Hüceyrənin kimyəvi tərkibi içərisində birinci dərəcəli bioloji əhəmiyyət kəsb edən maddə nuklein turşularıdır. İlk dəfə nuklein turşuları 1869-cu ildə Mişer tərəfindən kəşf edilmişdir. Lakin o vaxt Mişerə məlum olan təkcə o idi ki, bu maddə turşu xüsusiyyətinə malikdir. Belə ki, o qələvi rəngləyicilərlə rənglənir. Bu turşunu Mişer nüvədə kəşf etdiyindən (nukleus – latınca nüvə deməkdir) ona nuklein turşusu adı verdi.

Hazırda 2 cür nuklein turşusu məlumdur: dezoksiribonuklein (DNT) turşusu və ribonuklein turşusu (RNT). Hər bir nuklein turşusu polinukleotiddir.

İlk dəfə 1953-cü ildə Uotson və Krik DNT molekulu quruluşunun modelini vermişlər. Onlar müəyyən etmişlər ki, DNT bir-birinə sarılıb spiral əmələ gətirən iki polinukleotid zəncirindən ibarətdir DNT-nin tərkibi dezoksriboza şəkəri, fosfor turşusu və nitrit əsaslarından ibarətdir. Nitrit əsasları 4 tipdir, iki purin əsası – adenin, quanin və pirimidin əsası – sitozin, timin, urasil .

Bir-birinə spiral şəklində sarılmış polinukleotidlər zəncirindən ibarət olan DNT molekulunda fosfor-şəkər qalıqları iki zəncirin kənarında; purin və pirimidin əsasları isə ortalığa düşür. Bu zaman həmişə adenin-timinlə, quanin isə sitozinlə qoşa vəziyyətdə hidrogen rabitəsi vasitəsilə birləşmiş olur. Heç vaxt normada adenin-quaninlə sitozin isə timinlə birləşə bilməz.

DNT-nin tərkibindəki müxtəlif tipli nukleotidlər öz aralarında yalnız nitrit əsasının quruluşuna görə fərqlənir. Molekulun qalan hissəsi bütün nukleotidlərdə eynidir. Buna görə də nukleotidləri onlardakı nitrit əsaslarının adına görə adlandırırlar. Nukleotidlər DNT zəncirinə birləşən zaman aralarındakı ilişmələr, fosfat turşusu və dezoksiriboza vasitəsilə olur.

Bir nukleotidin fosfat turşusundakı hidroksili və qonşu nukleotidin dezoksiribozasının hidroksili ilə birləşərək bir molekul su ayrılır və nukleotidlərin qalıqları möhkəm kovalent rabitə ilə birləşirlər. İki nukleotiddən-dinukleotid, üç nukleotiddən-trinukleotid, çox nukleotiddən-polinukleotid alınır. Beləliklə, DNTnin hər bir zənciri uzun bir polinukleotid zəncirindən ibarət olur. Hər bir DNT-də müəyyən, daimi və eyni ardıcıllıqla düzülmüş nukleotidlər olur. DNT-nin qurulmasında cəmi 4 nukleotid iştirak etməsinə baxmayaraq, hər bir DNT zəncirində onların çox böyük miqdarda və müxtəlif ardıcıllıqla olduğu üçün nə qədər çox sayda DNT molekulası olduğunu təsəvvür etmək çətinlik törətmir. Nukleotidlərin miqdarına və molekul çəkisinə görə dezoksiribonuklein turşuları müxtəlif olur. Elə dezoksibonuklein turşusu var ki, orada cəmi 77 nukleotid olur, elələri də var ki, onlarda nukleotidlərin miqdarı 10 milyonlarla olur. Hesablamışlar ki, bir nukleotidin molekul çəkisi orta hesabla 345-dir. Onda 30000 nukleotiddən ibarət olan DNT-nin molekul çəkisi 10 milyona bərabər olar. 50 mln. mol çəkisinə malik olan DNT-yə də rast gəlinir. Zülalların sintezində iştirak edən istənilən RNT molekulunu kodlaşdıran DNT rayonuna gen deyilir. DNT üzərində on minlərlə gen yerləşir. Odur ki, DNT molekulu zülal molekulundan on min və yüz minlərlə dəfə böyükdür. Beləliklə, DNT molekulu təbiətdə olan molekullardan nəhəngidir və kimyəvi cəhətdən mövcud olan maddələrin heç birinə oxşamır.

