double helix

定義：通常指DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA中也存在局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_核酸與基因

相關(guān)名詞：核酸 堿基 嘌呤 嘧啶

圖片來源：視覺中國

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1953年4月，《自然》雜志發(fā)表了沃森和克里克的研究成果：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子模型。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)被譽為20世紀(jì)生物學(xué)上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，開啟了分子生物學(xué)時代，同時也開創(chuàng)了生命科學(xué)研究新紀(jì)元。沃森、克里克和威爾金斯也因發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)獲得了1962年的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。

沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型主要有三方面依據(jù)。一是已知核酸的化學(xué)性質(zhì)和核苷酸鍵長與鍵角的數(shù)據(jù)。二是美國生物化學(xué)家查伽夫發(fā)現(xiàn)的DNA堿基組成規(guī)律，即Chargaff規(guī)則，主要內(nèi)容是：DNA的腺嘌呤和胸腺嘧啶摩爾數(shù)相等（A=T），鳥嘌呤和胞嘧啶的摩爾數(shù)相等（G=C），含6-氨基的堿基數(shù)等于含6-酮基的堿基數(shù)（A+C=G+T），嘌呤的總數(shù)等于嘧啶的總數(shù)（A+G=C+T）。這些規(guī)律暗示DNA分子中A與T、G與C之間存在配對關(guān)系。三是英國物理化學(xué)家富蘭克林拍攝的DNA晶體X射線衍射照片，對雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立起到了決定性作用。

在前人研究的基礎(chǔ)上，沃森和克里克經(jīng)過反復(fù)研究，否定了當(dāng)時權(quán)威科學(xué)家鮑林提出的三螺旋模型，提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

該模型有以下特征：

1.兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心相互纏繞。

2.依照堿基互補配對原則，一條鏈上的嘌呤堿基與另一條鏈上的嘧啶堿基配對，即：腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對，形成兩個氫鍵；鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對，形成三個氫鍵。兩條核苷酸鏈依靠彼此堿基之間形成的氫鍵相連。

3.磷酸與核糖通過3’，5’-磷酸二酯鍵相連接，構(gòu)成分子骨架。堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)平面與縱軸平行。

4.雙螺旋的平均直徑為2nm，兩個相鄰堿基對之間的高度為0.34nm，兩個核苷酸之間的夾角為36°，沿中心軸旋轉(zhuǎn)一周共有10個堿基對。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)與相對論、量子力學(xué)被譽為20世紀(jì)自然科學(xué)領(lǐng)域最重要的三大成就，它不僅揭示了DNA分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，也為理解遺傳、變異、生命過程的調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)，同時也推動了生物克隆、DNA鑒定等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

（延伸閱讀作者：東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 張帆博士）

責(zé)任編輯：張鵬輝