DNA的结构,复杂而精密,可以细分为四个层次:一级、二级、三级和四级结构。一级结构,由脱氧核糖核苷酸组成,这些基本单元通过磷酸二酯键串联,其排列顺序决定了DNA的独特性。每个核苷酸包含含氮碱基(A、T、C、G)、五碳糖(脱氧核糖)和磷酸根。碱基的种类和比例在同物种个体间保持一致,但不同物种间有差异,遵循Chargaff法则,即A=T、C=G的互补配对原则。
二级结构是指双螺旋,两条反向平行的DNA链盘绕形成,分为右手型(如A-DNA、B-DNA)和左手型(如Z-DNA)。沃森和克里克的双螺旋结构,即B型DNA,是最常见的,主要存在于细胞中。单链DNA则常见于原核生物,如大肠杆菌噬菌体,有些DNA呈环形或线形,碱基间的氢键形成螺旋状结构。
三级结构涉及单链和双链间的相互作用,如H-DNA或R-环,形成三链或四链结构,以及超螺旋结构,这是在DNA分子扭曲以抵消张力时产生的。四级结构则涉及核酸在细胞内的反式作用,例如核糖体和剪接体,以及DNA的拓扑结构,包括正超螺旋和负超螺旋,它们在特定条件下可以相互转化。
总之,DNA的结构层次丰富,从基本的碱基序列到复杂的超螺旋和拓扑结构,这些都对生物体的生命活动起着至关重要的作用。