds adenīns, tad otrajā (komplementārajā) ķēdē tas atbildīs timīnam. Guanīns papildina citozīnu. Tādējādi tiek uzbūvēta divējāda DNS molekula. Tas atrodas kodolā un glabā iedzimtu informāciju, kuru kodē kodoni - nukleotīdu tripleti. Divvirzienu DNS funkcijas:
Tiek uzskatīts, ka olbaltumvielu un nukleīnskābju funkcijasskābes ir izplatītas, proti: tās ir iesaistītas gēnu ekspresijā. Pati nukleīnskābe ir to uzglabāšanas vieta, un olbaltumviela ir galīgais rezultāts, lasot informāciju no gēna. Pats gēns ir vienas neatņemamas DNS molekulas daļa, kas iesaiņota hromosomā, kurā ar nukleotīdu palīdzību tiek ierakstīta informācija par noteikta proteīna struktūru. Viens gēns kodē tikai viena proteīna aminoskābju secību. Tas ir proteīns, kas ieviesīs iedzimtu informāciju.
Nukleīnskābju funkcijas šūnā ir ļotidaudzveidīgs. Un visvairāk to ir RNS gadījumā. Tomēr šī daudzfunkcionalitāte joprojām ir relatīva, jo viena veida RNS ir atbildīga par vienu no funkcijām. Šajā gadījumā ir šādi RNS veidi:
Šajā klasifikācijā ir vairāki veidiRNS, kas ir nošķirti, pamatojoties uz atrašanās vietu. Tomēr funkcionālā izteiksmē tie būtu jāsadala tikai 4 veidos: kodola, informatīvie, ribosomālie un transporta. Ribosomālās RNS funkcija ir olbaltumvielu sintēze, kuras pamatā ir kurjera RNS nukleotīdu secība. Šajā gadījumā ar transportēšanas ribonukleīnskābi aminoskābes tiek "nogādātas" ribosomu RNS, "savērtas" uz kurjera RNS. Tā notiek sintēze jebkurā organismā, kuram ir ribosomas. Nukleīnskābju struktūra un funkcijas nodrošina gan ģenētiskā materiāla saglabāšanu, gan olbaltumvielu sintēzes procesu izveidi.
Ja par to, kādas funkcijas šūnā veicTā kā nukleīnskābes, kas atrodas kodolā vai citoplazmā, praktiski viss ir zināms, joprojām ir maz informācijas par mitohondriju un plastīdu DNS. Šeit tika atrastas arī specifiskas ribosomu un kurjera RNS. Nukleīnskābes DNS un RNS šeit atrodas pat visvairāk autotrofiskajos organismos.
Iespējams, ka nukleīnskābe ir nonākusi šūnāar simbioģenēzi. Šo ceļu zinātnieki uzskata par visticamāko alternatīvo skaidrojumu trūkuma dēļ. Process tiek uzskatīts par šādu: noteiktā laika posmā šūnā iekļuva simbiotiska autoforma baktērija. Tā rezultātā šī šūna, kas nesatur kodolu, dzīvo šūnas iekšienē un nodrošina to ar enerģiju, bet pamazām degradējas.
Sākotnējā evolūcijas attīstības posmāiespējams, simbiotiskā bez kodola baktērija veicināja mutācijas procesus saimniekšūnas kodolā. Tas ļāva gēniem, kas atbildīgi par informācijas glabāšanu par mitohondriju proteīnu struktūru, integrēties saimniekšūnas nukleīnskābē. Tomēr līdz šim nav daudz informācijas par mitohondriju nukleīnskābju funkcijām šūnā.
Iespējams, daļa noolbaltumvielas, kuru struktūru vēl nekodē saimnieka kodola DNS vai RNS. Tāpat ir iespējams, ka šūnai ir nepieciešams savs olbaltumvielu sintēzes mehānisms tikai tāpēc, ka daudzi citoplazmā sintezētie proteīni nevar iziet caur mitohondriju dubulto membrānu. Šajā gadījumā šie organoīdi ražo enerģiju, un tāpēc kanāla vai īpaša proteīna nesēja gadījumā ar to pietiks molekulu kustībai un pret koncentrācijas gradientu.
Plastīdiem (hloroplastiem) arī ir savsDNS, kas, iespējams, ir atbildīga par līdzīgām funkcijām kā mitohondriju nukleīnskābju gadījumā. Tas satur arī savu ribosomu, kurjera un transporta RNS. Turklāt plastīdi, vērtējot pēc membrānu skaita, nevis pēc bioķīmisko reakciju skaita, ir sarežģītāki. Gadās, ka daudziem plastīdiem ir 4 membrānu slāņi, ko zinātnieki izskaidro dažādos veidos.
Skaidrs ir viens: nukleīnskābju funkcijas šūnā vēl nav pilnībā izprastas. Nav zināms, kāda nozīme ir mitohondriju olbaltumvielu sintezēšanas sistēmai un līdzīgai hloroplastikas sistēmai. Nav arī pilnīgi skaidrs, kāpēc šūnām ir vajadzīgas mitohondriju nukleīnskābes, ja olbaltumvielas (acīmredzami ne visas) jau ir kodētas kodola DNS (vai RNS, atkarībā no organisma). Kaut arī daži fakti liek mums vienoties, ka mitohondriju un hloroplastu proteīnu sintezējošā sistēma ir atbildīga par tām pašām funkcijām kā kodola DNS un citoplazmas RNS. Viņi saglabā iedzimtu informāciju, pavairo to un nosūta meitas šūnām.
Ir svarīgi saprast, kādas funkcijas šūnāveikt kodola, plastīdu un mitohondriju izcelsmes nukleīnskābes. Tas paver daudzas perspektīvas zinātnei, jo simbiotisko mehānismu, saskaņā ar kuru parādījās daudzi autotrofiski organismi, šodien var reproducēt. Tas radīs jauna veida šūnas, iespējams, pat cilvēku. Lai gan ir pāragri runāt par perspektīvām daudzmembrānu plastīdu organoīdu ievadīšanai šūnās.
Daudz svarīgāk ir to saprast šūnā nukleīnskābēskābes ir atbildīgas par gandrīz visiem procesiem. Tā ir gan olbaltumvielu biosintēze, gan informācijas glabāšana par šūnas struktūru. Turklāt daudz svarīgāk ir tas, ka nukleīnskābes veic mantojuma materiāla pārvietošanas funkciju no vecāku šūnām uz meitas šūnām. Tas garantē turpmāku evolūcijas procesu attīstību.
