Deoksiribonukleinska kislina (DNA), v nemščini znana tudi kot DNA, je biomolekula (biološko aktivne spojine oz. molekule najdemo v živih bitjih) z lastnostjo prenašanja genov in njihovih podedovanih lastnosti. Najdemo ga v vseh organiziranih entitetah s sposobnostmi presnove, razmnoževanja, razdražljivosti, rasti in evolucije, pa tudi pri nekaterih vrstah virusi. Struktura DNK je v obliki dvojne vijačnice (neke vrste vijačnice, v kateri pa se motiv navijanja pojavi dvakrat). Dvojni vijačnici dve verigi DNA krožita vzporedno drug z drugim. Ti dve verigi DNA imenujemo polinukleotidi, ker sta sestavljeni iz tako imenovanih nukleotidov. Sestavni deli nukleotida so ena od štirih dušikovih nukleotidov baze, ki so bodisi adenin, citozin, gvanin ali timin, pogosto okrajšani z začetnimi črkami. Nukleotidi so poleg tega sestavljeni iz ogljikovih hidratov deoksiriboze in a fosfat ostanek. Z molekularno vezjo se nukleotidi med seboj povezujejo izmenično sladkorja-fosfat veriga. Po načelu dvojne vijačnice adenozin (nukleozid, ki ima nukleinsko bazo adenin) vedno tvori a vodik vez na timidin (nukleozid, ki ima nukleinsko osnovo timin). Gvanozin (nukleozid z nukleinsko bazo gvanin) pa tvori a vodik vez na citidin (nukleozid z nukleinsko bazo citozin). DNA se je sposobna samoobnavljati, kar imenujemo replikacija DNA. V tem procesu sta obe verigi DNA ločeni drug od drugega. To katalizira encim helikaza in DNA, ki jo je treba dopolniti iz ustrezne verige, je na novo ustvarjena (sinteza DNA). Za ta proces je odgovoren encim iz skupine DNA polimeraze, pa tudi RNA primer, ki služi kot izhodišče za polimerazo. Ta postopek je bistvenega pomena, zlasti med delitvijo celic. V nekaterih primerih lahko pride do poškodbe DNK. To povzročajo tako imenovani mutageni, ki so kemičnega (npr. Rentgenskega ali ultravijoličnega žarka) ali fizičnega izvora. Oni vodi spremembam zaporedja DNA. Glede na mutagene se pojavijo različne oblike poškodb DNK. Največ škode povzročajo oksidacije, ki vključujejo proste radikale oz vodik peroksidi. Te lahko povzročijo škodljive spremembe baz (spremembe nukleinske baze), lahko pa tudi veliko nevarnejše in pogostejše rak-povzročajo točkovne mutacije, kot so izbrisi (izguba zaporedja DNA) ali celo vstavitve (nov dobiček enega ali več baznih parov znotraj zaporedja DNA), pa tudi kromosomske translokacije (kromosomska nenormalnost, ki jo povzroči preureditev).
Mitohondrijska DNA
Notranjost mitohondriji je mitohondrijska DNA, imenovana tudi mtDNA ali mDNA, ki je dvoverižna kot DNA, vendar zaprta v obroč. The mitohondriji regenerirajo energijsko bogato molekulo adenozin trifosfat (univerzalni in takoj na voljo energijski nosilec v celicah in pomemben regulator procesov pridobivanja energije) preko dihalne verige. Poleg tega izpolnjujejo bistvene naloge za celico. Mitohondrijska DNA vsebuje le 37 genov, od katerih jih 13 kodira beljakovin lokaliziran na dihalni verigi. Preostanek se transkribira v tRNA in rRNA, ki omogočata kodiranje 13 omenjenih genov. MtDNA je izključno materinsko podedovana, torej od matere. Mitohondrijska DNA obstaja tako pri rastlinah kot pri živalih. Je evolucijskega izvora in izvira iz krožnih genoma bakterije.
Evolucijska zgodovina
Leta 1869 je Friedrich Miescher, zdravnik iz Švice, izoliral mikroskopsko snov iz a pus ekstrakt, ki je prišel iz jedra limfocita. Temu je rekel nuklein. Leta 1878 je nemški biokemik iz nukleina izoliral nukleinsko kislino in kasneje njene štiri nukleinske baze. Leta 1919 je litovski biokemik Phoebus Levene odkril sladkorja deoksiriboza in fosfat ostanek DNA. Leta 1937 je William Astbury prvič z rentgenskimi žarki vizualiziral pravilno strukturo DNA. Dejstvo, da ima DNK pomembno vlogo pri dednosti, sta leta 1952 potrdila genetika Alfred Day Hershey in Martha Chase na podlagi odkritja, da je DNK genetski material. Leto kasneje je James Watson skupaj s Francisom Crickom v reviji Nature predstavil tisto, kar danes velja za prvi pravilni model dvojne vijačnice strukture DNA, pri čemer so temelji njihovega molekularnega modela dvojne vijačnice izhajali Rentgen maja 1952 posnela Rosalind Franklin.
