DNA分子氢键如何形成？

DNA分子氢键形成发生在已经以共价键与其它原子键结合的氢原子与另一个原子之间（X-H…Y），通常发生氢键作用的氢原子两边的原子（X、Y）都是电负性较强的原子。

氢键既可以是分子间氢键，也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol，一般为5-30kJ/mol，比一般的共价键、离子键和金属键键能要小，但强于静电引力。

扩展资料

DNA分子氢键形成原理

1、氢键通常可用X-H…Y来表示。其中X以共价键与氢相连，具有较高的电负性，可以稳定负电荷，因此氢易解离，具有酸性（质子给予体）。而Y则具有较高的电子密度，一般是含有孤对电子的原子，容易吸引氢原子，从而与X和H原子形成三中心四电子键。

2、氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能小于25kJ/mol的氢键属于较弱氢键，键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键，而键能大于40kJ/mol的氢键则是较强氢键。

参考资料来源：百度百科—氢键

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一. DNA分子独特的双螺旋结构

DNA的基本单位及组成如下：

由于其中的碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），相应有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGMP）、胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP）和胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTMP）。DNA分子是由许多脱氧核苷酸聚合而成的两条长链。其中脱氧核糖和磷酸交替连结排列在外侧（构成两条主链），碱基两两配对排列在内侧（形成侧链）。碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。由于氢键的连结，两条核苷酸长链就紧密地结合在一起，并且在空间反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。DNA分子结构非常规则，还体现在：每盘旋一周长度为3.4nm，中间排列十对碱基，即相邻两对碱基之间的距离为0.34nm，空间直径为2nm。

二. DNA分子结构的稳定性、特异性和多样性

DNA分子结构的稳定性是指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。与这种稳定性有关的因素主要有以下几点。

1. 两条脱氧核苷酸链中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变；

2. 两条脱氧核苷酸链间对应的碱基严格按照碱基互补配对原则，并且碱基之间形成氢键，更加维持了双螺旋空间结构的稳定性；

3. 大量碱基堆积在DNA分子内部，出现一个疏水区而形成碱基堆积力；

4. DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。

正是由于每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变，所以DNA分子具有特异性。由于碱基对的排列顺序代表遗传信息，从而使每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息。

尽管组成DNA分子的碱基只有四种，配对方式只有两种，但是不同DNA分子的碱基数量不同，排列顺序千变万化，所以才有DNA分子的多样性。

三. 碱基互补配对原则

1. 碱基互补配对的规律

（1）不同生物的DNA分子，其互补配对的碱基之和的比值 不同。

（2）碱基T是DNA分子的特征碱基，在单链DNA分子中一般不存在A=T、G=C这样的碱基数量关系。

2. A与T配对，G与C配对的原因

（1）DNA分子两条链之间的距离是一定的，为2nm，而嘌呤和嘧啶的分子结构不同，嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物。因此，若两条链上相应的碱基都是嘌呤环，则所占的空间太大；若两条链上相应的碱基都是嘧啶环，则相距太远，不能形成氢键。只有两条链上相应的碱基是嘌呤配嘧啶，双环化合物与单环化合物互补，才能保证DNA分子两条链间的距离为2nm，保证DNA双螺旋结构的规则性。

（2）A与T是通过两个氢键相连的，G与C是通过三个氢键相连的。

因此，碱基配对只能是A配T，G配C，而不能是A配C，G配T。

DNA解旋酶
DNA解旋酶（DNA helicase），通常为流体蛋白环，通过ATP水解产生的能量由解旋酶装载器装载到DNA单链上（单链穿过环中央），有3‘--5’或5‘--3’方向极性，该极性就是它结合的单链的极性。它像DNA聚合酶一样具有延伸性。
与解旋酶装载器结合，装载到单链DNA上之前，DNA解旋酶是没有活性的，只有解旋酶装载器将它装载到单链DNA上，解旋酶装载器自动离开之后，DNA解旋酶的活性才被激活。直到双链全部解开，运动到单链末端时，它才从单链上离开。
注意DNA解旋酶结合的是DNA单链而不是双链，至于它结合的单链，是由起始子蛋白作用到被称为复制器的DNA区段使该区段发生双链解旋才产生的。

DNA聚合酶

DNA聚合酶（DNA polymerase）是细胞复制DNA的重要作用酶。
DNA聚合酶 , 以DNA为复制模板，从将DNA由5'端点开始复制到3'端的酶。
DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成（在具备模板、引物、dNTP等的情况下）及其相辅的活性。
真核细胞有5种DNA聚合酶，分别为DNA聚合酶α（定位于胞核，参与复制引发具5'－3'外切酶活性），β（定位于核内，参与修复，具5'－3'外切酶活性），γ（定位于线粒体，参与线粒体复制具5'－3'和3'－5'外切活性），δ（定位核，参与复制，具有3'－5'和5'－3'外切活性），ε（定位于核，参与损伤修复，具有3'－5'和5'－3'外切活性）。
原核细胞有3种DNA聚合酶，都与DNA链的延长有关。DNA聚合酶I是单链多肽，可催化单链或双链DNA 的延长；DNA聚合酶II则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关；DNA聚合酶III在细胞中存在的数目不多，是促进DNA链延长的主要酶。

如果你上高中下面这些就够了
DNA分子内氢键是复制时自动形成的，不需要酶
DNA聚合酶：DNA复制时合成3，5磷酸二酯键所需要的酶，同时基因工程中反转录法合成目的基因时也要用
DNA解旋酶：复制时解开氢键所需的酶
DNA连接酶：基因工程导入目的基因“缝合”DNA黏性末端所需要的酶
RNA聚合酶：在DNA转录中，催化DNA转录为RNA的酶

DNA聚合酶，在两个碱基间形成氢键，AT间两个氢键，CG间三个。
dna连接酶使两个碱基形成3，5磷酸二酯键，使到dna链延长。

氢键的形成就是共价键的形成，无须酶的催化
DNA复制：DNA解旋酶
DNA聚合酶（形成磷酸二酯键所需要的酶）
转录：DNA聚合酶 RNA聚合酶