双螺旋这一概念精妙地描绘了我们遗传物质DNA的形态。DNA分子由两条相互缠绕的链构成，它们之间通过氢键形成牢固的连接。作为遗传密码载体的基本单位，核苷酸是构成DNA不可或缺的组成部分。
DNA的双螺旋结构这一重大发现，最早是由生物学家詹姆斯·沃森和物理学家弗朗西斯·克里克在20世纪50年代系统阐述的。这项研究不仅彻底改变了我们对生命本质的认识，也被公认为生物学发展史上最具里程碑意义的成就之一。
然而，在DNA发现的历史进程中，也存在着一些值得关注的争议点。特别是关于罗莎琳德·富兰克林的研究贡献，当时科学界未能给予充分的认可，这一历史插曲至今仍引发着深入的讨论。
核苷酸作为DNA的基本构建单元，实际上是由多个重复单元组成的聚合物，因此也被称为多核苷酸分子。每个核苷酸分子都包含三个关键结构组成部分：
- 含氮碱基
- 五碳糖分子
- 磷酸基团
磷酸二酯键是连接脱氧核糖的第四个碳原子与氮碱基的磷酸基形成的化学键。正是这种键合方式构成了DNA链中糖-磷酸盐骨架的主体结构。
DNA分子由四种不同的含氮碱基构成：鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。根据其分子结构特征，这些碱基可分为两大类：具有双碳氮环结构的嘌呤类(包括腺嘌呤和鸟嘌呤)以及单碳氮环结构的嘧啶类(包括胸腺嘧啶和胞嘧啶)。
腺嘌呤和鸟嘌呤属于嘌呤类碱基，而胸腺嘧啶和胞嘧啶则属于嘧啶类碱基。这四种碱基的特定组合构成了遗传密码，其中包含了构建和调控完整有机体生命活动所需的所有遗传信息与指令。
在DNA双螺旋结构中，含氮碱基总是与其互补链上的特定碱基形成配对关系。这些配对碱基通过氢键连接，共同维持着DNA分子的双螺旋构型。
DNA结构的发现无疑是生物学领域最具革命性的事件之一。生物学家詹姆斯·沃森与物理学家弗朗西斯·克里克在20世纪50年代首次揭示了这一结构奥秘。值得注意的是，莫里斯·威尔金斯也因其在研究中的关键贡献，与沃森和克里克共同获得了诺贝尔奖。
威尔金斯在这一研究进程中扮演了不可或缺的角色，因此他的传记被命名为《双螺旋中的第三位关键人物》。在DNA双螺旋结构正式发表之前，科学家们已经围绕DNA的化学组成进行了深入的研究工作。
例如，查戈夫关于嘌呤与嘧啶比例关系的发现，为沃森和克里克构建模型提供了重要的理论依据。这些前期研究成果，特别是罗莎琳德·富兰克林通过X射线晶体学技术获得的宝贵数据，共同支撑了他们最终建立双螺旋模型的科学论证。
沃森和克里克通过精心设计并不断改进一系列纸板模型，最终成功构建出符合所有实验证据的DNA结构模型。这一模型在提出后的数十年间，一直被科学界广泛接受为DNA结构的权威描述。
当克里克在剑桥大学附近的酒吧向同行宣布他们发现了”生命的奥秘”时，这一历史性的时刻被永远铭记。为了纪念这一发现，当地一家名为”鹰”的酒吧特意悬挂了一块纪念牌匾。后来有热心市民在牌匾上添加了罗莎琳德·富兰克林的名字，以此表达对她在这一重大发现中所做贡献的认可与尊重。
DNA双螺旋的Watson-Crick模型具有以下几个关键特征：
螺旋方向性：DNA分子由两条反向平行的链构成，它们以右手螺旋方式缠绕。每个螺旋周期包含约10对核苷酸，几乎总是呈右手旋转。DNA链位于螺旋外侧，而含氮碱基则位于螺旋内侧。
互补碱基配对：核苷酸之间的氢键形成具有高度特异性。腺嘌呤(A)总是与胸腺嘧啶(T)形成两个氢键的配对，而鸟嘌呤(G)则与胞嘧啶(C)形成三个氢键的配对。这种精确的碱基配对规则确保了DNA复制的高度保真性。
遗传密码：不同生物体具有独特的核苷酸序列，因此其携带的遗传信息也呈现出多样性。生物体通过世代传递DNA序列，这一序列的完整性对于生命的延续至关重要。
反平行方向：两条DNA链的走向是相反的，即一条链的5’端(含磷酸基的末端)指向另一条链的3’端(含羟基的末端)。
大沟和小沟：DNA双螺旋结构中，两条链的糖-磷酸盐骨架并非等距分布。在螺旋结构的一侧，骨架靠得更近，形成大沟；而在另一侧，骨架距离较远，形成小沟。这些结构特征对于某些蛋白质与DNA的相互作用具有重要影响。
解开酶：在DNA复制和转录过程中，需要解开双螺旋结构以便进行核苷酸的复制或读取。解旋酶通过破坏碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋结构打开，从而为DNA复制和转录提供可及的模板链。
可选择的DNA结构：虽然B-DNA(沃森-克里克模型)是自然界中最常见的DNA结构形式，但还存在其他两种罕见的DNA构型。α-DNA结构与B-DNA较为相似，而Z-DNA则呈现左手螺旋结构，其主沟和次沟的深度差异较小。