核酸结构

核酸结构（英语：Nucleic acid structure）是指如DNA与RNA的核酸生物分子结构（英语：Biomolecular structure）。从化学角度上讲，DNA与RNA是非常相似的。DNA与RNA的结构常分为四个不同水平：一级、二级、三级及四级。

能够直接计算出DNA机械性质的实验技术相对较新，且要在溶液中进行高解析度观察也较困难，不过科学家仍然解出了许多关于DNA机械性质的数据。关于DNA机械性质的研究，包括不同型态的DNA双螺旋、DNA超螺旋、非螺旋型态、碱基配对键结、熔点等。

一级结构

主条目：核酸序列

一级结构是由通过磷酸二酯键连接在一起的核苷酸的线性序列。它是核苷酸的这种线性序列组成DNA或RNA的一级结构。核苷酸由3个组成部分组成：

1. 含氮基
   1. 腺嘌呤
   2. 鸟嘌呤
   3. 胞嘧啶
   4. 胸腺嘧啶（仅存在于DNA中）
   5. 尿嘧啶（仅存在于RNA中）
2. 被称为脱氧核糖（在DNA中发现）和核糖（在RNA中发现）的5碳糖。
3. 一个或多个磷酸基^[1]。

二级结构

主条目：核酸二级结构

二级结构是碱基之间的相互作用集合，即链的哪些部分彼此结合。 在DNA双螺旋中，两条DNA链通过氢键连在一起。 一条链碱基上的核苷酸与另一条链上的核苷酸成对配对。 二级结构负责核酸所承受的形状。DNA中的碱基被分类为嘌呤和嘧啶。嘌呤是腺嘌呤和鸟嘌呤。嘌呤由双环结构，含氮的六元环和五元环组成。嘧啶是胞嘧啶和胸腺嘧啶。它有一个单一的环状结构，有一个含氮六元环。嘌呤碱基总是与嘧啶碱基（鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C），与腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）或尿嘧啶（U））配对。DNA的二级结构主要通过彼此缠绕的两条多核苷酸链的碱基对来确定，以形成双股螺旋。

三级结构

主条目：核酸三级结构

三级结构是指原子在三维空间中的位置，考虑到几何和位阻效应空间限制。 它比二级结构更高一级，其中发生线性聚合物的大规模折叠，并且整个链条被折叠成特定的三维形状。DNA的结构形式有4个不同区域。

1. 手性 - 右手性或左手性
2. 螺旋匝的长度
3. 每匝碱基对数
4. 主凹槽与次凹槽之间的尺寸差异

DNA的双股螺旋空间的三级排列包括B-DNA，A-DNA和Z-DNA。

四级结构

主条目：核酸四级结构

核酸的四级结构与蛋白质四级结构相似。 虽然一些概念不完全相同，但四级结构是指较高级别的核酸组织。 此外，它是指核酸与其他分子的相互作用。 核酸的较高级组织的最常见形式以染色质的形式出现，这导致其与小蛋白质组蛋白的相互作用。 此外，四元结构是指核糖体或剪接体中分离的RNA单元之间的相互作用^[2]。

DNA螺旋几何

据信在自然界中发现了至少三种DNA构象，即A-DNA，B-DNA和Z-DNA。

A-、B-与Z-DNA的结构。

A-、B-与Z-DNA的螺旋轴

三种主要DNA型态的结构特色

几何学特性	A-DNA	B-DNA	Z-DNA
螺旋方向	向右	向右	向左
重复单位	1 bp	1 bp	2 bp
每单位转角	33.6°	35.9°	60°/2bp
平均旋转一周所用单位数	10.7	10.0	12
Inclination of bp to axis	+19°	-1.2°	-9°
轴向每单位位移	2.3 Å	3.32 Å	3.8 Å
每旋转一周位移	24.6 Å	33.2 Å	45.6 Å
Mean propeller twist	+18°	+16°	0°
糖基角	anti	anti	C: anti, G: syn
Sugar pucker	C3'-endo	C2'-endo	C: C2'-endo, G: C3'-endo
直径	25.5 Å	23.7 Å	18.4 Å

参看

• 分子与细胞生物学主题

• 生物分子结构（英语：Biomolecular structure）
• 核酸双螺旋
• 基因结构（英语：Gene structure）
• DNA纳米技术
• 核酸设计（英语：Nucleic acid design）
• 核酸热力学
• DNA超螺旋
• 蛋白质结构

参考文献

1. Krieger M, Scott MP, Matsudaira PT, Lodish HF, Darnell JE, Lawrence Z, Kaiser C, Berk A. Section 4.1: Structure of Nucleic Acids. Molecular cell biology. New York: W.H. Freeman and CO. 2004 [2017-03-22]. ISBN 0-7167-4366-3. （原始内容存档于2019-09-24）.
2. Strucual Biochemistry/Nucleic Acid/DNA/DNA Structure. [11 December 2012]. （原始内容存档于2021-03-23）.