了解DNA的结构层次及一级结构测序原理；掌握DNA的碱基组成特点，DNA双螺旋结构特征、维持其结构稳定的作用力及生物学意义；熟悉DNA分子的特殊结构组成及功能。

一、DNA的碱基组成——Chargaff定则

1．所有DNA分子都存在[A]=[T]、[G]=[C]，即：[A]+[G]=[C]+[T]

2．不同物种DNA独特的碱基组成比例不同，即种属特异性。不对称比率：（[A]+[T]）/（[G]+[C]）。亲缘相近的生物，其DNA的碱基组成相似，即不对称比率相近。

3．同一种生物DNA的碱基组成没有组织和器官的特异性。不同生长发育阶段、营养状态和环境都不影响DNA碱基组成。

二、DNA 的一级结构

脱氧核苷酸间以3′,5′磷酸二酯键方式连接起来多聚核酸链，其碱基序列不同，书写方向：5′→3′；DNA一级结构表示法有结构式、线条式、字母式，通常以字母式表示。

三、DNA的二级结构——双螺旋结构模型

1．DNA的双螺旋结构

（1）提出的依据：Chargaff 定则、DNA的高质量X-射线衍射图。

（2）DNA的双螺旋模型特点：① 两条反向平行的互补多聚核苷酸链绕共同的轴向右旋转。② 两条链间的碱基互补配对关系为：A-T （2 氢键），G-C（3 氢键）。③ 螺旋外侧有两个凹槽：大沟（深而宽），小沟（浅而窄）。④ 不变的磷酸和戊糖（主链）位于双螺旋外侧，可变的碱基（侧链）位于双螺旋内侧；糖环平面与轴平行，碱基平面与轴垂直。⑤ 螺旋直径2nm，相邻碱基间距离0.34nm，每10个碱基对（base pair, bp）绕螺旋旋转一周，螺距3.4nm。

（3）DNA的双螺旋结构稳定因素：碱基间的氢键，碱基堆积力，磷酸基上负电荷被胞内组蛋白 或正离子中和，范德华力。

（4）DNA的双螺旋结构的意义：揭示了DNA作为遗传物质稳定性的特征。碱基配对的原则，是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。Watson-Crick的DNA双螺旋结构模型提出，是20C生命科学的重大突破之一，奠定生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。

2．DNA双螺旋的多态性

（1）A-DNA：脱水条件下DNA双螺旋及生理条件下的RNA双螺旋和DNA-RNA杂合双螺旋中。其结构特征：右手双螺旋、螺旋直径2.6nm、螺距2.5nm，11碱基/周。

（2）Z-DNA：存在于CGCGCGCG晶体结构中。其 结构特征：左手螺旋、螺旋直径1.8nm、螺距4.5nm、12碱基/周、核酸链骨架呈Z字型。Z型DNA存在于基因调控区域。

3．DNA螺旋特殊结构

（1）回文序列：沿着DNA的特定方向阅读的碱基序列相同，通常是蛋白质（如转录因子）结合的位点。

（2）三链DNA结构：同型碱基序列可形成的特殊结构，通常是基因表达调控的位点。

四、DNA的三级结构

DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。在细胞内，DNA分子与蛋白质等分子的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲形成的高级结构。超螺旋 （super coil）、真核生物细胞染色体（chromosome）。

基因治疗与三链DNA

DNA双螺旋内具有同型嘌吟和同型嘧啶的特殊结构区域可发生自身折叠，形成局部的分子内三链DNA结构，同时游离出一段DNA单链。体外合成的同型嘌呤或同型嘧啶脱氧寡核苷酸（ODN）在一定条件下也可以与双螺旋DNA分子中的同型嘌呤和同型嘧啶区段结合形成局部的分子间三链DNA。

ODN通常结合到DNA双螺旋（靶基因）的同型嘌吟（A和G）链上，通常优势结合位点在15～40bp范围内；形成三螺旋的ODN不干扰原有双螺旋间的氢键，ODN中每个碱基与双螺旋靶区中的嘌呤碱基形成两个新的氢键。

ODN以DNA双螺旋分子的专一性序列为靶标，通过与该序列形成三螺旋DNA来阻止基因转录。不少基因中存在同型嘌呤和同型嘧啶的区域，能够通过TFO对基因表达进行负向调节。即通过三链结构形成，从转录水平上完全地抑制特定基因的表达。这种反基因技术给肿瘤及病毒性疾病的治疗提供一个新的基因治疗方向。