鹼基配對與雙螺旋

兩條鏈，一條規則

DNA 幾乎從不是一條孤立的鏈。它是兩條鏈相互扣合，扭成著名的雙螺旋——形似一架螺旋階梯。維繫兩條鏈的是鹼基配對，它遵循一條嚴格的規則：A 總是與 T 配對，G 總是與 C 配對。沒有別的組合能形成穩定的橫檔。

為什麼恰好是這些配對？部分原因是上一篇的大小規則：一個大嘌呤（A 或 G）必須與一個小嘧啶（T 或 C）配對，這樣每根橫檔寬度相同。在此約束下，A 與 T 形成兩個穩定的氫鍵，而 G 與 C 形成三個。每個鹼基對是一根橫檔；兩條糖-磷酸骨架則是階梯的兩側欄杆。

互補鏈

因為配對規則嚴格，兩條鏈並非各自獨立：每一條都是另一條的鏡像夥伴，稱為互補鏈。只要你知道一條鏈，就自動知道了另一條。一條鏈上凡是 A 的地方，夥伴必為 T；凡是 G 的地方，夥伴必為 C。這是鹼基配對最重要的一個推論。

Given one strand, write its complement by the rule A-T, G-C:

  Strand 1 (given):   5'- A T G C G T A C -3'
                          | | | | | | | |
  Strand 2 (built):   3'- T A C G C A T G -5'

Check each rung:
  A:T   T:A   G:C   C:G   G:C   T:A   A:T   C:G   ->  all valid

Notice: knowing strand 1 was enough to write all of strand 2.

用配對規則從已知鏈推出互補鏈。

查戈夫的線索

在螺旋被發現之前，化學家埃爾溫·查戈夫測量了許多物種 DNA 中的鹼基，發現了一件令人費解的事：A 的含量總等於 T 的含量，G 的含量總等於 C 的含量。這些查戈夫規則在當時是個謎，但它們正是鹼基配對的直接結果——如果每個 A 都對著一個 T，總數自然相等。