Əvvəllər belə güman olunurdu ki, nuklein turşuları tərkibindəki 4 nukleotid bu turşuda ekvimolyar miqdarda iştirak edərək tetranukleotid struktur əmələ gətirir. Lakin sonrakı daha dəqiq tədqiqatlar göstərdi ki, purin və pirimidin əsaslarının nisbətləri müxtəlif DNT-lərdə müxtəlif olur.

Hüceyrənin fərdi inkişafının müəyyən dövründə xüsusən mitoz bölünməsindən öncə hüceyrə tsiklinin S fazasında DNT molekulu ikiləşir yəni replikasiya olunur. Bu zaman DNT molekulunun ikiqat zənciri replikasiya başlanğıcı adlanan nahiyələrdən helikaza fermentinin iştirakı ilə açılmağa başlayır. DNT zənciri açıldıqda boş qalan hər bir zəncir matrisa kimi istifadə olunaraq, komplementarlıq prinsipinə tam uyğun olaraq, DNT-polimerazaların və bir sıra başqa zülalların (və fermentləin) köməyi ilə yeni zəncir yığılır. Belə ki, hər bir adenin qarşısında timin, quanin qarşısında sitozin yığılır. Nəticədə bir DNT molekulu əvəzinə tamamilə əvvəlki nukleotid tərkibinə malik iki “qız DNT” molekulları yaranır. DNT-nin yeni əmələ gəlmiş hər bir molekulunda zəncirin biri əvvəlki molekulundan götürülür, digəri isə yenidən sintez olunur. DNT-nin sintezi fermentativ prosesdir. DNT ancaq nukleotidlərin yerləşməsi ardıcıllığını verir, replikasiya prosesini isə zülal-ferment yerinə yetirir. Fərz edilir ki, ferment elə bir DNT-nin uzun molekulu boyunca onun bir ucundan o birinə doğru sürünür və özündən arxada iki eyni DNT molekulu qoyur. Hüceyrədə xromosomların ikiləşməsinin əsasında DNT-nin ikiləşməsi durur. İkiləşmiş xromosomlar qız hüceyrələrə bölüşməklə DNT üzərindəki irsi informasiyaları da qız hüceyrələrinə daşıyırlar. Elə ona görə də DNT-yə hüceyrənin irsiyyət molekulu, irsiyyət daşıyıcısı deyilir.

DNT-hüceyrədə olan bütün kimyəvi birləşmələrdən bir də onunla fərqlənir ki, DNT-nin hüceyrədə miqdarı həmişə sabit qalır. Hüceyrədə olan molekullar içərisində DNT yeganə molekuldur ki, bütün fərdi inkişaf dövründə normal şəraitdə bir qayda olaraq dəyişilmir (normada qalır).

DNT replikasiyası DNT-nin Uotson Krik modelinə tam müvafiqdir və bu modelə görə DNT-nin fizikikimyəvi və bioloji xüsusiyyətlərini, xüsusən də hüceyrənin bölünməsi və proliferasiyası mexanizmini izah etmək mümkün olmuşdur. Uotson-Krik modelinin əsas xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:

1. Hər DNT molekulu iki uzun antiparalel cütləşmiş polinukleotid zəncirindən ibarət olub, mərkəzi ox ətrafında burulmuş ikiqat spiral əmələ gətirir.

2. Hər bir nukleotid spiralın oxuna perpendikulyar səthdə yerləşir.

3. Zəncirlərdən hər biri digəri ilə hidrogen rabitələri ilə birləşir.

4. Nukleotidlərin birləşməsi yüksək dərəjədə spesifikdir. Belə ki, nukleotidlərin karbohidrat komponentlərinin (hissələri) arasındakı məsafə 11 A⁰ -dir.

