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妞妞宝贝814
首页 > 论文发表 > 鲍林发表的DNA结构论文

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大家好,我是新人 土可以吃,本频道记录自然与生物的有趣故事。欢迎关注~音乐来自艺术家:[Keys of Moon Music][Kuro]

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小馋猫儿richard

浩瀚的工程啊啊啊啊啊啊啊

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刘阳780210

一 【孟德尔】现代遗传学之父,是这一门重要生物学科的奠基人。1865年发现遗传定率。 1822年7月22日,孟德尔出生在奥地利的一个贫寒的农民家庭里,父亲和母亲都是园艺家。孟德尔受到父母的熏陶,从小很喜爱植物。 当时,在欧洲,学校都是教会办的。学校需要教师,当地的教会看到孟德尔勤奋好学,就派他到首都维也纳大学去念书。 大学毕业以后,孟德尔就在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。他能专心备课,认真教课,所以很受学生的欢迎。1843年,年方21岁的孟德尔进了修道院以后,曾在附近的高级中学任自然课教师,后来又到维也纳大学深造,受到相当系统和严格的科学教育和训练,为后来的科学实践打下了坚实的基础。孟德尔经过长期思索认识到,理解那些使遗传性状代代恒定的机制更为重要。 从维也纳大学回到布鲁恩不久,孟德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商那里,弄来了34个品种的豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以相互区分的稳定性状,例如高茎或矮茎、圆料或皱科、灰色种皮或白色种皮等。 孟德尔通过人工培植这些豌豆,对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和严谨的态度。他酷爱自己的研究工作,经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:“这些都是我的儿女!” 8个寒暑的辛勤劳作,孟德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。人们分别称他的发现为“孟德尔第一定律”和“孟德尔第二定率”,它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。 孟德尔开始进行豌豆实验时,达尔文进化论刚刚问世。他仔细研读了达尔文的著作,从中吸收丰富的营养。保存至今的孟德尔遗物之中,就有好几本达尔文的著作,上面还留着孟德尔的手批,足见他对达尔文及其著作的关注。 起初,孟德尔豌豆实验并不是有意为探索遗传规律而进行的。他的初衷是希望获得优良品种,只是在试验的过程中,逐步把重点转向了探索遗传规律。除了豌豆以外,孟德尔还对其他植物作了大量的类似研究,其中包括玉米、紫罗兰和紫茉莉等,以期证明他发现的遗传规律对人多数植物都是适用的。 从生物的整体形式和行为中很难观察并发现遗传规律,而从个别性状中却容易观察,这也是科学界长期困惑的原因。孟德尔不仅考察生物的整体,更着眼于生物的个别性状,这是他与前辈生物学家的重要区别之一。孟德尔选择的实验材料也是非常科学的。因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物,容易栽种,容易逐一分离计数,这对于他发现遗传规律提供了有利的条件。 孟德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义,但他还是慎重地重复实验了多年,以期更加臻于完善、1865年,孟德尔在布鲁恩科学协会的会议厅,将自己的研究成果分两次宣读。第一次,与会者礼貌而兴致勃勃地听完报告,孟德尔只简单地介绍了试验的目的、方法和过程,为时一小时的报告就使听众如坠入云雾中。 第二次,孟德尔着重根据实验数据进行了深入的理论证明。可是,伟大的孟德尔思维和实验太超前了。尽管与会者绝大多数是布鲁恩自然科学协会的会员,中既有化学家、地质学家和牛物学家,也有生物学专业的植物学家、藻类学家。然而,听众对连篇累续的数字和繁复枯燥的沦证毫无兴趣。他们实在跟不孟德尔的思维。孟德尔用心血浇灌的豌豆所告诉他的秘密,时人不能与之共识,一直被埋没了35年之久! 孟德尔晚年曾经充满信心地对他的好友,布鲁恩高等技术学院大地测量学教授尼耶塞尔说:“看吧,我的时代来到了。”这句话成为伟大的预言。直到孟德尔逝世16年后,豌豆实验论文正式出版后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。 随着20世纪雄鸡的第一声啼鸣,来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律。