A DNS kettős spirál

a DNS két egymás melletti láncból (“szálakból”) áll, amelyek kettős spirál alakjába vannak csavarva. A két nukleotidszálat az egyes szálak bázisai közötti gyenge asszociációk tartják össze, olyan szerkezetet alkotva, mint egy csigalépcső (2-2.ábra). Abackbone minden szál egy ismétlődő foszfát-dezoxiribóz cukor polimer. Acukor-foszfát kötéseket ebben a gerincben foszfodiészterkötéseknek nevezzük. A foszfodiészter kötések kötése a cukorcsoportokhozfontos a nukleotidlánc szervezésének módjának leírásában.Vegye figyelembe, hogy a cukorcsoportok szénatomjai 1-től 5-ig vannak számozva. A foszfodiészter kötés egyik része a foszfát és a dioxiribóz 5′ szénatomja között van, a másik pedig a foszfát és a 3′ szénatomszámú dioxiribóz között. Így minden egyes cukor-foszfát gerincről azt mondják, hogy 5 ‘-3 ‘ polaritással rendelkezik, és ennek a polaritásnak a megértése elengedhetetlen annak megértéséhez, hogy a DN hogyan tölti be szerepét. A kettős szálú DNS-molekulában a két gerinc vanellenkező vagy párhuzamos orientációban,amint azt a 2-2. Az egyik sáv 5′ 6′ – ra van irányítva; a másik szál, bár 5’ 3 ‘- ra van irányítva, az ellenkező irányba halad, vagy más szempontból nézve 3′ 5’ – re.

a bázisok az egyes dezoxiribózcukor 1′ szénatomjához kapcsolódnak az egyes szálak hátsó csontjában. Az egyes szálakból származó bázispárok közötti kölcsönhatások tartjáka DNS-molekula két szálát együtt. A DNS bázisai kölcsönhatásba lépnek egy nagyon egyszerű szabály szerint, nevezetesen, hogy a bázispároknak csak két típusa van: A·T és G·C. A két bázispár bázisai állítólag kiegészítik egymást. Ez azt jelenti, hogy a lépcsőzetes kettős szálú DNS-molekula bármely “lépésénél” az egyetlen bázis-bázis asszociáció, amely a két szál között létezhet anélkül, hogy a kettős szálú Dnamolekulát lényegesen torzítaná, A·T és G·C.

az a T-vel és G C-vel való asszociációja hidrogénkötéseken keresztül történik.A következő példa egy hidrogénkötésre:

az NH2-csoport minden hidrogénatomja kissé pozitív ( ++ +), mert a nitrogénatom hajlamos vonzani az N–H kötésben részt vevő elektronokat, ezáltal a hidrogénatom kissé hiányzik az elektronokból. Az oxigénatomnak hat nem kötött elektronja van a külső héjában, ami miattenyhén negatív (6 -). Hidrogénkötés alakul ki egy enyhén pozitív H és egy enyhén negatív atom között—ebben a példában O. A hidrogénkötésekelég gyenge (a kovalens kötés erejének csak körülbelül 3 százaléka), de eza gyengeség (amint látni fogjuk) fontos a DNS-molekula öröklődésben betöltött szerepe szempontjából.Egy további fontos kémiai tény: a hidrogénkötés sokkal erősebb, ha aa részt vevő atomok “egymásra mutatnak” (vagyis ha kötéseik nem igazodnak egymáshoz), amint azt a vázlat mutatja.

vegye figyelembe, hogy mivel a G·C párnak három hidrogénkötése van, míg az A·T párnak csak kettő van, az ember azt jósolja, hogy a sok G·C párt tartalmazó DNS stabilabb lesz, mint a sok A·T párt tartalmazó DNS. Valójában ez a jóslatmegerősítve. A hő hatására a DNS kettős hélix két szála elválik (a DNS-olvadásnak vagy Dnadenaturációnak nevezett folyamat); kimutatható, hogy a magasabb G+C tartalmú DNS-ek magasabb hőmérsékletet igényelnek az olvadáshoz.

bár a hidrogénkötések külön-külön gyengék, a Dnamolekula két szálát viszonylag stabilan tartják össze, mivel ezeknek a kötéseknek óriási száma van. Fontos, hogy a szálak összekapcsolódjanakilyen gyenge kölcsönhatásokon keresztül, mivel a Dnareplikáció és az RNS-be történő transzkripció során el kell választani őket.

a két párosított nukleotidszál automatikusan kettős helikális konfigurációt feltételez (2-3.ábra), főleg a bázispárok kölcsönhatása révén. Az alappárok, amelyek sík síkszerkezetek, egymásra rakódnak a kettős spirál közepén.A halmozás (2-3C ábra) növeli a DNS-molekula stabilitását azáltal, hogy kizárja a vízmolekulákat a bázispárok közötti térből. A legstabilabb forma, amely az alapgyűjtésből származikegy kettős spirál, két különböző méretű hornyokkal, amelyek spirálban futnak.Ezek a fő horony és a kisebb horony, amely látható themodels. A nukleotidok egyetlen szálának nincs spirális szerkezete; a DNS helikális alakja teljes mértékben a bázisok párosításától és egymásra rakásától függ.