互补链是由两条核苷酸单链通过碱基互补配对原则形成的双链结构。DNA分子中的互补链呈反向平行排列，磷酸与脱氧核糖交替连接构成链状骨架，碱基通过氢键（A-T含2个，G-C含3个）进行配对。这种结构通过碱基堆积力和氢键共同维持稳定性，其中G-C配对比例越高，双链结构越稳定。

DNA互补链由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，磷酸与脱氧核糖在外侧形成骨架结构，嘌呤与嘧啶碱基在内侧通过氢键配对。根据2024年研究，DNA存在B-DNA（右手螺旋）、A-DNA（压缩型）和Z-DNA（左手螺旋）三种主要构象，其中Z-DNA的互补链呈现锯齿形排列方式。

双链结构直径恒定为2nm，相邻碱基对间距0.34nm，每螺旋周期包含10个碱基对。互补链的反向平行特性使得两条链的5'→3'方向始终相反，这一特征在DNA复制过程中具有关键作用。

碱基互补遵循查哥夫定律（A=T，G=C），确保双链中嘌呤总数等于嘧啶总数。配对过程中，腺嘌呤（A）通过两个氢键与胸腺嘧啶（T）结合，鸟嘌呤（G）通过三个氢键与胞嘧啶（C）结合，这种差异使得G-C配对较A-T配对更稳定。

在细菌染色体DNA中，互补链呈超螺旋状态存在，这种拓扑结构使长达数百万碱基对的分子能够高效储存在微小细胞空间内。质粒DNA虽为环形双链，但其互补链同样遵循标准配对规则，并通过滚环复制机制实现遗传信息传递。

互补链的稳定性由两种作用力共同维持：垂直方向的碱基堆积力形成疏水核心，水平方向的氢键实现碱基特异性连接。实验数据显示，G-C配对每增加1%，DNA双链解链温度（Tm值）约升高0.41℃。

噬菌体DNA与宿主染色体整合时，通过互补链的断裂-重接机制形成共价闭合结构。该过程中互补链末端的单链区域通过碱基配对准确定位整合位点。

在DNA复制过程中，互补链作为模板指导新链合成，保证遗传信息精确传递。细菌基因突变时，互补链的完整性可作为修复模板，例如在胸腺嘧啶二聚体损伤修复中，完整互补链提供正确的碱基序列信息。

2020年研究证实，互补链的碱基组分比例直接影响基因表达效率：富含G-C配对的启动子区域因结构稳定，更有利于RNA聚合酶的识别与结合。

2023年方东实验室开发的TABLE-seq技术，利用互补链配对原理设计特殊接头：其中一条互补链的3'端包含6个随机DNA碱基以提高与目标DNA的互补配对效率，并在末端添加反向dT碱基以防止错误延伸。该方法使单链DNA测序效率提升40%，已被用于病毒RNA基因组的高效解析。研究团队基于此发现开发了链特异性单链DNA测序方法TABLE-seq。

在分子克隆实验中，互补链的黏性末端设计能实现DNA片段定向连接。例如限制性内切酶EcoRI切割产生的5'-AATTC突出端，可通过互补链配对实现载体与插入片段的特异性重组。