1900年,成为遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年。从此,遗传学进人了孟德尔时代。 今天,通过摩尔根、艾弗里、赫尔希和沃森等数代科学家的研究,已经使生物遗传机制——这个使孟德尔魂牵梦绕的问题建立在遗传物质DNA的基础之上。 随着科学家破译了遗传密码,人们对遗传机制有了更深刻的认识。现在,人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。然而,所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的修道士的名字相连。二【童第周】童第周是我国著名的生物学家、优秀的教育家,生前曾担任过中国科学院副院长、动物研究所所长。 童第周出生在浙江省鄞县的一个小村里,家庭生活十分贫困,没有钱进学校读书,只能在家里边做些农活,边跟父亲学点文化。直到17岁,才在二哥的帮助下,进了宁波师范予科。可是第一学期考试成绩总平均分没有及格,学校让他退学或降级,经童第周再三请求,学校勉强答应试读半年。童第周发誓,一定要把成绩赶上去。童第周坚持顽强的学习。终于取得了好成绩。在进入上海复旦大学以后,他更加勤奋学习,临近毕业时,他已经成为生物系的高材生了。童第周认识到,世界上没有天才,天才是用劳动换来的。要攀登生物学的高峰,需要付出更艰苦的劳动。 1930年童第周在亲友们的资助下,远度重洋,来到北欧比利时的首都--布鲁寒尔。在欧洲著名生物学者勃朗歇尔教授的指导下,研究胚胎学。当时,他发现有的外国留学生对中国人抱着一种藐视的态度,说“中国人是弱国的国民”。和他同住的一个洋人学生,公开说:“中国人太笨。”听到这些,童第周再也压抑不住满腔的怒火,对那个洋人说:“这样吧,我们来比一比,你代表你的国家,我代表我的国家来和你比,看谁先取得博士学位。” 童第周憋着一股气,在日记中写下了自己的誓言:“中国人不是笨人,应该拿出东西来,为我们的民族争光!” 研究胚胎学,经常要做卵细胞膜的剥除手术,有一次做实验,教授要求学生们设法把青蛙卵膜剥下来,这是一项难度很大的手术,青蛙卵只有小米粒大小,外面紧紧地包着三层象蛋白一样的软膜,因为卵小膜薄,手术只能在显微镜下进行。许多人都失败了,他们一剥开卵膜,就把青蛙卵也给撕破了。只有童第周一人不声不响地完成了这项实验任务。 布朗歇尔教授知道后,特地安排了一次观察实验,把学生们都找来看。实验开始了,童第周不慌不忙地走到显微镜前,熟练地操作着。人们看到,他象钟表工人那样细心,象绣花姑娘那样灵巧,象高明的外科医生那样一丝不苟。在显微镜下,他先用一根钢针在卵上刺了一个小洞,于是胀得圆滚滚的青蛙卵马上就松驰下来,变成扁圆形的,再用钢镊往两边轻轻一挑,青蛙卵的卵膜就从卵上顺利地脱落下来了。他干得又快又利落。 “成功了!成功了!”同学涌上去祝贺,勃朗歇尔教授更是激动万分,这是他搞了几年也没有搞成的项目啊!他抑制不住内心的喜悦,连声称赞:“童第周真行!中国人真行!”童第周剥除青蛙卵膜手术的成功,一下子震动了欧洲的生物界。4年之后,通过答辩,比利时的学术委员会决定授予童第周博士学位。在荣获学位的大会上,童第周激动地说:“我是中国人,有人说中国人笨,我获得了贵国的博士学位,至少可以说明中国人决不比别人笨。”在场的教授纷纷点头,有的还伸出大姆指。而那位洋人学生却一篇论文也没有,更谈不上当博士了。 1937年抗日战争爆发,童第周谢绝了专家和同学们的挽留,毅然回到了灾难深重的祖国。他来到四川宜宾一个村镇教书。在紧张的教学中始终没有忘记搞科学研究。可是,这里没有科学仪器,连一架显微镜也没有,没办法继续开展胚胎学的研究工作。一次意外的发现给他带来了希望:在小镇的旧货摊上他们看到了一架旧显微镜,但要价太贵,当时他们夫妻俩掏尽了口袋还凑不足一半,又向别人借了一些还不够,最后只好把他们的衣服拿去典当,好不容易才买回这架旧显微镜。 有了显微镜,但没有所需要的灯光照明,还是不能进行操作。他们只好把显微镜搬到室外,冬天利用雪地微弱的反光,他忘记了寒冷在聚精会神地工作着。夏天烈日当头,汗流浃背即使汗水滴在视镜上模糊了视线,或是风把一粒小沙子吹进了载物器,甚至占据了整个视野……童第周仍然坚持攻关。一般说来,每一个试验数据都要重复一、二次,而他往往要重复五、六次。然而,就在这简陋的显微镜下,在这低矮的小土屋里,童第周却撰写了一篇篇具有学术价值的论文,震惊了国内外生物界的学者。 1973年,在周总理的亲切关怀下,童第周和他的伙伴们开始了细胞遗传学的研究工作。他在解剖显微镜下,用比绣花针还细的玻璃注射针,把从鲫鱼的卵细胞中取出来的遗传因子,注射到金鱼的受精卵中。金鱼的卵还没有小米粒大,做这样的实验该有多难啊!可是童第周成功了,结果孵化出的幼鱼中,有一条鱼披着金色的鳞片,长着鲫鱼那样的单尾巴,说明鲫鱼的遗传基因,已经在金鱼卵中发生了作用。这种鱼因为是童第周创造出起的,因此,人们叫它“童鱼”。童第周的实验成果,给生物学作出了巨大贡献。 1978年,童第周光荣地加入了中国共产党,他虽已76岁高龄,却以年轻人的朝气投入了工作。他亲手制定了科研项目规划,绘制了美好的兰图。1979年3月,在浙江省科技大学的讲台上,他突然眩晕,从此一病不起。他为祖国科学事业的振兴,实践了他的誓言:“愿效老牛,为国捐躯!”

