dna氢键形成的条件

2017-03-21

DNA中氢键的形成原因：

氢键：

氢原子与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大.半径小的原子Y(O F N等)接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。[X与Y可以是同一种类分子，如水分子之间的氢键;也可以是不同种类分子，如一水合氨分子(NH3·H2O)之间的氢键]

在蛋白质的a-螺旋的情况下是N-H…O型的氢键，DNA的双螺旋情况下是N-H…O，N-H…N型的氢键，因为这样的氢键很多，因此这些结构是稳定的。此外，水和其他溶媒是异质的，也由于在水分子间生成O-H—…O型氢键。

因此，这也就成为疏水结合形成的原因。

(1) 存在与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子。

(2)存在较小半径、较大电负性、含孤对电子[1] 、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)

氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电作用力。

(3)表示氢键结合的通式

氢键结合的情况如果写成通式，可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F，O，N等电负性大而原子半径较小的非金属原子。

X和Y可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素。

(4)对氢键的理解

氢键存在虽然很普遍，对它的研究也在逐步深入，但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。

第一种把X-H…Y整个结构叫氢键，因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离，例如F-H…F的键长为255pm。

第二种把H…Y叫做氢键，这样H…F之间的距离163pm才算是氢键的键长。这种差别，我们在选用氢键键长数据时要加以注意。

不过，对氢键键能的理解上是一致的，都是指把X-H…Y-H分解成为HX和HY所需的能量。

(5)氢键的饱和性和方向性

氢键不同于范德华力，它具有饱和性和方向性。由于氢原子特别小而原子A和B比较大，所以A—H中的氢原子只能和一个B原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另一个电负性大的原子B′就难于再接近氢原子，这就是氢键的饱和性。

氢键具有方向性则是由于电偶极矩A—H与原子B的相互作用，只有当A—H…B在同一条直线上时最强，同时原子B一般含有未共用电子对，在可能范围内氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致，这样可使原子B中负电荷分布最多的部分最接近氢原子，这样形成的氢键最稳定。

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。

一、G和C 三个氢键，A和T二个氢键的结构情况

二、氢键简介

氢键是分子间作用力的一种，是一种永久偶极之间的作用力，氢键发生在已经以共价键与其它原子键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(DNA中的氢键是碱基对之间，可以认为是分子间的)。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。

三、氢键不是化学键

化学键存在于分子内，是将原子结合成分子的力;分子间作用力存在于分子间，是保持物质聚集状态的力，它们本质上都是静电引力，但大小相差好几个数量级。

氢键既存在于分子内又存在于分子间(高中不要求分子内的情况)，但无论是哪种情况，它都不是形成分子的必要条件，因为破坏氢键只改变聚集状态而不使分子本身发生变化，而且它只存在于少数分子之间，大小又与其他分子间作用力相近，表示时也只用虚线，表示它和化学键不是一个级别，因此它是分子间作用力。

四、DNA分子中氢键的特性

DNA稳定因素主要是碱基之间的氢键和碱基对平面之间的堆积力。

DNA分子中双螺旋分子中局部双螺旋可因加热或化学试剂如尿素、甲酰胺等作用，使配对碱基间氢键断裂，有序的双螺旋解离成无序的单链的过程称核糖变性，紫外吸收值达最大增加值一半时的温度称核酸的变性温度(Tm表示)，DNA中G-C多，Tm高。

变性DNA分子中二条彼此分开的多核苷酸链间碱基重新配对，形成双螺旋的过程称复性。

根据DNA的变性和复性知识可以很好地解决肺炎双球菌转化实验。