科技名词

双螺旋

double helix

定义：通常指DNA双螺旋结构。RNA中也存在局部的双螺旋结构。

学科：生物化学与分子生物学_核酸与基因

相关名词：核酸 碱基 嘌呤 嘧啶

【延伸阅读】

1953年4月，《自然》杂志发表了沃森和克里克的研究成果：DNA双螺旋结构分子模型。DNA双螺旋结构的发现被誉为20世纪生物学上最伟大的发现之一，开启了分子生物学时代，同时也开创了生命科学研究新纪元。沃森、克里克和威尔金斯也因发现DNA双螺旋结构获得了1962年的诺贝尔生理或医学奖。

沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型主要有三方面依据。一是已知核酸的化学性质和核苷酸键长与键角的数据。二是美国生物化学家查伽夫发现的DNA碱基组成规律，即Chargaff规则，主要内容是：DNA的腺嘌呤和胸腺嘧啶摩尔数相等（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔数相等（G=C），含6-氨基的碱基数等于含6-酮基的碱基数（A+C=G+T），嘌呤的总数等于嘧啶的总数（A+G=C+T）。这些规律暗示DNA分子中A与T、G与C之间存在配对关系。三是英国物理化学家富兰克林拍摄的DNA晶体X射线衍射照片，对双螺旋结构的建立起到了决定性作用。

在前人研究的基础上，沃森和克里克经过反复研究，否定了当时权威科学家鲍林提出的三螺旋模型，提出了DNA双螺旋结构模型。

该模型有以下特征：

1.两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心相互缠绕。

2.依照碱基互补配对原则，一条链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基配对，即：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，形成两个氢键；鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对，形成三个氢键。两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连。

3.磷酸与核糖通过3’，5’-磷酸二酯键相连接，构成分子骨架。碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行。

4.双螺旋的平均直径为2nm，两个相邻碱基对之间的高度为0.34nm，两个核苷酸之间的夹角为36°，沿中心轴旋转一周共有10个碱基对。

DNA双螺旋结构与相对论、量子力学被誉为20世纪自然科学领域最重要的三大成就，它不仅揭示了DNA分子的精细结构，也为理解遗传、变异、生命过程的调控提供了理论基础，同时也推动了生物克隆、DNA鉴定等技术的发展和应用。

（延伸阅读作者：东北师范大学生命科学学院 张帆博士）