DNA双螺旋结构的探索历程

确定了DNA是遗传物质后，科学家们更加迫切地想知道DNA的结构是怎样的。当时主要有伦敦国王学院的威尔金斯和富兰克林、加州理工学院的鲍林（Linus Pauling，1901—1994）以及剑桥卡文迪许实验室的沃森和克里克三组科学家在从事这方面的研究。

1950年，查伽夫及其同事通过研究DNA发现：四种不同的碱基在DNA中成比例出现，在相同物种的所有组织中，这种比例是恒定的，但不同物种的差距很大。在所有测量过的DNA中总嘌呤和总嘧啶数相等、总腺嘌呤与总胸腺嘧啶相等、总鸟嘌呤与总胞嘧啶相等。而伦敦国王学院的威尔金斯和富兰克林拍摄了DNA的X射线衍射图，并在1951年11月21日在伦敦举行的核酸结构讨论会上，富兰克林展示了一幅DNA螺旋结构的X射线衍射图。沃森和克里克受到这幅图的启发，开始着手构建DNA的结构模型图，查伽夫规则也给了他们非常大的启发，他们还借鉴了化学家鲍林研究蛋白质结构的方法，即先根据理论建立模型，然后用X射线衍射结果来检验模型。沃森和克里克能够成功地发现DNA的分子结构，有一个重要的原因是选择了合适的方法。研究期间他们提出了各种可供选择的模型，再用DNA的X射线衍射图像进行对比检验。历经多次失败，反复摸索，终于构建出一个合理的DNA双螺旋结构模型。1953年4月25日，沃森和克里克在《自然》杂志发表了他们的研究成果：DNA分子的双螺旋结构模型。文中对DNA结构描述如下：DNA分子是右手螺旋结构，由两条反向平行的多核苷酸链相互环绕而成。在分子的外部，脱氧核糖与磷酸交替连接形成骨架；与脱氧核糖相连的碱基位于分子内部，两条多核苷酸链上的碱基之间通过氢键相连，A只能与T形成氢键，G只能与C形成氢键（碱基互补配对），脱氧核糖-磷酸骨架与碱基平面垂直；两条链相互缠绕形成的双螺旋表面有大沟和小沟。

1962年，鉴于沃森和克里克对DNA双螺旋结构的伟大发现，他们被授予诺贝尔生理学或医学奖。DNA双螺旋结构的建立被认为是分子生物学诞生的标志。(https://www.daowen.com)

图3-25　沃森和克里克

从遗传物质的认识过程可以看出，科学发展是不断深化、不断完善的过程，而科学家们坚持不懈的探索求真精神也深刻地影响着我们。