去氧核糖核酸

DNA（Deoxyribonucleic acid，去氧核糖核酸），又称脱氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，也是组成基因的材料。有时被称为“遗传微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子代中，从而完成性状的传播。

DNA的结构目前一般划分为一级结构、二级结构、三级结构、四级结构四个阶段。

DNA的一级结构是指构成核酸的四种基本组成单位——脱氧核糖核苷酸，通过3',5'-磷酸二酯键彼此连接起来的线形多聚体，以及其基本单位——脱氧核糖核苷酸的排列顺序。

每一种脱氧核糖核苷酸由三个部分组成：一分子含氮碱基+一分子五碳糖（脱氧核糖）+一分子磷酸根。核酸的含氮碱基又分为四类：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。DNA的四种含氮碱基组成具有物种特异性，即四种含氮碱基的比例在同物种不同个体间是一致的，但在不同物种间则有差异。DNA的四种含氮碱基比例具有奇特的规律性，每一种生物体DNA中 A=T, C=G，此即查加夫（Chargaff）法则。

DNA的二级结构是指两条脱氧多核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。DNA的二级结构分为两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA、B-DNA、C-DNA、D-DNA等；另一类是左手双螺旋，如Z-DNA。詹姆斯·沃森与佛朗西斯·克里克所发现的双螺旋，是称为B型的水结合型DNA，在细胞中最为常见。也有的DNA为单链，一般见于原核生物，如大肠杆菌噬菌体φX174、G4、M13等。有的DNA为环形，有的为线形。

DNA的三级结构是指DNA中单链与双链、双链之间的相互作用形成的三链或四链结构，如H-DNA或R-环等三级结构。

核酸以反式作用存在（如核糖体、剪接体），这可看作是核酸的四级水平的结构。

此外，DNA的拓扑结构也是DNA存在的一种形式。DNA的拓扑结构是指在DNA双螺旋的基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构。超螺旋结构是拓扑结构的主要形式，可以分为正超螺旋和负超螺旋两类，在相应条件下可以相互转变。

在双螺旋的DNA中，分子链是由互补的核苷酸配对组成的，两条链依靠氢键结合在一起。由于氢键键数的限制，DNA的碱基排列配对方式只能是A对T（两个氢键）或C对G（三个氢键）。因此，一条链的碱基序列就决定了另一条的碱基序列，因为每一条链的碱基对和另一条链的碱基对都必须是互补的。在DNA复制时，当DNA双螺旋被展开时，每一条链都用作一个模板，通过互补的原则补齐另外的一条链，即半保留复制。

分子链的开口部分称为3'端，而结尾部分称为5'端，这些数字表示脱氧核糖中的碳原子编号。

DNA是大分子高分子聚合物，DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双链间的氢键断裂，双螺旋结构解开。

早在19世纪，人们就发现了核苷酸的化学成分。1944年，奥斯瓦德·西奥多·艾弗里通过肺炎链球菌转化实验证明了DNA携带有遗传信息，并认为DNA可能就是遗传物质。

詹姆斯·沃森和佛朗西斯·克里克发表了《脱氧核糖核酸的结构》的论文，提出了双螺旋模型。1957年进一步的研究揭示了DNA制造蛋白质的原理，分子生物学由此诞生。

1962年，沃森、威尔金斯、克里克赢得诺贝尔医学奖。1988年，沃森被任命为人类基因组计划（HGP）的负责人。

DNA作为遗传信息的载体，其结构和功能是分子生物学的核心。从一级序列到高级结构，DNA的复杂性确保了遗传信息的稳定传递和表达。对DNA的深入研究不仅揭示了生命本质，也推动了基因工程、医学诊断和生物技术的发展。

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