Рис. 1. Строение нуклеотида

Нуклеиновые кислоты – сложные органические соединения – являются полимерами нуклеотидов. В живых организмах встречается два основных типа нуклеиновых кислот – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК(рибонуклеиновая кислота). Природные нуклеотитиды состоят из трех частей: остатка фосфорной кислоты, сахара-пентозы (рибозы в РНК и дезоксирибозы в ДНК) и азотистого основания.

В ДНК встречается четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин, цитозин.

В РНК четыре основных типа азотистых оснований: аденин, урацил, гуанин и цитозин – и несколько десятков их производных.

Нуклеотиды образуют линейные полимеры посредством фосфоэфирной связи.

Рис. 2. ДНК и РНК

В свою очередь, линейные полимеры формируют трёхмерные структуры более высокого порядка. Для ДНК это, как правило, будет двойная спираль, для РНК – сложные структуры из петель и двухцепочечных шпилек, спиралеобразных элементов.

Рис. 3. Двойная спираль ДНК

Рис. 4. т-РНК

Основные функции нуклеиновых кислот в клетке – хранение, передача (ДНК) и реализация (разные типы РНК) генетической информации. Нуклеотидом, играющим важную роль в энергетическим обмене клетки, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), состоящая из азотистого основания аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты и являющаяся основным непосредственно используемым источником энергии в клетке. При разрыве связей между остатками фосфорной кислоты выделяется фиксированное количество энергии, и многие химические реакции в клетке, для протекания которых необходима энергия, сопряжены с расщеплением АТФ до аденозиндифосфата (АДФ) или даже до аденозинмонофосфата (АМФ). Кроме того, АТФ (как и другие трифосфаты – ГТФ, ТТФ, ЦТФ) является исходным материалом для синтеза нуклеиновых кислот. На примере АТФ особенно отчётливо видна взаимосвязь между структурой органического вещества и его функцией в клетке. Такого рода взаимосвязь структуры и функции характерна для всех без исключения веществ (как органических, так и неорганических), присутствующих в клетке.