5. Zəncirlərdən birinin nukleotidlərinin ardıcıllığı digər zəncirin nukleotidlərinin ardıcıllığını müəyyən edir.

1-ci zəncirdə T, Q, S, T, Q, T, Q, Q, T, A-dirsə 2-ci zəncirdə A, S, Q, A, S, A, S, S, A, T-olmalıdır. Uotson-Krik modeli DNT-nin digər xüsusiyyətlərini də müəyyənləşdirməyə imkan verir. Məsələn, DNT molekulunu qızdırmaq hidrogen rabitələrinin qırılmasına və zəncirlərin ayrılmasına səbəb olur, molekulu tədricən soyutmaqla yenidən komplementar zəncirlər birləşərək ikiqat zənciri əmələ gətirirlər. Əgər molekulu sürətlə soyutsaq komplementar zəncirləri ayrılıqda almaq mümkündür, hətta həmin zəncirlərin digər RNT zənciri ilə hibridini də almaq mümkündür.

Ribonuklein turşuları (RNT). Ribonuklein turşularının bir neçə növü vardır. Onlar molekullarındakı nukleotidlərin miqdarına, molekulun uzunluğuna, molekul çəkisinə və ifa etdikləri vəzifələrinə görə bir-birindən fərqlənirlər. Lakin onlar üçün ümumi olan cəhətlər də vardır. O da ondan ibarətdir ki, bütün ribonuklein turşuları bir qat zəncirdən təşkil olmuşlar. RNT-lər də polimerdirlər. Onların monomerləri nukleotidlərdir. Həmin nukleotidlər DNTdəki nukleotidlərin eynidir. Lakin bir fərq var ki, DNT molekulundakı timin əvəzinə RNT-də timinə çox yaxın birləşmə olan urasil durur. Timin urasildən bir metil qrupunun artıq olması ilə fərqlənir. Beləliklə, timinə metilurasil də demək olar. DNT ilə RNT-də başqa bir fərq də var. O da ondan ibarətdir ki, DNT-də karbohidrat komponenti dezoksiriboza, RNT-də isə ribozadır. Əgər DNT-nin miqdarı həmişə hüceyrədə sabit qalırsa, RNT-nin miqdarı sabit deyil. Zülal sintez edən hüceyrələrdə RNT-nin miqdarı daha çox olur. Fərdi inkişafın müxtəlif mərhələlərində hüceyrədə RNT-nin miqdarı çoxalır, hüceyrə tərəfindən istifadə edilib azalır, yenidən sintez olunub çoxalır və s.

Hüceyrədəki RNT molekullarından biri nəqliyyat RNT-sidir (n-RNT). n-RNT-si molekulu, zülalların sintezində birbaşa iştirak edən ən kiçik RNT-dir. nRNT cəmi 80-100 nukleotiddən əmələ gələn polimer olub, molekul çəkisi 25000-30000-dür. Bu РНТ nüvədə sintez olunub ancaq sitoplazmada fəaliyyət göstərir. Onun funksiyası amin turşularını ribosomlara-zülal sintez olan sahəyə daşımaqdan ibarətdir. Hüceyrədəki ümumi RNT-nin 10%-i n-RNT-si hesabına düşür.

Digər RNT-ribosom RNT-dir (r-RNT). Bu ən iri RNT molekuludur. Bu molekulun tərkibinə 3000-5000 nukleotid daxil olur. Bunlar kifayət qədər iri və ən çox miqdara malik olan RNT-lərdir. 28 S böyük r-RNT-nin təxminən 3000-5000 nukleotid ardıcıllığı uzunluqda olur. Münasib olaraq molekul çəkisi 1-1,5 mln-dir. rRNT ribosomun əsas strukturunu təşkil edir. Hüceyrədəki ümumi RNT-nin 90%-i r-RNT-nin hesabına düşür.

