กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุ์กรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปให้แสดงลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตและกระบวนการต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

กรดนิวคลีอิกมี 2 ชนิด คือ DNA (deoxyribonucleic acid) และRNA (ribonucleic acid)  โมเลกุลของกรดนิวคลีอิก ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์(nucleotide)  นอกจากนี้ นิวคลีโอไทด์ยังเป็นสารให้พลังงาน เช่น ATP( acenosine triphosphate)  นิวคลีโอไทด์จะเรียงตัวต่อกันเป็นสายยาว เรียกว่า พอลินิวคลีโอไทด์ (polynucleotide)  โมเลกุล DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายเรียงตัวสลับทิศทางกันและมีส่วนของ เบสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน โมเลกุลบิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียน ส่วนRNA เป็นพอลินิวคลีอิกเพียงสายเดียว

DNA เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่มาก มีน้ำหนักโมเลกุลสูงถึง 1012 ดาลตัน จะพบ DNA ได้ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ในเซลล์มนุษย์จะพบ DNA ได้ในนิวเคลียสและไมโทคอนเดรีย ส่วนในเซลล์ของพืชจะพบ DNA ได้ในนิวเคลียสและคลอโรพลาสต์ โดย DNA จะอยู่บนโครโมโซม

 

DNA ประกอบด้วย หน่วยย่อยของนิวคลีโอไทด์   Nucleotides Nucleotides นี้ประกอบด้วย

  - น้ำตาลดีออกซีไรโบส ( Deoxyribose Sugar) มีสูตรโมเลกุล C5H10O4

  - ไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ

      ก. เบสพิวรีน ( Purine base ) มีวงแหวน 2 วง แบ่งเป็น 2 ชนิดได้แก่

Guanine (G) , Adenine (A)

 

น้ำตาลดีออกซีไรโบส โครงสร้างของ A และ G

 

      ข. เบสไพริมีดีน ( Pyrimidine base) มีวงแหวน 1 วง มี 2 ชนิดได้แก่ Cytosin (C) , Thymine (T)

 

โครงสร้างของ T และ C

  - หมู่ฟอสเฟต (phophate group )

โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์

การประกอบขึ้นเป็นนิวคลีโอไทด์นั้น ทั้งสามส่วนจะประกอบกันโดยมีน้ำตาลเป็นแกนหลัก มีไนโตรจีนัสเบส อยู่ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 1 และหมู่ฟอสเฟตอยู่ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 5 ดังนั้นจึงสามารถจำแนกนิวคลีโอไทด์ใน DNA  ได้ 4 ชนิด ซึ่งจะแตกต่างกันตามองค์ประกอบที่เป็นเบส ได้แก่ เบส A   เบส T    เบส C และ  เบส G

 

โครงสร้างนิวคลีโอไทด์

 

 

โครงสร้าง DNA

  การศึกษาโครงสร้างของ ดี เอน เอ มีรากฐานมาจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่ม เริ่มตั้งแต่งานของ Chargaff แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ซึ่งได้ศึกษาองค์ประกอบเบสของ ดี เอน เอ จากแหล่งต่างๆ แล้วสรุปเป็นกฎของ Chargaff ดังนี้

 

องค์ประกอบเบสของ DNA จากสิ่งมีชีวิตต่างชนิดจะแตกต่างกัน

องค์ประกอบเบสของ DNA จากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะเหมือนกัน แม้ว่าจะนำมาจากเนื้อเยื่อต่างกันก็ตาม

องค์ประกอบเบสของ DNA ในสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมีความคงที่ ไม่แปรผันตามอายุ อาหาร หรือสิ่งแวดล้อม

ใน DNA ไม่ว่าจะนำมาจากแหล่งใดก็ตาม จะพบ A=T , C=G หรือ purine=pyrimidine เสมอ

 

หน้าที่ละความสำคัญทางชีวภาพของ DNA

  DNA ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิด ยกเว้นไวรัสบางชนิดมี RNA เป็นสารพันธุกรรม สารพันธุกรรมจะทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลหรือลักษณะต่าง ๆ ทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลานและเป็นตัวควบคุมการแสดงออกของลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต รหัสทางพันธุกรรมที่อยู่บน DNA เราเรียกว่า ยีน (gene) ซึ่งเกิดจากการเรียงตัวของเบส A G T C ที่แตกต่างกันบนสาย DNA สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีการจัดเรียงตัวของเบสแตกต่างกันไป ทำให้สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมี ขนาด รูปร่าง และลักษณะทางกายภาพ แตกต่างกัน