DNA、基因與遺傳物質

雙螺旋

想像一架梯子被人抓住兩端擰轉,整架梯子便像開瓶器一樣螺旋起來。這架扭轉的梯子就是雙螺旋:DNA 的兩條鏈繞著共同軸線纏繞時所呈現的形狀。這一形象在 1953 年廣為人知,如今已成為整個科學界最易辨認的圖像之一。

梯子的兩根長邊是糖-磷酸骨架,每條鏈各貢獻一根。橫檔則是從兩側伸入、在中間相遇的成對含氮鹼基,靠氫鍵維繫。腺嘌呤總是與胸腺嘧啶配對,鳥嘌呤總是與胞嘧啶配對,因此兩條鏈攜帶互補的資訊。

詹姆斯·華生和法蘭西斯·克里克描述的螺旋——建立在羅莎琳·富蘭克林和莫里斯·威爾金斯的 X 射線數據之上——是常見的右手 B 型。其整齊而可預測的幾何結構立即提示了 DNA 可能的複製方式:把兩條鏈拉開,每條都能充當模板重建其搭檔。

在不同條件下,DNA 也能呈現其他形狀(例如 A 型和左手的 Z 型),因此經典的雙螺旋是主導形式,而非唯一形式。不過,就理解遺傳而言,B 型雙螺旋才是應當牢記於心的圖像。

兩條鏈方向相反,這一特性稱為反向平行,它對酶如何讀取和複製它們至關重要。