识破庐山真面目

识破庐山真面目

依上所述，子女之所以像父母，是因为从父母那里接受了遗传物质——核酸。父母的核酸何以如此神通广大，竟然能影响其子女的相貌和举止呢?

变不尽的新花样

答案还得从核酸内部去找。于是，人们又分析了核酸的组成。结果表明，无论是DNA还是RNA，都可分解成许多叫做单核苷酸的基本结构单位:

磷酸—糖—碱基

即单核苷酸是由1个磷酸分子(用P表示)，1个糖分子(含有5个碳原子)和1个碱基分子组成的。不过，DNA中的糖比RNA中的糖少1个氧原子，所以DNA中的糖叫做去氧核糖(用D表示)，而RNA中的糖叫做核糖(用S表示)。DNA中单核苷酸的碱基可以是腺嘌呤(用A表示)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)或胞嘧啶(C)，因此DNA可有4种单核苷酸(由4种碱基决定)，即:

磷酸—去氧核糖—腺嘌呤(用符号表示为P—D—A)

磷酸—去氧核糖—鸟嘌呤(用符号表示为P—D—G)

磷酸—去氧核糖—胸腺嘧啶(用符号表示为P—D—T)

磷酸—去氧核糖—胞嘧啶(用符号表示为P—D—C)

根据美国生化学家托德的实验:所有的DNA，都是由上述4种单核苷酸一个个连接起来的长链组成的;所有的RNA，也是由4种单核苷酸一个个连接起来的长链组成的，不过，RNA中没有胸腺嘧啶，加以代之的是尿嘧啶(U)。这些长链就叫多核苷酸链:

研究表明，单核苷酸在一条多核苷酸链中的排列，不是有规则地按A、G、T(或U，尿嘧啶)、C，A、G、T(或U)、C那样重复，而是无规则地随机重复。为了便于说明，我们假定DNA的一条多核苷酸链仅由两个单核苷酸组成，即它仅提供两个可容纳单核苷酸的位置。在第一位置容纳A的情况下，第二个位置可容纳A、G、T或C，这样就可以组成4种多核苷酸AA、AG、AT或AC。要注意，第一个位置除A外，还可以是G、T或C，所以，仅含两个单核苷酸的DNA的多核苷酸链，可有如下4×4=4²=16种:

按同样道理，如果核酸的一条多核苷酸链是由1000个单核苷酸组成的，那么，可形成的多核苷酸的类型就是4¹⁰⁰⁰种。有人计算过，这个数字要比太阳系中的原子数还要多!事实上，一般来说，一条多核苷酸链岂止1000个单核苷酸，据估计，有4000到4亿个之多。所以，仅仅由于单核苷酸的顺序不同，而引起多核苷酸结构的变化或花样的翻新，就是无穷无尽的。核酸结构上的多样性，决定了地球上生物的多样性，能解释生物的多样性，也是核酸作为遗传物质的一个重要条件。

登不完的螺旋梯

一个DNA分子，就是上面说的一条多核苷酸链吗?看来还没有这么简单。根据美国生化学家查尔加夫等人1948年的实验，无论来自哪种生物的DNA分子，其中腺嘌呤与鸟嘌呤的克分子数之和，总等于胸腺嘧啶与胞嘧啶的克分子数之和;腺嘌呤核苷酸的克分子数(A)总等于胸腺嘧啶核苷酸的克分子数(T)，鸟嘌呤核苷酸的克分子数(G)总等于胞嘧啶核苷酸的克分子数(C)，即A/T=G/C=1。

图2—1　克利克(左)和沃森(右)

英国物理学家克利克和美国生化学家沃森(图2—1)，对这些化学分析结果和一些物理分析结果进行了详细研究，于1953年创建了DNA分子双螺旋模型，或简称DNA模型，发表在英国《自然》杂志上。这篇文章不足1000字，但它却宣告了遗传学已进入一个新时代——分子遗传学的时代。从此以后，大量的科学工作者，其中包括物理、化学和数学工作者，都涌入这一诱人的领域，进行了多方面的探索，他们取得了相应的重大成果。根据美国著名的新闻博物馆对新闻记者和历史学家的调查，DNA分子的双螺旋模型的创建，为20世纪百大新闻中的第十二大新闻。

图2—2　DNA结构图

根据克利克和沃森的双螺旋模型，DNA分子是由两条平行的多核苷酸链组成的(图2—2)。这两条长链外侧由脱氧核糖(D)和磷酸(P)相互连接而成，内侧的碱基相互配对并由氢(…)键连接。不过，要注意的是，两条长链碱基之间不能随意配对，必须门当户对:只能腺嘌呤(A)跟胸腺嘧啶(T)相互配对，鸟嘌呤(G)跟胞嘧啶(C)相互配对，这就是所谓的碱基互补配对原则，根据这个理论能圆满地解释上述化学分析结果。

但是，这个模型还不能解释用物理方法(如X光衍射)分析所得的结果。于是他们提出，DNA的这两条平行链不是位于一个平面上，而是相互扭曲(像扭麻花一样)的螺旋结构，即所谓的DNA分子双螺旋结构(图2－3)。这样不仅满意地解释了化学分析的结果，也满意地解释了物理分析的结果。

图2—3　DNA模型

显然，DNA分子的结构好像一把梯子，梯子两边的扶手是磷酸(P)和脱氧核糖(D)交互连接成的，中间的阶梯是由两条链的两对碱基通过氢键连接成的。一般说来，一个DNA分子上大约有4千到4亿个阶梯。世界上哪有这么多阶梯的梯子呢!殊不知，父母给予子女的最珍贵的财富，就是这种梯子，他(她)们就是以这个梯子作为蓝图而建造自身，并在社会中得以生存和发展。