double helix

定義：通常指DNA雙螺旋結構。RNA中也存在局部的雙螺旋結構。

學科：生物化學與分子生物學_核酸與基因

相關名詞：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》雜志發表了沃森和克里克的研究成果：DNA雙螺旋結構分子模型。DNA雙螺旋結構的發現被譽為20世紀生物學上最偉大的發現之一，開啟了分子生物學時代，同時也開創了生命科學研究新紀元。沃森、克里克和威爾金斯也因發現DNA雙螺旋結構獲得了1962年的諾貝爾生理或醫學獎。

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

在前人研究的基礎上，沃森和克里克經過反復研究，否定了當時權威科學家鮑林提出的三螺旋模型，提出了DNA雙螺旋結構模型。

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，構成分子骨架。堿基平面與縱軸垂直，糖環平面與縱軸平行。

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°，沿中心軸旋轉一周共有10個堿基對。

DNA雙螺旋結構與相對論、量子力學被譽為20世紀自然科學領域最重要的三大成就，它不僅揭示了DNA分子的精細結構，也為理解遺傳、變異、生命過程的調控提供了理論基礎，同時也推動了生物克隆、DNA鑒定等技術的發展和應用。

（延伸閱讀作者：東北師范大學生命科學學院 張帆博士）

責任編輯：張鵬輝