DNA分子的稳定性主要由三种化学键维持:互补碱基之间的氢键、磷酸残基上的负电荷可与介质中的阳离子之间形成离子键和碱基之间的碱基堆集力,此外DNA分子的双螺旋结构就是其稳定性原因之一。
DNA分子基本单位:
DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成(右图)。由于构成DNA的含氮碱基有四种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C),因而脱氧核苷酸也有四种,它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
DNA分子结构特点:
1、稳定性:规则的双螺旋结构使其结构相对稳定,一般不易改变。
2、多样性:虽然构成DNA的碱基只有四种,但由于构成每个DNA分子的碱基对数、碱基种类及排列顺序多样,可形成多种多样的DNA分子。
3、特异性:对一个具体的DNA分子而言,其碱基对特定的排列顺序可使其携带特定的遗传信息,决定该DNA分子的特异性。
维持DNA双螺旋结构稳定性的主要因素有:碱基堆积力、氢键、离子键、范德华力。
DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。维持这种稳定性的主要因素包括两条DNA链之间碱基配对形成的氢键和碱基堆积力。
另外,存在于DNA分子中的一些弱键在维持双螺旋结构的稳定性上也起一定的作用,即磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子间形成的离子键及范德华力。改变介质条件和环境温度,也将影响双螺旋的稳定性。
主链由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。主链有二条,它们似“麻花状”绕一共同轴心以右手方向盘旋, 相互平行而走向相反形成双螺旋构型。
主链处于螺旋的外则,这正好解释了由糖和磷酸构成的主链的亲水性。DNA外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的骨架。所谓双螺旋就是针对二条主链的形状而言的。
从立体化学的角度看,只有嘌呤与嘧啶间配对才能满足螺旋对于碱基对空间的要求, 而这二种碱基对的几何大小又十分相近,具备了形成氢键的适宜键长和键角条件。
每对碱基处于各自自身的平面上,但螺旋周期内的各碱基对平面的取向均不同。碱基对具有二次旋转对称性的特征,即碱基旋转180°并不影响双螺旋的对称性。
参考资料来源:百度百科——DNA双螺旋结构
维持dna双螺旋结构稳定的主要作用力是两条多核苷酸链间的互补碱基对之间的氢键作用。螺旋中碱基对疏水的芳香环堆积所产生的疏水作用力。上下相邻的芳香环的电子的相互作用即碱基堆积力。这是一种最主要的作用力。
磷酸基团的氧原子带负电荷,与细胞中的碱性组蛋白,亚精胺以及Mg2+等阳离子化合物结合所形成的离子键,从而抵消负电荷之间的排斥作用。
双螺旋结构的优势
dna双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。维持这种稳定性的主要因素包括两条dna链之间碱基配对形成的氢键和碱基堆积力。另外,存在于dna分子中的一些弱键在维持双螺旋结构的稳定性上也起一定的作用,即磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子间形成的离子键及范德华力。
改变介质条件和环境温度,也将影响双螺旋的稳定性。DNA双螺旋结构十分稳定,稳定的因素。碱基堆积力是主要的稳定因素,因为各个碱基堆积在一起,产生碱基间的范德华引力,使得两条脱氧多核苷酸链成螺旋开稳定结构。
碱基堆积力是由于芳香族碱基的π电子之间相互作用而引起的DNA分子中碱基层层堆积,在DNA分子内部形成了一个疏水核心,核心内几乎没有游离水分子,所以使互补的碱基之间形成氢键。

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