DNA、基因与遗传物质
双螺旋
想象一架梯子被人抓住两端拧转,整架梯子便像开瓶器一样螺旋起来。这架扭转的梯子就是双螺旋:DNA 的两条链绕着共同轴线缠绕时所呈现的形状。这一形象在 1953 年广为人知,如今已成为整个科学界最易辨认的图像之一。
梯子的两根长边是糖-磷酸骨架,每条链各贡献一根。横档则是从两侧伸入、在中间相遇的成对含氮碱基,靠氢键维系。腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对,因此两条链携带互补的信息。
詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克描述的螺旋——建立在罗莎琳德·富兰克林和莫里斯·威尔金斯的 X 射线数据之上——是常见的右手 B 型。其整齐而可预测的几何结构立即提示了 DNA 可能的复制方式:把两条链拉开,每条都能充当模板重建其搭档。
在不同条件下,DNA 也能呈现其他形状(例如 A 型和左手的 Z 型),因此经典的双螺旋是主导形式,而非唯一形式。不过,就理解遗传而言,B 型双螺旋才是应当牢记于心的图像。
两条链方向相反,这一特性称为反向平行,它对酶如何读取和复制它们至关重要。
另见