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号仔在厦门

补充内容:不能贴那么多的字,假如你真的有兴趣的话,可以去百度百科那里查找,那里的资料比较详细!!!!!!!【DNA简介】 脱氧核糖核酸(DNA,为英文Deoxyribonucleic acid的缩写),又称去氧核糖核酸,是染色体的主要化学成分,同时也是组成基因的材料。有时被称为“遗传微粒”,因为在繁殖过程中,父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子代中,从而完成性状的传播。原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体,每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.【DNA特点】 a. DNA是由核酸的单体聚合而成的聚合体。 b. DNA的单体称为脱氧核苷酸,每一种脱氧核苷酸由三个部分所组成:一分子含氮碱基+一分子五碳糖(脱氧核糖)+一分子磷酸根,DNA都是由C、H、O、N、P五种元素组成的。 c. DNA的含氮碱基又可分为四类:鸟嘌呤(Guanine)、胸腺嘧啶(Thymine)、腺嘌呤(Adenine)、胞嘧啶(Cytosine) d. DNA的四种含氮碱基组成具有物种特异性。即四种含氮碱基的比例在同物种不同个体间是一致的,但再不同物种间则有差异。 e. DNA的四种含氮碱基比例具有奇特的规律性,每一种生物体DNA中 A≈T C≈G 加卡夫法则。 【解开DNA的秘密】当发现基因就是DNA后,人们还是想知道,这个DNA是怎么样的一种东西,它又是通过什么具体的办法把生命的那么多信息传递给新的接班人的呢? 首先人们想知道DNA是由什么组成的,人类总是爱这样刨问底。结果有一个叫莱文的科学家通过研究,发现DNA是由四种更小的东西组成,这四种东西的总名字叫核苷酸,就像四个兄弟一样,它们都姓核苷酸,但名字却有所不同,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T),这四种名字很难记,不过只要记住DNA是由四种核苷酸只是随便聚在一起的、而且它们相互的连接没有什么规律,但后来核苷酸其实不一样,而且它们相互组合的方式也千变万化,大有奥秘。现在,人们已基本上了解了遗传是如何发生的。20世纪的生物学研究发现:人体是由细胞构成的,细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成。已知在细胞核中有一种物质叫染色体,它主要由一些叫做脱氧核糖核酸(DNA)的物质组成。 生物的遗传物质存在于所有的细胞中,这种物质叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。碱基有五种,分别为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。每个核苷酸只含有这五种碱基中的一种。 单个的核苷酸连成一条链,两条核苷酸链按一定的顺序排列,然后再扭成“麻花”样,就构成脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构。在这个结构中,每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”,而一个DNA上的碱基多达几百万,所以每个DNA就是一个大大的遗传密码本,里面所藏的遗传信息多得数不清,这种DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。 人的遗传性状由密码来传递。人大概有2.5万个基因,而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分,又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别,即人的多样性。人的DNA共有30亿个遗传密码,排列组成约2.5万个基因。【结构】 DNA是由许多脱氧核苷酸残基按一定顺序彼此用3’,5’-磷酸二酯键相连构成的长链。大多数DNA含有两条这样的长链,也有的DNA为单链,如大肠杆菌噬菌体φX174、G4、M13等。有的DNA为环形,有的DNA为线形。主要含有腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶4种碱基。在某些类型的DNA中,5-甲基胞嘧啶可在一定限度内取代胞嘧啶,其中小麦胚DNA的5-甲基胞嘧啶特别丰富,可达6摩尔%。在某些噬菌体中,5-羟甲基胞嘧啶取代了胞嘧啶。40年代后期,查加夫(E.Chargaff)发现不同物种DNA的碱基组成不同,但其中的腺嘌呤数等于其胸腺嘧啶数(A=T),鸟嘌呤数等于胞嘧啶数(G=C),因而嘌呤数之和等于嘧啶数之和。一般用几个层次描绘DNA的结构。 一级结构 DNA的一级结构即是其碱基序列。基因就是DNA的一个片段,基因的遗传信息贮存在其碱基序列中。1975年美国的吉尔伯特(W.Gilbert)和英国的桑格(F.Sanger)分别创立了DNA一级结构的快速测定方法,他们为此共获1980年度诺贝尔化学奖。自那时以后,测定方法又不断得到改进,已有不少DNA的一级结构已确立。如人线粒体环DNA含有16569个碱基对,λ噬菌体DNA含有48502个碱基对,水稻叶绿体基因组含134525个碱基对,烟草叶绿体基因组含155844个碱基对等。现在美国已计划在10至15年内将人类DNA分子中全部约30亿个核苷酸对序列测定出来。 二级结构 1953年,沃森(Watson)和克里克(Crick)提出DNA纤维的基本结构是双螺旋结构,后来这个模型得到科学家们的公认,并用以解释复制、转录等重要的生命过程。经深入研究,发现因湿度和碱基序列等条件不同,DNA双螺旋可有多种类型,主要分成A、B和Z3大类。 一般认为,B构型最接近细胞中的DNA构象,它与双螺旋模型非常相似。A-DNA与RNA分子中的双螺旋区以及转录时形成的DNA-RNA杂交分子构象接近。Z-DNA以核苷酸二聚体为单元左向缠绕,其主链呈锯齿(Z)形,故名。这种构型适合多核苷酸链的嘌呤嘧啶交替区。1989年,美国科学家用扫描隧道电镜法直接观察到双螺旋DNA 双螺旋DNA∶1952年,奥地利裔美国生物化学家查伽夫(E.chargaff,1905— )测定了DNA中4种碱基的含量,发现其中腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。