鹼基對

DNA鹼基對的化學結構

鹼基對（base pair）是雙鏈核酸的基本組成單位，由兩個核鹼基通過氫鍵相互結合而成；它們形成了DNA雙螺旋的結構單元，並促成DNA和RNA的摺疊結構。鹼基對也是編碼遺傳信息的化學結構。

組成鹼基對的鹼基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、脲嘧啶（U）。在DNA或某些雙鏈RNA分子結構中，由於鹼基之間的氫鍵具有固定的數目和DNA兩條鏈之間的距離保持不變，使鹼基配對遵循一定的規律，腺嘌呤一定與胸腺嘧啶或者在RNA中的尿嘧啶配對，鳥嘌呤與胞嘧啶配對。這就是鹼基互補配對原則。它常被用來衡量DNA和RNA的長度（儘管RNA是單鏈）。它還與核苷酸互換使用，儘管後者是由一個五碳糖、磷酸和一個鹼基組成。

鹼基對通常簡寫作bp；千鹼基對為kbp或kb。兆鹼基對即百萬對鹼基，簡寫作Mbp，而千兆鹼基對簡寫作Gbp。

人類也成功的將人造鹼基對加入到了DNA中。

氫鍵與穩定性

上圖，具有一個三氫鍵的G.C鹼基對。下圖是有一個兩氫鍵的A.T鹼基對。鹼基之間的非共價氫鍵以虛線表示。擺動的線代表與戊糖的連接，並指向小溝的方向。

氫鍵是上述鹼基配對規則所依據的化學交互作用。氫鍵供體和受體的適當幾何對應關係只允許「正確」的對穩定形成。 GC含量高的DNA比GC含量低的 DNA更穩定。然而，至關重要的是，堆疊相互作用主要負責穩定雙螺旋結構；沃森-克里克鹼基配對對整體結構穩定性的貢獻很小，但它在互補性特異性中的作用卻至關重要，因為這是中心法則的模板依賴性過程的基礎（例如DNA複製）。

較大的核鹼基（腺嘌呤和鳥嘌呤）屬於雙環化學結構，稱為嘌呤；較小的核鹼基（胞嘧啶和胸腺嘧啶（以及尿嘧啶））屬於單環化學結構，稱為嘧啶。嘌呤只能與嘧啶互補：嘧啶與嘧啶的配對在能量上是不利的，因為分子之間相隔太遠，無法建立氫鍵；嘌呤與嘌呤的配對在能量上是不利的，因為分子之間太接近，會產生重疊排斥。AT或GC或UA（在RNA中）的嘌呤-嘧啶鹼基配對可形成適當的雙鏈結構。唯一的其他嘌呤-嘧啶配對是AC和GT以及UG（在RNA中）；這些配對是錯配，因為氫給體和氫受體的模式不一致。在RNA中，有兩個氫鍵的GU配對確實相當常見（請參閱搖擺鹼基對）。

成對的DNA和RNA分子在室溫下相對穩定，但兩條核苷酸鏈會在熔點以上分離，而熔點則取決於分子的長度、錯配程度（若有）以及GC含量。較高的GC含量會導致較高的熔點溫度；因此，嗜熱溫熱菌（Thermus thermophilus）等嗜極生物的基因組特別富含GC也就不足為奇了。反之，基因組中需要頻繁分離的區域 - 例如，經常轉錄基因的啟動子區域 - 則相對較缺乏GC（例如，請參閱TATA盒）。在設計PCR反應的引物時，也必須考慮GC含量和熔解溫度。

鹼基類似物和嵌入

核苷酸的化學類似物可以取代正確的核苷酸並建立非規範的鹼基配對，導致DNA複製和DNA轉錄中的錯誤（主要是點突變）。這是由於它們的等排(isosteric)化學性質。一種常見的誘變鹼基類似物是5-溴尿嘧啶，它類似於胸腺嘧啶，但可以與烯醇形式的鳥嘌呤鹼基配對。

其他化學物質，稱為DNA嵌入，可插入單鏈上相鄰鹼基之間的間隙，並通過「偽裝」為鹼基來誘導框移突變，導致DNA複製機制在插入位點跳過或嵌入額外的核苷酸。大多數嵌入都是大型多環芳香烴化合物，是已知或疑似致癌物質。例子包括溴化乙錠和吖啶。

錯配修復

錯配的鹼基對可能因DNA複製錯誤而產生，也可能作為同源重組過程中的中間體而產生。錯配修復過程通常必須識別並正確修復長序列正常DNA鹼基對中的少數鹼基錯配。為了修復DNA複製過程中形成的錯配，已經進化出幾種不同的修復過程來區分模板鍊和新形成的鏈，以便只去除新插入的錯誤核苷酸（以避免產生突變）。 DNA錯配修復一文中描述了DNA複製過程中用於錯配修復的蛋白質，以及過程中缺陷的臨床意義。基因轉換一文中描述了重組過程中錯配校正的過程。

圖集

• 
  腺嘌呤（左）與胸腺嘧啶（右）的配對
• 
  鳥嘌呤（左）與胞嘧啶（右）的配對

外部連結

• DAN—webserver version of the EMBOSS tool for calculating melting temperatures