DNA双螺旋 - DNA Double Helix

DNA双螺旋结构交互式3D可视化 - 碱基配对、氢键和热变性

3D双螺旋结构

糖-磷酸骨架、碱基对、氢键、大沟小沟

螺旋直径: 2.0 nm
螺距: 3.4 nm/turn
碱基对: 20
GC含量: 50%
熔解温度 T_m: 85.0°C

图例

糖-磷酸骨架
腺嘌呤 (A)
胸腺嘧啶 (T)
鸟嘌呤 (G)
胞嘧啶 (C)
2个氢键 (A-T)
3个氢键 (G-C)

DNA熔解曲线

单链DNA比例 vs 温度

当前温度: 25.0°C
变性比例: 0.0%

DNA序列

5'到3'方向，显示碱基对

5' → 3' 链:
3' ← 5' 链:

DNA参数

结构

温度与变性

显示选项

DNA序列

DNA结构公式

碱基配对: A-T (2 H-bonds), G-C (3 H-bonds)
熔解温度: T_m = 69.3 + 0.41×(%GC) - 650/length
螺旋尺寸: Diameter: 2.0 nm, Pitch: 3.4 nm/turn
链方向: Antiparallel: 5'→3' opposite 3'←5'

什么是DNA双螺旋？

DNA双螺旋是脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构，由两条互补链相互缠绕成螺旋状。每条链由糖-磷酸骨架和附着在上面的含氮碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶）组成。两条链通过互补碱基对之间的氢键连接在一起：A与T配对（2个氢键），G与C配对（3个氢键）。

双螺旋结构

DNA双螺旋直径为2.0 nm，沿轴线每3.4 nm完成一整圈，每圈约含10个碱基对。糖-磷酸骨架形成外部框架，而含氮碱基在内部堆积，垂直于螺旋轴。这种排列形成了两个沟槽：大沟（宽）和小沟（窄），对蛋白质结合很重要。两条链以相反方向延伸（反向平行）：一条链为5'→3'，互补链为3'→5'。

碱基配对与氢键

互补碱基配对是DNA结构和功能的基础。腺嘌呤(A)总是与胸腺嘧啶(T)通过两个氢键配对，而鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)通过三个氢键配对。这种特异性配对确保DNA复制和转录的准确性。由于具有三个氢键，G-C对比A-T对热稳定性更高，使得GC富集的DNA序列具有更高的熔解温度。

DNA变性与熔解

当DNA被加热时，碱基对之间的氢键断裂，导致双螺旋分离成单链。这个过程称为变性或熔解。熔解温度(T_m)是一半DNA变性时的温度。T_m取决于DNA长度和GC含量：更长的DNA和更高的GC含量导致更高的T_m，因为需要断裂更多的氢键。这个过程是可逆的；当冷却时，互补链可以重新退火形成双螺旋。

DNA复制

DNA复制是半保留的：当双螺旋解旋时，每条亲本链作为合成新互补链的模板。这产生两个子代DNA分子，每个都含有一条原始（亲本）链和一条新合成的链。DNA链的反向平行性质对复制至关重要，前导链连续合成，后随链不连续地合成为冈崎片段。

应用