DNA的空间结构(spatialstructure)

构成DNA的所有原子在三维空间的相对位置关系。

DNA的空间结构又分为二级结构(secondarystructure)和高级结构。

一、DNA的二级结构是双螺旋结构

（一）DNA双螺旋结构模型要点

1.DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成 

两条多聚核苷酸链在空间的走向呈反向平行(anti-parallel)。两条链中一条链的5¢→3¢方向是自上而下，而另一条链的5¢→3¢方向是自下而上。两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-handed)的结构。双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。

2.核糖与磷酸位于外侧 

脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。

双螺旋结构的表面形成了一个大沟(major groove)和一个小沟(minor groove)。 

3. DNA双链之间形成了互补碱基对

碱基配对关系称为互补碱基对(complementary base pair)。

DNA的两条链则互为互补链(complementary strand)。

碱基对平面与螺旋轴垂直。

4. 碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定 

相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的碱基堆积力(base stacking interaction)。

碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着DNA结构的稳定。

（二）DNA双螺旋结构的多样性

（三）DNA的多链结构

在酸性的溶液中，胞嘧啶的N-3原子被质子化，可与鸟嘌呤的N-7原子形成氢键；同时，胞嘧啶的N-4的氢原子也可与鸟嘌呤的O-6形成氢键，这种氢键被称为Hoogsteen氢键。 

Hoogsteen氢键，不破坏Watson-Crick氢键，由此形成了C+GC的三链结构(triplex)。

二、DNA的高级结构是超螺旋结构

超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。

（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构

原核生物DNA多为环状的双螺旋分子，以负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。

（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构

在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体(chromosome)。

DNA染色质呈现出的串珠样结构。染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。

三、DNA是遗传信息的物质基础

DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。