这使沃森、克里克立即想到4种碱基之间存在着两两对应的关系,形成了腺膘呤与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤与胞嘧啶配对的概念。 1953年2月,沃森、克里克通过维尔金斯看到了富兰克林在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片,这一下激发了他们的灵感。他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构,而且分析得出了螺旋参数。他们采用了富兰克琳和威尔金斯的判断,并加以补充:磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架,方向相反;碱基在螺旋内侧,两两对应。 一连几天,沃森、克里克在他们的办公室里兴高采烈地用铁皮和铁丝搭建着模型。1953年2月28日,第一个DNA双螺旋结构的分子模型终于诞生了。 双螺旋模型的意义,不仅意味着探明了DNA分子的结构,更重要的是它还提示了DNA的复制机制:由于腺膘呤总是与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤总是与胞嘧啶配对,这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的,只要确定了其中一条链的碱基顺序,另一条链的碱基顺序也就确定了。因此,只需以其中的一条链为模版,即可合成复制出另一条链。 克里克从一开始就坚持要求在4月25日发表的论文中加上“DNA的特定配对原则,立即使人联想到遗传物质可能有的复制机制”这句话。他认为,如果没有这句话,将意味着他与沃森“缺乏洞察力,以致不能看出这一点来”。 在发表DNA双螺旋结构论文后不久,《自然》杂志随后不久又发表了克里克的另一篇论文,阐明了DNA的半保留复制机制。【DNA的理化性质】DNA是大分子高分子聚合物,DNA溶液为高分子溶液,具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用,当核酸变性时,吸光值升高;当变性核酸可复性时,吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性,即使得DNA双键间的氢键断裂,双螺旋结构解开。 DNA 指deoxyribonucleic acid 脱氧核糖核酸(染色体和基因的组成部分) 脱氧核苷酸的高聚物,是染色体的主要成分。遗传信息的绝大部分贮存在DNA分子中。 【分布和功能】 原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体,每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息;策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间;确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。 【DNA的发现】 自从孟德尔的遗传定律被重新发现以后,人们又提出了一个问题:遗传因子是不是一种物质实体?为了解决基因是什么的问题,人们开始了对核酸和蛋白质的研究。 早在1868年,人们就已经发现了核酸。在德国化学家霍佩·赛勒的实验室里,有一个瑞士籍的研究生名叫米歇尔(1844--1895),他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣,因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康,与病菌"'作战"而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的"遗体"。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来,并用胃蛋白酶进行分解,结果发现细胞遗体的大部分被分解了,但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析,发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。霍佩·赛勒用酵母做实验,证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为 "核素",后来人们发现它呈酸性,因此改叫"核酸"。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。 20世纪初,德国科赛尔(1853--1927)和他的两个学生琼斯(1865--1935)和列文(1869--1940)的研究,弄清了核酸的基本化学结构,认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、核糖和磷酸构成的。其中碱基有4种(腺瞟吟、鸟嘌吟、胸腺嘧啶和胞嘧啶),核糖有两种(核糖、脱氧核糖),因此把核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。 列文急于发表他的研究成果,错误地认为4种碱基在核酸中的量是相等的,从而推导出核酸的基本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成的四核苷酸,以此为基础聚合成核酸,提出了"四核苷酸假说"。这个错误的假说,对认识复杂的核酸结构起了相当大的阻碍作用,也在一定程度上影响了人们对核酸功能的认识。人们认为,虽然核酸存在于重要的结构--细胞核中,但它的结构太简单,很难设想它能在遗传过程中起什么作用。 蛋白质的发现比核酸早30年,发展迅速。进入20世纪时,组成蛋白质的20种氨基酸中已有12种被发现,到1940年则全部被发现。 1902年,德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论,1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。于是,有的科学家设想,很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用,也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。因此,那时生物界普遍倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体。

