分子双螺旋结构

三、DNA双螺旋结构

Watson和Crick于1953年提出DNA分子的双螺旋结构模型，阐明了DNA空间结构的基本形式。要点如下：①DNA由两条碱基互补的脱氧多核苷酸单链所组成。碱基互补的方式是A与T或T与A、C与G或G与C相对应。对应的碱基之间以氢键连接，其中A与T之间形成2个氢键，C与G之间形成3个氢键。由于碱基之间的这种对应关系的存在，使得并行的两条脱氧多核苷酸长链成为互补链。②在自然情况下，绝大多数DNA分子的两条互补链围绕一“主轴”向右盘旋形成双螺旋结构。在双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸排列在每条链之外侧，构成DNA分子的骨架，这两种成分为所有DNA分子所共有，不携带任何遗传信息。碱基位于两条链内侧，4种碱基（A、T、G、C）的排列序列在不同的DNA分子中各不相同，储存着各种生物性状的遗传信息（图1－1）。③虽然DNA分子的碱基仅为简单的4种，但DNA链通常很长，所包含的碱基数目很多（少者数千个，多者可达数百万个以上），由于碱基在DNA长链可重复出现，所以碱基排列序列的组合方式是无限的，可以形成多种不同的DNA分子。例如，某一DNA分子有100个碱基对，因碱基排列组合的不同，就可以形成4¹⁰⁰种DNA分子。④在DNA的两条互补链中，A与T、C与G的摩尔比等于1，嘌呤（A和G）总量与嘧啶（T和C）总量之比也等于1。但两条互补链具有不同方向性，一条是5′→3′端，另一条是3′→5′端，因而两条链呈反向平行排列。

图1－1　DNA双螺旋结构示意图

此外，在DNA分子的双螺旋结构中，除了上述右手双螺旋结构外，Rich等人（1979年）还发现了左手双螺旋结构。虽然左手DNA存在的生物学功能还不清楚，但现在已可以认为，生物体内的DNA分子中某些区域可以存在这2种构象的动态平衡。