สารชีวโมเลกุล

กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid)
นอกจากคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีหน้าที่ในการเผาผลาญให้พลังงานและเป็นองค์ประกอบแก่ส่วนต่าง ๆ ของร่างกายแล้ว ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตยังมีสารชีวโมเลกุลอยู่อีกชนิดซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง คือ กรดนิวคลีอิก
กรดนิวคลีอิก เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ แบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรืออาจเรียกสั้น ๆ ได้ว่า ดีเอ็นเอ (DNA) ซึ่งสามารถพบได้ในบริเวณนิวเคลียสของเซลล์ มีหน้าที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นพ่อแม่ไปสู่รุ่นลูก ส่วนกรดนิวคลีอิกอีกชนิด คือ กรดไรโบนิวคลีอิก (ribonucleic acid) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า อาร์เอ็นเอ (RNA) ซึ่งพบได้ในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมของเซลล์ มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนต่าง ๆ ดังนั้นกรดนิวคลีอิกจึงเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีบทบาทสำคัญยิ่งในการกำหนดลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต
1. โครงสร้างและองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิกเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ ประกอบด้วยโมเลกุลย่อย ๆ ที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) จำนวนมากมาสร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันเป็นสายยาว โดยโมเลกุลนิวคลีโอไทด์จะประกอบด้วย 3 หน่วยย่อย ดังนี้
1) น้ำตาลเพนโทส (pentose) เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน 5 อะตอม มี 2 ชนิด คือ น้ำตาลไรโบส (ribose) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของอาร์เอ็นเอและดีออกซีไรโบส (deoxyribose) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอ โดยทั้งสองชนิดจะมีความแตกต่างกันคือ น้ำตาลดีออกซีไรโบสจะมีอะตอมธาตุออกซิเจนน้อยกว่าน้ำตาลไรโบสอยู่ 1 อะตอม
2) ไนโตรเจนเบส (nitrogenous base) มีอยู่ทั้งสิ้น 5 ชนิด คือ อะดีนีน (Adenine ; A), กวานีน (Guanine ; G), ไซโทซีน (Cytosine ; C), ยูเรซิล (Uracil ; U) และไทมีน (Thymine ; T) ซึ่งส่วนของไนโตรเจนเบสนี้จะเป็นส่วนที่กำหนดความแตกต่างของโมเลกุลนิวคลีโอไทด์ โดยในดีเอ็นเอจะประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ T ขณะที่ในอาร์เอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ U
3) หมู่ฟอสเฟต เป็นบริเวณที่สามารถสร้างพันธะกับน้ำตาลเพนโทสของนิวคลีโอไทล์อีกโมเลกุล ทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์แต่ละโมเลกุลสามารถเชื่อมต่อกันได้
เมื่อมีนิวคลีโอไทด์จำนวนแสนจนถึงล้านโมเลกุลขึ้นไปมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี จนเกิดเป็นสายยาวของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ โดยโครงสร้างของดีเอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์ 2 สาย อยู่เป็นคู่กันพันบิดเป็นเกลียวโดยมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันด้วยพันธะไฮโดรเจน ขณะที่อาร์เอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์เพียงสายเดียวที่มีการบิดม้วนเป็นเกลียว