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DNA双螺旋结构 开启分子生物微时代

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作者:科普中国来源:科普中国

发现DNA双螺旋结构:


1952年,奥地利裔美国生物化学家查伽夫测定了DNA中4种碱的含量,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,其中形成染色体的双螺旋结构图标具有独特的代表性1953年,剑桥科学家沃森和克里克发现了著名的DNA双螺旋结构,这一结构从此成为了所有生命的化学密码。DNA双螺旋结构的阐明,揭开了生命科学的新篇章,开创了科学技术的新时代。随后,遗传的分子机理――DNA复制、遗传密码、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位和细胞工程蓝图的基因以及基因表达的调控相继被认识。

建立DNA双螺旋结构:


1951年,人们已经知道了脱氧核糖核酸可能是遗传物质,但其结构和作用还处于未知的状态。就在这时,英国科学家富兰克林加入了研究DNA结构的行列,并通过在法国学习的X射线衍射技术成功地拍摄到DNA晶体的X射线衍射照片。

研究DNA双螺旋结构:


沃森和克里克也在剑桥大学卡文迪许实验室进行DNA结构的研究,他们希望通过噬菌体来研究基因如何控制生物的遗传。当他们听了富兰克林的学术报告,看到DNA的X射线衍射图片后,认定一旦搞清DNA的结构,就能了解到基因是如何起作用的。


随后在在卡文迪许实验室里,沃森和克里克又得到机会向X射线衍射专家学习,这些都是他们取得成就的重要因素。而能够让沃森集中精力从事DNA结构研究的契机,则是他得到美国主管部门资助去参加在拿不勒斯召开的学术会议,在那里他看到了富兰克林的X射线衍射图片。


DNA双螺旋结构开启分子生物学时代:


两位年轻的科学家凭借认真的实验工作和深厚的科学功底,在向权威发起的挑战中大获全胜。在科学界经常遇到的是年轻人对权威无原则的屈服,甚至沃森在开始知道鲍林提出的是三螺旋模型的一刹那,也曾后悔几个月前放弃了自己按三螺旋思路进行的工作。不过他们没有从此打住,而是为了赢得时间,加快了工作。


1953年受到前人的影响,当时在卡文迪许实验室的詹姆斯•沃森与佛朗西斯•克里克,依据伦敦国王学院的罗莎琳•富兰克林所拍摄的X光绕射图及相关资料,提出了最早的DNA结构精确模型,并发表于《自然》期刊。五篇关于此模型的实验证据论文,也同时以同一主题发表于《自然》期刊。其中在研究过程中,沃森和克里克也曾由于早期的结构模型不精准遭遇过强烈反对,但通过他们不断的挑战与突破,在不到两个月内终于取得了后来震惊世界的成果。这是生物学的一座里程碑,分子生物学时代的开端。


DNA双螺旋提出的主要成就是把物理学运用到生命科学中,可以说是分子生物学的奠基。运用物理学中的晶体衍射技术,对DNA进行衍射,通过对比,判断DNA为双螺旋。沃森和克里克通过不断的组合,最终建立了DNA的双螺旋同时提出了正确的模型,即核糖为骨架,碱基进行配对的模型。从DNA双螺旋结构的提出开始便开启了分子生物学时代,使遗传的研究深入到分子层次,生命之谜被打开,人们更加清楚地了解到遗传信息的构成和传递的途径。


文章分类: 化学视野