核酸的分子结构

一个关于脱氧核糖核酸的结构模型

我们拟提出一种脱氧核糖核酸（DNA）盐的结构，该结构具有全新的结构特征，具有重要的生物学意义。

关于核糖核酸（nucleic acid）的结构已经由鲍林（Pauling）和柯瑞（Corey）提出，他们慷慨地将其手稿在公布之前提供给我们。他们提出的模型是三条缠绕在一起的链状结构，磷酸盐（phosphates）靠近纤维轴（fiber axis），碱基（bases）在其外侧。我们认为，该结构由两点原因不能令人满意：

1. 提供给我们的X射线衍射图显示的结构针对于盐，而非游离的酸。如果没有酸性氢原子（acidic hydrogen atoms）那么我们无法得知是什么力将它们固定起来，特别是靠近轴的、带负电的磷酸盐会相互排斥。
2. 某些范德华距离（van der Walls distances）似乎太小。

另一个三链模型是由弗雷泽（Fraser）提出的，在其模型中，磷酸盐在外而碱基在内，由氢键（hydrogen bonds）连接在一起。该模型由于结构描述得不够明确，我们对此不予置评。
我们提出一种完全不同的脱氧核糖核酸盐结构：两条螺旋链围绕着同一个轴（如图）。我们假设每条链由β-D-脱氧呋喃核糖（β-D-ribofuranose）构成，经3′，5′-磷酸二酯（phosphate diester）键连接，两条链（不是碱基）由一个垂直于纤维轴 的二联体连接，两条链都遵循右手螺旋定则，原子的排列顺序相反。每条链都与费尔伯格（Furberg）的第Ⅰ号模型相似，碱基在内而磷酸在外。糖与周围原子的排布接近于费尔伯格的“标准构型”（standard configuration），即垂直于其相连的碱基。每条链在z方向每隔3.4埃（Å）出现一个残基（residue）。若假定相邻核苷酸之间的夹角为36°，则每10个核苷酸（即34埃）重复一次。磷原子到纤维轴的距离是10埃，磷酸在外，因此阳离子（cations）易于接近。

该结构较为开放，含水量较高。含水量低时，碱基可能会倾斜而使得其结构更为紧凑。
该结构的新颖之处在于：两条链以嘌呤（purine）与嘧啶（pyrimidine）碱基相连。碱基平面垂直于纤维轴，