1. DNA分子的構造
DNA分子是由兩條長度相等、方向相反的多聚脫氧核苷酸鏈所組成,這兩條鏈圍繞同一中心軸形成了雙排螺旋的結構。這兩條螺旋都是右手螺旋,雙螺旋的表面則形成了深淺不一的溝壑。
2. 糖-磷酸骨架的組成
在DNA分子中,各脫氧核苷酸中的磷酸和脫氧核糖基通過磷酸二酯鍵相連,從而形成了糖-磷酸骨架。這一骨架是螺旋的主鏈部分,位于螺旋的外側。而堿基則從骨架中突出,指向螺旋的內側,并且其平面都與螺旋的縱軸垂直。
3. 堿基的配對與連接
兩條多聚脫氧核苷酸鏈通過堿基間的氫鍵進行連接。具體來說,一條鏈中的腺嘌呤(A)必定與另一條鏈中的胸腺嘧啶(T)進行配對,而鳥嘌呤(G)則必定與胞嘧啶(C)進行配對。這種堿基間的配對與連接原則被稱為堿基互補規則,它維持了DNA雙螺旋結構的穩定性。
4. DNA穩定性的因素
維持DNA雙螺旋結構穩定性的主要因素包括上下層堿基對之間的堆砌力以及鏈間互補堿基之間的氫鍵。堿基的堆砌還構成了疏水性核心,而親水性帶負電荷的糖-磷酸基團則位于外部,這樣使得雙螺旋結構更加穩固。
DNA雙螺旋模型的要點概述
1953年,Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結構模型。該模型的核心要點包括:
1. DNA分子由兩條反向平行排列的多核苷酸鏈構成,其中一條鏈的5'末端與另一條鏈的3'末端相對。這兩條鏈的糖-磷酸主鏈均為右手螺旋,擁有共同的螺旋軸。
2. 兩條鏈上的堿基均位于主鏈的內側。其中,A與T配對,C與G配對,形成了穩定的堿基互補結構。
3. 成對的堿基大致處于同一平面內,該平面與螺旋軸基本垂直。相鄰堿基對平面的距離約為0.34nm,而雙螺旋每旋轉一周有10對堿基。
大多數天然DNA都呈現出雙鏈結構,但也有例外,如某些病毒(如Фx174和M13)的DNA是單鏈結構。DNA分子通常以右手螺旋的形式圍繞同一中心軸盤旋成雙螺旋結構。而大溝和小溝是DNA雙螺旋表面兩種不同類型的凹槽結構,這些結構在蛋白質與DNA的相互作用中起著關鍵作用。
DNA的功能與意義
DNA作為遺傳信息的載體,其分子結構的復雜性為生物體提供了無限的遺傳信息組合可能性。而DNA雙螺旋結構的發現不僅為我們理解生命遺傳提供了重要依據,還對現代生物學、醫學和遺傳學等領域產生了深遠影響。特別值得一提的是,富蘭克林在DNA雙螺旋結構的研究中起到了關鍵作用,她的貢獻為后來的研究奠定了基礎。
參考資料來源
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