Нуклеин қышқылдары. ХХ ғасырдың 40-жылдарында гендер құрылымының молекулалық негізі нуклеин қышқылдары екені белгілі болды. Нуклеин қышқылдарын 1868 жылы швейцарлық биохимик Ф. Мишер ашқан. Ол албырттың (лосось) сперматозоид жасушасы ядросынан құрамында азот пен фосфоры жоғары мөлшерде болатын дақты алып, оны «нуклеин» деп атады. Нуклеин қышқылы латынша «нуклеус» – ядро деген мағынаны білдіреді. Қазір оны дезоксирибозануклеин қышқылы (ДНҚ) деп атайды. Нуклеин қышқылдары генетикалық ақпаратты сақтау қызметін атқарады. Ал генетикалық ақпарат нуклеин қышқылдарындағы азоттық негіздерде жазылған. Азотты негіздер пириминді және пуринді болып екі топқа бөлінеді. Пуриндерге аденин (А) және гуанин (Г), ал пириминдерге: цитозин (Ц) және тимин (Т) немесе урацил (У) жатады. Нуклеин қышқылдарын зерттеуде көп үлес қосқан ғалымдар неміс химигі А. Кессель және америкалық биохимик А.Левин болды. А. Кессель нуклеин қышқылының құрамына төрт азоты бар зат (азотты негіздер деп атаған) кіретінін анықтаған. А. Левин нуклеин құрамында азотты негізден басқа фосфор қышқылына қосымша қант дезоксирибоза – «оттексіз рибозо» болатынын тапты.
Дезоксирибонуклеин қышқылы деген ат осыдан шыққан. Нуклеин қышқылдарының құрамына көміртек, сутек, оттек, азот және фосфор кіреді. Осымен қатар нуклеин қышқылдарының тізбегі миллиондаған нуклео-тидтерден, ал бір нуклеотид үш қосылыстан: азотты негіздер, бескөміртекті қант (пентоза) және фосфатты топтан тұрады. Азотты негіз бен қанттан тұратын молекуланы нуклеозид десе, азот негізі қанттан және фосфат қалдығынан тұратын молекуланы нуклеотид дейді. ДНҚ молекуласы белгілі бір ретпен байланысқан мыңдаған нуклеотидтерден тұрады. Әр түрге жататын жануарлардың, өсімдіктердің, бактериялардың ДНҚ нуклеотидінің құрамы тек сол түрге тән және ол өзгермейді. Нәруыздар организмдегі барлық басты функцияларды жүзеге асырады. Нуклеин қышқылдарының: дезоксирибоза нуклеин ДНҚ және рибонуклеин қышқылы РНҚ сияқты екі түрі болады.
Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ).ДНҚ молекуласы бір-бірімен кезектесіп тізілген дезоксирибоза қанты мен фосфор қышқылы қалдықтары бар (қос орамды) екі полимерлі жіпше. Полимерлік жіпшенің әрбір қант қалдықтарына түзу бұрыш бойында азоттық негіздердің біреуі: аденин (А) немесе тимин (Т), цитозин (Ц) немесе гуанин (Г) байланысады. Екі полимерлік жіпше өзара бір-бірімен бір жіпшедегі аденин мен қарама-қарсы жіпшедегі тимин арасында екі сутектік байланыстың түзілуі арқылы байланысады. Азоттық негіздермен бірге сутектік байланыстар оралымдар және оралымды сатылар түзеді.
ДНҚ молекуласы нәруыздар туралы ақпаратты сақтау және жүзеге асыру қызметін атқарады. Сондықтан да молекуласының бір полипептидтік тізбегі жайлы ақпарттар жазылған ДНҚ бөліктері ген немесе цистрон деп аталады.
Америкалық биохимик Чаргаффтың айтуынша: ДНҚ-дағы А саны Т санына тең, ал Г саны Ц санына тең. Бұл құбылысты Чаргафф ережесі деп атаған. Сонымен жоғарыдағы айтылған азоттық негіздердің әр жұбы бір-бірімен комплементарлы (бірін-бірі толықтырады) болады. Сондықтан да әрбір ДНҚ жіпшесі азоттық негіздердің құрамы жағынан комплементарлы басқа ДНҚ жіпшесін қажет етеді. Бұл қасиет ДНҚ репликациясы құбылысын жақсартады. Репликация (лат. репликациум – қалып) – ДНҚ-ның екі еселенуі, ерекше ферменттер қатысуы арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде, бөлінген әрбір ДНҚ жіпшесі толық құрылып, бітуі үшін комплементарлы жіпше іздейді.