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什么是结构DNA纳米技术？DNA不仅仅是生命的密码，它还是制造纳米级构件和设备的通用元件。 DNA的互补碱基对能够优先结合形成双螺旋链，通过合成适当的DNA片断，就可以使它们按计划自行装配成复杂的结构。左图是一个截短了的八面体的棒状模型，它有6个四边形面和8个六边形面，每个边长约20纳米。从每个角上，延伸出一个短的DNA“发夹”。这些“发夹”可以被修饰，以将截短八面体连接在一起，形成规则的三维折叠结构。 2003年是D. Watson 和H. Crick 发现DNA双螺旋结构50周年。这一发现使遗传学问题简化成了化学问题，并奠定了之后半个世纪生命科学的基础。今天，成千上万的研究者正在努力工作，试图破译基因控制生物体发育及机能的秘密。而所有这些基因都记录在DNA这种媒介上。 然而，除了生物化学，这种特殊的分子还有其他用途。通过现代生物技术，我们可以制造出很长的DNA分子，上面排列着根据意愿选择的构建模块序列。这为DNA的应用开辟了广阔的新天地，而不仅限于自然界中生物进化的领域。例如，1994年美国南加州大学的M. Adleman 证明了DNA如何被用作计算设备。而在本文中，我想讨论DNA的另一项非生物学用途：建造纳米级的器械和设备它们的基本元件和结构只有1到100纳米大小。 这种元件有着许多潜在的应用。DNA制造的规则的栅格能够有序地容纳多个生物大分子，以便用X线晶体成像术测定它们的结构，这是药物推理设计中的一个重要步骤。另外，这种栅格还可以成为搭载纳米级电子元件的平台作为工作设备或是设备制造过程中的一个步骤。利用DNA制造的分子水平的精密元件还可制造新材料。活动的DNA元件还可用于纳米机械的传感器、开关、镊子以及更精密的机器人。 分枝状DNA “纳米级”指的是分子水平。通常两个原子之间的化学键大约为0.15纳米（一纳米是一米的十亿分之一）。DNA的双螺旋直径大约两纳米，螺距为3.5纳米左右（约10个碱基对的距离）。碱基对构成了DNA梯子上的“横木”。一小段DNA片断与其他化合物有着非常特殊的相互作用，这种作用依赖于碱基对的排列顺序。人们设想利用这些DNA链来认知特殊的分子，或是作为催化剂控制某种材料的成分。多年来，生物学家一直在利用DNA的认知特性，尤其是遗传工程学中的“粘性末端”的应用。当双螺旋中的一条链比另一条多延伸出几个未配对的碱基时，粘性末端便产生了。通过粘着，突出的部分与另一条有着互补碱基的DNA链相结合。对应关系为：一条链上的腺嘌呤碱基A另一条链上的胸腺嘧啶碱基T相匹配，胞嘧啶C则与鸟嘌呤G相匹配。 乍一看，好像DNA并不能生成令人感兴趣的器件。天然的DNA形成一条直链，像一条长绳，以至于每个人都设想由它造出的东西不是直的就是圆的，但是直链不是DNA存在的唯一形式。在细胞内某个过程中，DNA主要以一种分枝状的大分子形式存在。这种分枝结构发生于DNA复制（为细胞分裂作准备）和重组（遗传物质在配对的染色体之间交叉互换，就和精子卵子形成时的情况一样）阶段。 这种分枝结构形成于DNA双螺旋部分解旋成为两条单链时。复制过程中，每条单链沿着它的全长添加相对应的核苷酸，成为新的双螺旋（核苷酸是碱基与双螺旋骨