高中生物 26 基因的本质 - DNA 的结构

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DNA双螺旋结构模型的构建

20世纪50年代，沃森和克里克在前人研究的基础上，通过对大量数据和资料的分析，运用构建物理模型的方法，提出了DNA的双螺旋结构模型。他们借鉴了当时多位科学家的研究成果，如查哥夫发现的DNA中碱基含量的规律，即A（腺嘌呤）的量总是等于T（胸腺嘧啶）的量，G（鸟嘌呤）的量总是等于C（胞嘧啶）的量等。

DNA分子的结构特点

DNA分子由两条链组成：这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律，即A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中，A=T，G=C，所以在DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，即A+G=T+C。

DNA分子的多样性和特异性

多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸虽只有4种，但是如果数量不限，在连成长链时，排列顺序就是极其多样化的，它所贮存的遗传信息的容量自然就非常大了。例如，一个由n个碱基对构成的DNA分子，其碱基对的排列顺序就有4ⁿ种，从而构成了DNA分子的多样性。

特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。例如，在人类的DNA分子中，虽然不同个体之间的DNA分子在某些区域可能存在相似性，但总体上每个个体的DNA分子都具有独特的碱基排列顺序，这也是进行亲子鉴定、犯罪嫌疑人鉴定等的重要依据。

与DNA结构相关的计算

在双链DNA分子中，已知某碱基的含量，可根据碱基互补配对原则计算其他碱基的含量。如已知A占双链的比例为a%，则T也占双链的a%，G和C各占双链的(1 - 2a%)/2 。

在DNA分子的一条链中，A+T与另一条链中的T+A相等，G+C与另一条链中的C+G相等。即若一条链中A+T占该链的比例为b%，则另一条链中A+T也占该链的b%，整个DNA分子中A+T占双链的比例也为b%；同理，若一条链中G+C占该链的比例为c%，则另一条链中G+C也占该链的c%，整个DNA分子中G+C占双链的比例也为c%。

DNA的双螺旋结构模型的建立，是生物学史上的一座里程碑，它为人们理解遗传物质的复制、遗传信息的传递和表达等生命活动的本质奠定了基础，也为现代分子生物学的发展开辟了道路。