DNA双螺旋结构具有以下几个重要特点:
首先是两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴形成右手双螺旋结构。一条链的走向是5’-3’,另一条链则是3’-5’,这种反向平行的排列方式使得两条链之间的碱基能够以特定的方式相互配对。
碱基位于双螺旋的内侧,磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键相连形成DNA的骨架,而碱基则像阶梯的踏板一样排列在内侧。碱基之间通过氢键相互配对,其中腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)之间形成两个氢键,鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)之间形成三个氢键。这种碱基互补配对的原则是DNA结构和功能的基础,它保证了DNA复制和遗传信息传递的准确性。
双螺旋的直径约为2nm,每旋转一周包含约10个碱基对,螺距约为3.4nm。双螺旋表面存在着两条凹槽,分别称为大沟和小沟,这些沟对于一些蛋白质与DNA的特异性结合具有重要意义,许多调控蛋白可以通过与大沟或小沟中的碱基相互作用来调节基因的表达。
DNA双螺旋结构具有相对的稳定性。除了碱基对之间的氢键外,碱基堆积力也对双螺旋的稳定性起到重要作用。碱基堆积力是指相邻碱基对之间的疏水相互作用和范德华力,它使得碱基紧密堆积在一起,维持了双螺旋的结构。此外,溶液中的阳离子如镁离子等也可以中和磷酸基团的负电荷,减少链间的静电排斥,有助于稳定双螺旋结构。
DNA双螺旋结构的这些特点决定了它在遗传信息的储存、复制和传递等生命过程中发挥着至关重要的作用。它为我们理解生物的遗传现象和生命活动的本质提供了基础,是现代生物学和分子生物学的核心内容之一。