DNA 分子的结构主体是反向平行的右手双螺旋结构,由沃森和克里克建立经典模型,DNA 分子基本单位是脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸由脱氧核糖、磷酸、含氮碱基三部分组成,四种碱基分别是腺嘌呤 A、鸟嘌呤 G、胞嘧啶 C、胸腺嘧啶 T,脱氧核苷酸之间依靠磷酸二酯键连接成长链,两条长链互相缠绕形成双螺旋,碱基在内侧按照互补配对原则结合,A 和 T 配对形成 2 个氢键,G 和 C 配对形成 3 个氢键,DNA 分子结构分为一级结构、二级结构、三级结构,中学和基础生化考试重点考察二级双螺旋结构,很多同学容易记错链的方向,双螺旋两条链不是同向,是反向平行,一条链走向 5'→3',另一条链是 3'→5',骨架在外侧,碱基在内侧,这是高频考点。
结构层次对照表
| 结构层次 | 名称 | 核心要点 |
|---|---|---|
| 一级结构 | 脱氧核苷酸排列顺序 | 核苷酸通过磷酸二酯键相连,碱基排列顺序储存遗传信息 |
| 二级结构 | B 型右手双螺旋 | 反向平行双螺旋,碱基互补配对 |
| 三级结构 | 超螺旋与核小体 | 原核为环状超螺旋,真核 DNA 缠绕组蛋白形成核小体 |
二级双螺旋关键参数
第一 螺旋直径约 2nm,每圈螺旋包含 10 个碱基对,螺距约 3.4nm
第二 外侧主链:脱氧核糖和磷酸交替连接,构成骨架
第三 内侧:碱基对,遵循 A=T,G≡C 碱基互补配对
第四 稳定作用力:横向依靠碱基之间氢键,纵向依靠碱基堆积力
第五 GC 碱基对氢键数量更多,GC 占比越高,DNA 分子结构稳定性越强
真核与原核 DNA 分子结构差异
真核生物:核内 DNA 是线性双链,结合组蛋白,折叠压缩成染色质、染色体
原核生物:DNA 大多是环状双链,没有组蛋白,形成超螺旋结构
高频易错点
第一 易错:两条链同向平行,正确:DNA 分子双链反向平行
第二 易错:碱基在外侧,正确:脱氧核糖磷酸骨架在外,碱基在内侧
第三 易错:DNA 含有尿嘧啶 U,正确:DNA 是胸腺嘧啶 T,U 属于 RNA
第四 易错:氢键断裂代表一级结构破坏,正确:氢键断裂只是变性,磷酸二酯键仍然完整
拓展补充
除了经典 B 型右手双螺旋,还存在 A 型、Z 型左手螺旋等特殊构型,但是基础教材默认指 B 型右手双螺旋。
【常见问题】
问题 1 DNA 分子的结构碱基配对是什么规则
回答 1 DNA 分子的结构严格遵循碱基互补配对,DNA 分子的结构中 A 与 T 配对,G 与 C 配对,A-T 之间 2 个氢键,G-C 之间 3 个氢键。
问题 2 DNA 分子的结构主链由什么构成
回答 1 DNA 分子的结构外侧主链是脱氧核糖和磷酸交替连接,DNA 分子的结构碱基位于双螺旋内侧。
问题 3 DNA 分子的结构两条链是同向吗
回答 1 DNA 分子的结构两条链是反向平行,一条链方向 5' 到 3',另一条链方向 3' 到 5',不是同向平行。
【免责申明】
本文 DNA 分子的结构内容属于教材知识点科普,适合生物考试学习参考,专业进阶内容请查阅生物化学原版教材。


