脱氧核糖核酸

（deoxyribonucleic acid， DNA）脱氧核苷酸的高聚物，是染色体的主要成分。遗传信息的绝大部分贮存在 DNA 分子中。

分布和功能 原核细胞的染色体是一个长 DNA 分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个 DNA 分子。不过它们一般都比原核细胞中的 DNA 分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA 分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和 RNA 结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体 DNA 外，有极少量结构不同的 DNA 存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA 病毒的遗传物质也是 DNA。

结构 DNA 是由许多脱氧核苷酸残基按一定顺序彼此用 3＇，5＇-磷酸二酯键相连构成的长链。大多数 DNA 含有两条这样的长链，也有的 DNA 为单链，如大肠杆菌噬菌体φX174、G4、M13 等。有的 DNA 为环形，有的 DNA 为线形。主要含有腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶 4 种碱基。在某些类型的 DNA 中，5-甲基胞嘧啶可在一定限度内取代胞嘧啶，其中小麦胚 DNA 的 5- 甲基胞嘧啶特别丰富，可达 6 摩尔％。在某些噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶取代了胞嘧啶。40 年代后期，查加夫（E.Chargaff）发现不同物种 DNA 的碱基组成不同，但其中的腺嘌呤数等于其胸腺嘧啶数（A=T），鸟嘌呤数等于胞嘧啶数（G=C），因而嘌呤数之和等于嘧啶数之和。一般用几个层次描绘 DNA 的结构。

一级结构 DNA 的一级结构即是其碱基序列。基因就是 DNA 的一个片段， 基因的遗传信息贮存在其碱基序列中。1975 年美国的吉尔伯特（W.Gilbert） 和英国的桑格（F.Sanger）分别创立了 DNA 一级结构的快速测定方法，他们为此共获 1980 年度诺贝尔化学奖。自那时以后，测定方法又不断得到改进， 已有不少 DNA 的一级结构已确立。如人线粒体环 DNA 含有 16569 个碱基对， λ噬菌体 DNA 含有 48502 个碱基对，水稻叶绿体基因组含 134525 个碱基对， 烟草叶绿体基因组含 155844 个碱基对等。现在美国已计划在 10 至 15 年内将人类 DNA 分子中全部约 30 亿个核苷酸对序列测定出来。

二级结构 1953 年，沃森（Watson）和克里克（Crick）提出 DNA 纤维的基本结构是双螺旋结构，后来这个模型得到科学家们的公认，并用以解释复制、转录等重要的生命过程。经深入研究，发现因湿度和碱基序列等条件不同，DNA 双螺旋可有多种类型，主要分成 A、B 和 Z3 大类，其主要参数差别如下表。

一般认为，B 构型最接近细胞中的 DNA 构象，它与双螺旋模型非常相似。A－DNA 与 RNA 分子中的双螺旋区以及转录时形成的 DNA－RNA 杂交分子构象接近。Z－DNA 以核苷酸二聚体为单元左向缠绕，其主链呈锯齿（Z）形，故名。这种构型适合多核苷酸链的嘌呤嘧啶交替区。1989 年，美国科学家用扫描隧道电镜法直接观察到双螺旋 DNA。

三级结构 DNA 分子很长，在细胞中扭曲折叠成

双螺旋 DNA 的类型

复杂的三级结构。超螺旋是三级结构最常见的形式。双螺旋环 DNA 总是扭曲成这种形式。如在其双链分子的一条链上打开一个缺口（开环 DNA），任其自由旋转以释放多余的张力，便可变成松弛态（松环 DNA）。如两端固定， 线形 DNA 也可形成超螺旋结构，如核小体中的 DNA。

性质 DNA 最主要的性质就是在一些物理化学的因素影响下发生变性。DNA 的变性因素有高温、酸、碱及某些变性剂（如尿素）等。变性时，有规律的双螺旋结构松散变成无规律的单链线团，同时发生粘度下降，紫外吸收值上升，生物活性丧失等变化。可利用这些变化来判断 DNA 是否变性。DNA 水溶液加热变性后，如缓慢冷却（叫做退火），所产生的单链相遇时可再恢复成双螺旋结构。这个变性的逆过程称做复性。具有互补序列的异源 DNA， 甚至 DNA 和 RNA 也可形成双链杂交分子，而且互补序列越多，越易生成杂交分子。分子杂交技术就是根据这个原理创立的。D－2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色，可利用这个颜色反应测定 DNA。