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风荷丽景

生物科学和健康随着生物科学的发展,生物科学对社会的影响越来越大,同样的对于健康的影响也不可小视。这主要表现在以下几个方面: 1、影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2、促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3、随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4、促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5、影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6、对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7、生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 从这么多的方面可以看出,生物科学在我们现在社会的影响范围之广,作用之大,是体现了这个学科的重要性。本文主要简单谈谈生物科学和健康的联系。后面待续……给你发EMAIL吧

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catmouse1972

发现DNA分子双螺旋结构的是美国的沃森和英国的克里克。

在1940年代末,人们已经知道,DNA是一种细长的高分子化合物,由一系列脱氧核苷酸链构成,脱氧核苷酸又是由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成,碱基有4种,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。在1951年,很多科学家对DNA的结构研究展开了一场竞赛。当时有两个著名的DNA分子研究小组,一个是以著名的物理学家威尔金斯和化学家富兰克林为首的英国皇家学院研究小组,他们主要用X射线衍射来研究DNA结构。一个是以著名化学家鲍林为首的美国加州理工大学研究小组,他们主要用模型建构法研究DNA结构,并且已经用该方法发现蛋白质a螺旋。

1951年2月,威尔金斯将富兰克林拍的一张非常精美的DNA的X光衍射照片在意大利举行的生物大分子结构会议上展示,一直对DNA有浓厚兴趣的沃森看到这张图时,断定DNA的结构是一个螺旋体。他打定主意要制作一个DNA模型。他把这种想法告诉了他的合作者克里克,得到了克里克的认可。

沃森和克里克构建DNA分子结构模型的工作始于1951年秋。他们用模型构建法,仿照著名化学家鲍林构建蛋白质α螺旋模型的方法,根据结晶学的数据,用纸和铁丝搭配脱氧核苷酸。

他们构建了一个又一个模型,都被否定了。但沃森坚持认为,DNA分子可能是一种双链结构。之后他们分别完成了以脱氧核糖和磷酸交替排列为基本骨架,碱基排在外面的双螺旋结构,和以脱氧核糖和磷酸交替排列为基本骨架,碱基排在内部,且同型碱基配对的双螺旋结构。

1952年,生物化学家查伽夫报道了他对不同生物DNA进行分析的结果。查伽夫的结果表明,虽然在不同生物的DNA之间,4种脱氧核苷酸的数量和相对比例很不相同,但无论哪种物质的DNA中,都有A=T和G=C,这被称为DNA化学组成的“查伽夫法则”。

之后,克里克的朋友,理论化学家格里菲斯通过计算表明,DNA的4种脱氧核苷酸中,A必须与T成键,G必须与C成键。这与查伽夫法则完成一致。随后,鲍林以前的同事多诺告诉沃森,A-T和G-C配对是靠氢键维系的。以上这些工作,就成了沃森和克里克DNA分子模型中A—T配对、G=C配对结构的基础。

完整的DNA分子结构模型完成于1953年3月7日。根据这个模型,DNA分子是一个双螺旋结构,每一个螺旋单位包含10对碱基,长度为34埃(1埃=10-10米)。螺旋直径为20埃。4月15日,沃森和克里克关于该模型的第一篇论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构模型》在《自然》(Nature)杂志上发表。

1962年,沃森、克里克和威尔金斯分享了诺贝尔医学和生理学奖,以表彰他们对DNA结构研究的杰出贡献。

沃森和克里克

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