Влияние ионов металлов (Mn²⁺, Cа²⁺, Cu²⁺) на структуру ДНК в пленках при различных относительных влажностях (5-98%) изучено с помощью ИК-спектроскопии и в растворах с помощью УФ-, КД-, рамановской и ИК-спектроскопии и калориметрических методов. Полученные результаты подтверждают взаимодействие ионов с фосфатными группами ДНК, а также с нуклеиновыми основаниями. Показано, что образование вторичной структуры ДНК в комплексе с ионами металлов происходит при большем числе молекул воды, связанных с полимером, чем в случае ДНК без ионов. Взаимодействие ДНК с ионами металлов препятствует ее переходу из А-формы и вызывает значительные изменения энергии гидратации. В присутствии ионов Mn²⁺, Mg²⁺ и при низких концентрациях ионов Cu²⁺ (Cu²⁺/P=0,4) макромолекула ДНК переходит только в конформацию семейства В-форм, тогда как при высокой концентрации Ca²⁺ (Ca²⁺/P=20) в некоторых частях ДНК появляется А-форма. Cильные структурные изменения ДНК наблюдались и изучены при Cu²⁺/P=0,4-0,6. При взаимодействии всех этих ионов с ДНК в растворе была обнаружена очень высокая положительная кооперативность процесса связывания. Изотермы связывания носят немонотонный характер, подобно ван-дер-ваальсовым изотермам для фазовых переходов жидкость-пар. Эти изотермы связывания содержат метастабильные и нестабильные части (с обратной зависимостью степени связывания от концентрации свободных ионов). В этих частях указанные выше зависимости могут быть заменены зависимостями со скачком r, что эквивалентно фазовому переходу первого рода. Данные, полученные для растворов ДНК+Ме²⁺ в широкой области концентраций ионов, позволяют изучить связывание ионов и определить константы связывания ионов с биополимером. Экспериментальные результаты сравниваются с данными, рассчитанными в рамках полуэмпирической модели межмолекулярных взаимодействий, с расчетами, проведенными Пюльманом, Мэннингом, и с расчетами, выполненными с помощью подхода Пуассона-Больцмана и теорий равновесного связывания ионов. Обсуждаются модели связывания ионов с макромолекулами ДНК и ее компонентами. Полученные результаты анализируются в сравнении с данными других авторов.