核酸双螺旋

在分子生物学中，术语双螺旋是指由双链核酸分子（如 DNA）形成的结构。 核酸复合物的双螺旋结构是其二级结构的结果，是决定其三级结构的基本组成部分。

核酸的 DNA 双螺旋生物聚合物由碱基配对在一起的核苷酸结合在一起。 在自然界中最常见的双螺旋结构 B-DNA 中，双螺旋呈右旋，每圈约有 10-10.5 个碱基对。 DNA的双螺旋结构包含一个大沟和一个小沟。 在 B-DNA 中，大沟比小沟宽。 由于大沟和小沟的宽度不同，许多与 B-DNA 结合的蛋白质通过较宽的大沟进行结合。

DNA 结构是双螺旋结构的认识阐明了生物体中遗传信息存储和复制的碱基配对机制，被广泛认为是 20 世纪最重要的科学发现之一。

杂交是互补碱基对结合形成双螺旋的过程。 熔化是双螺旋链之间的相互作用被破坏，从而分离两条核酸链的过程。 这些键很弱，很容易通过温和加热、酶或机械力分离。 熔解优先发生在核酸的某些点。 富含T和A的区域比富含C和G的区域更容易熔化。 一些碱基步骤（对）也容易受到 DNA 熔解的影响，例如 T A 和 T G。这些机械特征反映在许多基因的起始处使用序列（例如 TATA）来帮助 RNA 聚合酶熔解 DNA 进行转录。

聚合酶链式反应 (PCR) 中使用的通过温和加热进行链分离很简单，前提是分子少于约 10,000 个碱基对（10 千碱基对，或 10 kbp）。 DNA 链的缠绕使得长片段难以分离。 细胞通过允许其 DNA 熔解酶（解旋酶）与拓扑异构酶同时工作来避免这个问题，拓扑异构酶可以化学切割其中一条链的磷酸盐主链，使其可以围绕另一条链旋转。 解旋酶解开链以促进序列读取酶（如 DNA 聚合酶）的前进。

碱基或碱基对台阶的几何形状可以用 6 个坐标来表征：移动、滑动、上升、倾斜、滚动和扭曲。 这些值精确地定义了核酸分子中每个碱基或碱基对相对于其前身沿螺旋轴的空间位置和方向。 它们共同表征了分子的螺旋结构。 在正常结构被破坏的 DNA 或 RNA 区域，这些值的变化可以用来描述这种破坏。

对于相对于其前身考虑的每个碱基对，需要考虑以下碱基对几何结构：

• 剪切
• 拉伸
• 交错
• 扣子
• 螺旋桨：同一碱基对中一个碱基相对于另一个碱基的旋转。
• 开场
• 移位：沿碱基对平面中垂直于xxx平面的轴的位移，从小沟指向大沟。
• 滑动：沿碱基对平面中的轴从一条链指向另一条链的位移。

• 上升：沿螺旋轴的位移。
• 倾斜：围绕移位轴旋转。
• Roll：绕滑动轴旋转。
• Twist：绕上升轴旋转。
• x-位移
• y 位移
• 倾向
• 螺距：螺旋线每转一整圈的高度。

上升和扭曲决定了螺旋的旋向和螺距。 相比之下，其他坐标可以为零。 滑动和移位在 B-DNA 中通常很小，但在 A- 和 Z-DNA 中很大。 滚动和倾斜使连续的碱基对不那么平行，并且通常很小。