νουκλεοπρωτεΐνες

Οργανικές ενώσεις όξινης αντίδρασης, που σχηματίζονται από την ένωση μιας απλής πρωτεΐνης με μια προσθετική ομάδα, το νουκλεϊνικό οξύ. Ανήκουν συνεπώς στην ομάδα των συνεζευγμένων πρωτεϊνών και ονομάστηκαν ν. επειδή απομονώθηκαν, για πρώτη φορά, από τους πυρήνες (= nucleus λατινικά) των κυττάρων. Από βιοχημική άποψη, το πιο σημαντικό κλάσμα τους είναι η προσθετική ομάδα, επειδή συμμετέχει στις θεμελιώδεις διεργασίες της βιολογίας και της γενετικής. Γι’ αυτόν ακριβώς το λόγο τα νουκλεϊνικά (πυρηνικά) οξέα αποτέλεσαν αντικείμενο έρευνας και μελέτης, με τον σκοπό να διερευνηθεί η σύνθεση και η δομή τους. Κατορθώθηκε, με χημική ή ενζυματική υδρόλυση, να διαχωριστούν τα νουκλεϊνικά (πυρηνικά) οξέα στα βασικά συστατικά τους και φωτίστηκε ο τρόπος που συνδέονται μεταξύ τους αυτές οι δομικές μονάδες. Στο τελευταίο στάδιο αυτών των διαδικασιών διάσπασης, βρίσκεται πάντα μια πεντόζη και μια αζωτούχα βάση, που ενώνονται μεταξύ τους με έναν δεσμό γλυκοζιτικού τύπου και σχηματίζουν ένα προϊόν που ονομάζεται νουκλεοσίδιο. Η πεντόζη είναι πάντα ριβόζη ή δεσοξυριβόζη, ενώ οι αζωτούχες βάσεις είναι ουσίες που προέρχονται από την πυριμιδίνη (κυτοσίνη, σπανίως μεθυλκυτοσίνη, ουρακίλη, θυμίνη) ή από την πουρίνη (αδενίνη και γουανίνη)· οι βάσεις αυτές υποδηλώνονται με τα γράμματα C, mC, U, Τ, Α και G. Το νουκλεοσίδιο βρίσκεται ενωμένο με ένα μόριο φωσφορικού οξέος, που εστεροποιεί ένα από τα ελεύθερα υδροξύλια της πεντόζης και προσδίδει όξινο χαρακτήρα στο τελικό προϊόν. Αυτός ο φωσφορικός εστέρας ονομάζεται μονονουκλεοτίδιο και μπορεί να αποδοθεί σχηματικά ως εξής: αζωτούχα βάση + πεντόζη + φωσφορικό οξύ. Η ένωση περισσότερων μονονουκλεοτίδιων σχηματίζει, τέλος, ένα νουκλεϊνικό οξύ, που έχει έτσι τα χαρακτηριστικά ενός μακρομόριου. Από όλα αυτά, γίνεται φανερό με ποιο τρόπο είναι δυνατό να γίνει ένας πρώτος διαχωρισμός μεταξύ των διάφορων νουκλεϊνικών οξέων, ανάλογα με το αν περιέχουν ως πεντόζη τη ριβόζη ή τη δεσοξυριβόζη. Έτσι έχουμε δύο τύπους νουκλεϊνικών οξέων, που ονομάζονται αντίστοιχα ριβονουκλεϊνικό οξύ (RNA, από το αγγλικό ribonucleic acid) και δεσοξυριβοζονουκλεϊκό οξύ (DNA, από το αγγλικό deoxyribonucleic acid). Θα πρέπει επίσης να υπογραμμιστεί ότι αυτές οι δύο τάξεις προϊόντων διαφέρουν όχι μόνο στην πεντόζη, αλλά και στις πυριμιδινικές βάσεις, από τις οποίες αποτελούνται οι δομικές μονάδες των νουκλεοσιδίων· στο DNA δεν περιέχεται ποτέ η ουρακίλη (τυπική στα RNA), ενώ στη θέση της βρίσκεται η θυμίνη. Τα μονο-νουκλεοτίδια παίρνουν την ονομασία τους από την αζωτούχα βάση που περιέχουν στο μόριό τους - π.