生物密码——DNA，DNA双螺旋结构及其特征

双螺旋结构定义

双螺旋这个术语描述了我们遗传分子DNA的形状。DNA是由两条相互缠绕的链组成，它们通过氢键连接在一起。核苷酸是DNA的单体单位，也是遗传密码的语言。

DNA的双螺旋结构最早是由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在20世纪50年代描述的。这项研究被认为是生物学上最重要的发现之一。

然而，对于DNA发现的故事也有一些争议，比如科学家们不承认其他人的贡献，即罗莎琳德·富兰克林。

DNA双螺旋结构概述

核苷酸是通过重复单位形成DNA的单体单位，因此它也被称为多核苷酸。它有三个主要组成部分:

一种含氮碱基五碳糖一个磷酸基

磷酸二酯键是由脱氧核糖的第4个碳和氮基的磷酸基形成的。它形成了DNA链的糖-磷酸盐骨干。

DNA由四个含氮碱基组成:鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。根据其结构，含氮碱基分为两个主要基团，包括嘌呤(有两个碳氮环)和嘧啶(有一个碳氮环)。

腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤，而胸腺嘧啶和胞嘧啶是嘧啶。遗传密码是这四个碱基的组合，包含所有的遗传信息和指令，以构建和运行一个完整的有机体。

含氮碱基总是与其互补链成对。这些线相互缠绕，形成DNA的双螺旋结构。

DNA双螺旋结构的发现

在生物学领域，DNA结构的发现是最重要的事件之一。生物学家詹姆斯·沃森和物理学家弗朗西斯·克里克在20世纪50年代首次发现了它。这两位科学家和莫里斯·威尔金斯都因他们的研究获得了诺贝尔奖。

威尔金斯在这一研究中也扮演着重要的角色，因此他的传记也被命名为《双螺旋中的第三个人》。在DNA双螺旋结构发表之前，科学家们已经对DNA的组成进行了大量的研究。

例如，Chargaff关于嘌呤和嘧啶比例的规则已经被发现。沃森和克里克利用所有的证据以及罗莎琳德·富兰克林收集的x射线晶体学数据来推导他们的模型。他们小心翼翼地建造了一系列纸板模型，最终形成了一个有意义的结构。因此，他们提出了一个几十年来被认为是准确的模型。

在完成研究后，克里克在剑桥当地的酒吧宣布，他和沃森发现了“生命的秘密”。为了纪念这一时刻，一家名为“鹰”的酒吧竖起了一块牌匾，该牌匾曾被一名公众修改过。他把罗莎琳德·富兰克林的名字加到牌匾上，承认他在这一发现中的重要作用。

DNA双螺旋结构的特征

DNA双螺旋的Watson/Crick模型具有以下重要特征:

螺旋方向性:DNA分子由两条链组成，它们相互缠绕形成螺旋。螺旋每10个核苷酸旋转一次。螺旋几乎总是向右旋转。DNA链位于螺旋的外侧，含氮碱基位于螺旋的核心。

互补碱基配对:核苷酸之间的氢键总是以特定的方式发生。例如，腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。鸟嘌呤和胞嘧啶与三个氢键相连，而腺嘌呤和胸腺嘧啶则有两个氢键。因此，这些链被称为相互补充。

遗传密码:所有的生物都有不同的核苷酸序列。因此，这些核苷酸携带的遗传信息在每个有机体中也是独一无二的。生物体在世代之间传播DNA序列，因此，为了生命的延续，DNA序列是必不可少的。

反平行方向:两条DNA链都是反平行的，这意味着一条链的末端是一个特定分子末端的磷酸基。另一条链的末端是一个羟基。磷酸基连着第5个碳，所以叫5 '而羟基连着第3个碳，叫3 '。

大沟和小沟:DNA的双螺旋结构包含两条链的主干，在螺旋的一边比另一边靠得更近。当它们相距较近时，就会形成大凹槽，而当它们相距较远时，就会形成小凹槽。这些方面有重要的作用。某些需要与核苷酸相互作用的蛋白质，如转录因子或DNA复制酶，更喜欢与DNA的主要沟槽结合。然而，其他蛋白质与小沟相互作用，不需要序列特异性。

解开酶:DNA被细胞复制或复制，传递给下一代。复制需要解开或解开双螺旋结构，以便核苷酸序列可以被复制。一种酶，解旋酶是用来解拉链的。解旋酶打破了成对核苷酸之间的氢键，重塑了DNA的结构。该酶在DNA损伤修复和转录过程中起着重要作用。

可选择的DNA结构:B-DNA，或沃森-克里克模型是DNA中最常见的结构。然而，另外两种更为罕见的DNA确认也存在于自然界中。a - dna的结构更类似于B-DNA，而Z-DNA呈左旋螺旋结构，主、次沟槽之间也没有太大差异。