DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。两条多核苷酸链以相同的旋转绕同一个公共轴形成右手双螺旋，螺旋的直径2.0nm；两条多核苷酸链是反向平行的，一条5’-3方向，另一条3’-5’方向；两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架位于双螺旋外侧，碱基平面位于链的内侧；相邻碱基对之间的轴向距离为0.34nm，每个螺旋的轴距为3.4nm。
DNA二级结构的稳定作用力有两条多核苷酸链间的互补碱基对之间的氢键；碱基对疏水的芳香环堆积所产生的疏水作用力，以及堆积的碱基对间的范德华力；磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子化合物之间形成的盐键。
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