χ. αδενιλικό οξύ και δεσοξυαδενιλικό οξύ από την αδενΐνη, γουανυλικό οξύ και δεσοξυγουανυλικό από τη γουανίνη κ.ά. Οι έρευνες που τείνουν να διαφωτίσουν όλο και περισσότερο τη σύνθεση και τη δομή αυτών των πολύπλοκων βιοχημικών προϊόντων βρίσκονται σε συνεχή και γόνιμη εξέλιξη και έχουν καταλήξει σε ορισμένες διαπιστώσεις εξαιρετικά σημαντικές ως προς τη διάταξη των μορίων των νουκλεϊνικών οξέων στον χώρο. Παρατηρήθηκε, για παράδειγμα, ότι ο δεσμός μεταξύ των διάφορων νουκλεοτιδΐων για τον σχηματισμό του νουκλεϊνικού οξέος (που είναι ακριβώς ένα πολυνουκλεοτΐδιο) είναι τύπου εστέρα και γίνεται μεταξύ φωσφορικού οξέος και ενός γλυκοζιτικού υδροξυλίου δύο γειτονικών στοιχείων. Έτσι διαπιστώθηκε επίσης ότι το δεσοξυριβουνοκλεϊνικό οξύ DNA είναι σχηματισμένο από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλύσους, τυλιγμένες σπειροειδώς γύρω από έναν κοινό άξονα, η μια σε αντίθετη κατεύθυνση από την άλλη, που συγκρατούνται μεταξύ τους από δεσμούς υδρογόνου και από ένα σύνολο βάσεων που συμπληρώνουν η μια την άλλη. Έχει αποδειχτεί πειραματικά ότι σε μερικές περιπτώσεις, οι δύο σπειροειδείς άλυσοι έχουν διαφορετική πυκνότητα στην υπερφυγόκεντρο και ότι μπορούν ν’ απομονωθούν χημικά με την τήξη των δεσμών υδρογόνου. Η ιδιότητα αυτή επέτρεψε να διαπιστωθεί - τουλάχιστον σε αυτές τις περιπτώσεις - ότι μόνο μία από τις δύο σπειροειδείς αλύσους λειτουργεί σαν καλούπι για την κατασκευή του RNA. Τα νουκλεϊνικά οξέα έχουν σημαντικότατη λειτουργία στη βιοχημική σύνθεση των πρωτεϊνών και στη μετάδοση των κληρονομούμενων χαρακτηριστικών στους ζώντες οργανισμούς. Τα ριβοζονουκλεϊνικά και δεσοξυριβοζονουκλεϊνικά οξέα δε διαφέρουν μεταξύ τους μόνο ως προς τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες, αλλά και επειδή εντοπίζονται σε διαφορετικά μέρη του κυττάρου. To RNA βρίσκεται στο κυτόπλασμα (στα ριβοσώματα, και ελεύθερο ως t-RNA), στον πυρήνα και στο πυρήνιο των κυττάρων, ενώ το DNA βρίσκεται κυρίως στον πυρήνα (στα χρωμοσώματα)· πρόσφατες έρευνες φαίνεται ότι διαπίστωσαν την παρουσία τους και σε απύρηνα κυτταρικά στοιχεία. Στους χημικούς χαρακτήρες και στη διαφορετική κυτταρική εντόπιση των ουσιών αυτών, αντιστοιχεί και διαφορετικός βιολογικός ρόλος. Πράγματι από το RNA εξαρτάται η σύνθεση των πρωτεϊνών, ενώ το DNA βρίσκεται στη βάση των γενετικών διαδικασιών της μετάδοσης των κληρονομούμενων χαρακτήρων. Η πολύ υψηλή βιοχημική ειδικότητα των ουσιών αυτών συνίσταται στο θεμελιώδους σημασίας έργο που επιτελούν στους ζώντες οργανισμούς.