Eukariotlarda r-RNTl-əri 4 tipdə olur, 18S r-RNT ribosomun kiçik subvahidini yaradır, 28S, 5.8S və 5S rRNT-lər isə ribosomun böyük subvahidinin tərkib hissəsini təşkil edirlər. Prokariotlarda, mitoxondridə və xloroplastlarda isə 18S r-RNT-ni 16S r-RNT, 28S rRNT-ni isə 23S r-RNT əvəz edir. 5.8S r-RNT isə prokariotlarda olmur və xloroplastlarda olmur.

Üçüncü növ RNT məlumat RNT-dir (m-RNT). Bu RNT-lər ölçüsünə görə ən böyük RNT-lər olub nukleotidlərinin sayı təxminən 700-dən 100000-ə qədər ola bilir. Ümumi RNT-lərin 0,5-1%-ni təşkil edir. mRNT nüvədə sintez olunub translyasiya (zülal zintezi) üçün sitoplazmaya daşınır. m-RNT-nin funksiyası zülalın strukturu haqqındakı məlumatı DNT-dən ribosoma-zülal sintez olunan sahəyə çatdırmaqdır.

Bundan başqa hüceyrələrdə onlarla müxtəlif tipli kiçik kodlaşdırmayan RNT-lər də olur. Bu RNT-lər nüvədə transkripsiya proseslərinin tənzimlənməsində, pro-m RNT-nin prosessinqində və sitoplazmada zülalların sintezinin müxtəlif səviyyələrdə tənzimlənməsində iştirak edirlər. Bu RNT-lərin ölçüsü 18 nukleotiddən bir neçə yüz nukleotidə qədər dəyişilir.

Hüceyrənin üzvi molekullarından biri də adenizintrifosfat turşusudur (ATF). Kimyəvi təşkilinə görə ATF nukleotidə oxşayır. Hər hansı nukleotiddə olduğu kimi ATF molekulunda azot əsaslarından biri-adenin, pentoza riboza və fosfor turşusu qalığı müşahidə edilir. Lakin fosfor turşusunun pentozaya birləşməsində ATF nukleotiddən kəskin fərqlənir. ATF-də fosfor turşusu 3 molekuladır. Özü də bu molekula çox labildir?. Adenizintrifosfataza fermentinin təsirindən ATF molekulunda fosforla oksigen arasındakı rabitə qırılır və həmin sahəyə su molekulu birləşir.

ATF molekulundan bir molekula fosfor turşusu ayrıldıqda adenizindifosfor (ADF) turşusuna çevrilir, iki molekul fosfor turşusu ayrıldıqda isə o adenizin monofosfor turşusuna (AMF) çevrilir. Hər molekul fosfor turşusunun ayrılması ilə 10000 kkal enerji hasil olur. Buna görə də fosforla oksigen arasındakı rabitə adi rabitə olmayıb enerji ilə zəngin makroergik rabitə adlanır və ~ işarə edilir. ATF molekulunda enerji ilə zəngin iki belə rabitə vardır. Hüceyrədəki ekzoerqik reaksiyaların heç birində bu qədər enerji ayrılmır. Onlardan ən effektlisi 2000-25000 kal/mol enerji verir.

ATF-nin hüceyrədə rolu çox böyükdür. Hücyrədə enerji çevrilməsində o əsas yer tutur. ATF-nin miqdarı hüceyrədə dəyişilsə də, o hüceyrədə müəyyən miqdarda saxlanır. Belə ki, ATF hüceyrədə təxminən 0,02-0,05% (hüceyrənin yaşından və çəkisindən asılı olaraq) olur. ATF parçalananda onun miqdarı hüceyrədə azalanda, hüceyrənin üzvi molekullarının parçalanmasından alınan enerji hesabına o yenidən bərpa olunur. ATF-in sintezi,fermentativ proses olub, mitoxondridlərdə, xloroplastlarda və s. yerinə yetirilir. ATF hüceyrənin universal enerji mənbəyidir. Onun enerjisi DNT-nin replikasiyasına, zülal sintezinə, mayalanmaya, əzələ hərəkətinə, sinir fəaliyyətinə və s. proseslərə sərf edilir.