核酸結構
DNA 雙螺旋(double helix)
/ DOUBLE HEE-lix /
雙螺旋是整個生物學中最著名的形狀——一架扭曲的梯子,或一道旋轉樓梯,它已成為生命與遺傳的標誌本身。但在這個圖標背後,是一個真實而確切的分子結構,它的細節解釋了 DNA 為何能工作。
雙螺旋是兩條 DNA 鏈繞著共同的軸纏繞在一起,像一架輕輕扭轉的繩梯。兩條糖磷酸骨架構成外側的邊梁,在外面盤旋;鹼基朝裡指、在中間橫向配成對,形成橫檔,A 配 T、G 配 C。兩條鏈是反向平行的——沿相反的 5'-到-3' 方向走——而鹼基對彼此平貼、像硬幣一樣堆疊起來,整個結構大約每十個鹼基對轉完一整圈。兩種力把它鎖在一起:橫檔處配對鹼基之間的氫鍵,以及相鄰鹼基對扁平面之間的鹼基堆疊。
這個結構之所以美,是因為它自己就解釋了自己的功能。兩條鏈以互補的形式攜帶同樣的資訊,於是每一條都能充當模板去重建另一條——這正是複製基因的分子基礎。鹼基被安全地塞在裡面,與水隔開,而惰性的骨架朝外,保護著資訊。詹姆斯·沃森和法蘭西斯·克里克在 1953 年提出了這個模型,其中關鍵地借助了羅莎琳·富蘭克林的 X 射線影像和埃爾溫·查戈夫的鹼基比例。
當沃森和克里克看出 A-T 與 G-C 對寬度相同時,他們意識到無論序列如何,螺旋都能保持完美均勻——並留下了那句名言:這個結構本身就暗示了「一種可能的遺傳物質複製機制」。
生命的圖標,同時也是複製生命的工作藍圖。
雙螺旋並不是一根僵直、凍結的棒子。真實的 DNA 會彎曲、會「呼吸」、會解開;經典的右手 B 型是細胞條件下的平均形狀,但這分子是動態的,還存在其他構象。
又稱
另見