DNA双螺旋结构背后的故事

1、精选优质文档-倾情为你奉上DNA双螺旋结构背后的故事20世纪人类最伟大的成果，莫过于遗传学中DNA双螺旋结构的发现。一个划时代的发现，必定伴随着一段传奇的佳话：两个个卓越的研究组，第一个实验室是伦敦国王学院的威尔金斯实验室，他们用X射线衍射法研究DNA的晶体结构。当X射线照射到生物大分子的晶体时，晶格中的原子或分子会使射线发生偏转，根据得到的衍射图像，可以推测分子大致的结构和形状。第二个实验室是加州理工学院的大化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。在此之前，鲍林已发现了蛋白质的a螺旋结构。而真正的发现者，则是个非正式的研究小组，事实上他们可说是不务正业。23岁的年轻

2、的遗传学家沃森于1951年从美国到剑桥大学做博士后时，虽然其真实意图是要研究dna分子结构，挂着的课题项目却是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克里克当时正在做博士论文，论文题目是“多肽和蛋白质：X射线研究”。沃森说服与他分享同一个办公室的克里克一起研究DNA分子模型，从1951年10月开始拼凑模型，几经尝试，终于在1953年3月获得了正确的模型。一堆物理学家和化学家(克里克科班出生的从事蛋白和多肽X射线晶体衍射;威尔金斯虽然在1950年最早研究DNA的晶体结构，当时却对DNA究竟在细胞中干什么一无所知，在1951年才觉得DNA可能参与了核蛋白所控制的遗传;弗兰克林也不了解DNA在生物细胞中的

3、重要性;鲍林研究DNA分子，则纯属偶然他在1951年11月的美国化学学会杂志上看到一篇核酸结构的论文，觉得荒唐可笑，为了反驳这篇论文，才着手建立DNA分子模型)，外加唯一一个当时年仅23岁的遗传学家沃森，推断出DNA是双螺旋结构。如此荒诞，却又如此真切，做出了一个伟大的发现。这段佳话被一再传诵，一再的简化或者神化的提及，而科学史上记载：1962年，沃森、克里克和威尔金斯因为DNA双螺旋结构的发现而获得诺贝尔生理学医学奖。不管从哪个方面解读，这段佳话都有很多令人回味的乐趣。DNA双螺旋结构背后的故事：年轻的沃森和克里克为何能在这场竞赛中获胜?可是，科研上的那点破事儿，远非如此值得探讨的一个问题是

4、：两个年轻人，沃森和克里克，既不像威尔金斯那样拥有第一手的实验资料，又不像鲍林那样有建构分子模型的丰富经验(他们两个人都是第一次建构分子模型)，为什么却能在这场竞赛中获胜?沃森早年向印第安那大学申请研究生时，申请的是鸟类学;但由于印第安那大学动物系没有鸟类学专业，在系主任的建议下，沃森才转而从事遗传学研究。当时大遗传学家赫尔曼·缪勒(Hermann Muller)恰好正在印第安那大学任教授，沃森不仅上过缪勒关于“突变和基因”的课(分数得A)，而且考虑过要当他的研究生。但觉得缪勒研究的果蝇在遗传学上已过了辉煌时期，才改拜研究噬菌体遗传的萨尔瓦多·卢里亚(Salvador Lu

5、ria)为师。他在1951年到剑桥之前，因为做过同位素标记追踪噬菌体DNA的实验，坚信DNA就是遗传物质。所以才关心遗传物质需要什么样的性质才能发挥基因的功能?克里克本人说他对DNA所知不多，并未觉得它在遗传上比蛋白质更重要，只是认为DNA作为与核蛋白结合的物质，值得研究。对一名研究生来说，确定一种未知分子的结构，就是一个值得一试的课题。并且有沃森的煽动，才开始破解基因的奥秘。正是这种科学的关注，以及强烈的信念DNA是遗传物质，才促使他们抓住一切信息，根据当时如此少的数据，做出如此重大的发现。当时对DNA的已知信息，主要包括：DNA由6种小分子组成：脱氧核糖，磷酸和4种碱基(A、G、T、C)，

6、由这些小分子组成了4种核苷酸，这4种核苷酸组成了DNA，并且DNA的分子组成，A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等(事实上生物化学家埃尔文·查戈夫Erwin Chargaff测定DNA的分子组成的结果1950年就已公布，只是当时研究DNA分子结构的实验室都把它忽略了)。Rosalind Franklin短暂的一生而在此过程中，我们却在刻意忽略一个一位伟大的女科学家：罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Elsie Franklin)。富兰克林1921年生于伦敦，15岁就立志要当科学家，但父亲并不支持她这样做。她早年毕业于剑桥大学，专业是物理化学。1945年，当获得博士学

7、位之后，她前往法国学习X射线衍射技术。她深受法国同事的喜爱，有人评价她“从来没有见到法语讲得这么好的外国人”。1951年，她回到英国，在剑桥大学国王学院取得了一个职位。在那时候，人们已经知道了脱氧核糖核酸(DNA)可能是遗传物质，但是对于DNA的结构，以及它如何在生命活动中发挥作用的机制还不甚了解。就在这时，富兰克林加入了研究DNA结构的行列然而当时的环境相当不友善。她开始负责实验室的DNA项目时，有好几个月没有人干活。同事威尔金斯不喜欢她进入自己的研究领域，但他在研究上却又离不开她。他把她看做搞技术的副手，她却认为自己与他地位同等，两人的私交恶劣到几乎不讲话。在那时的剑桥，对女科学家的歧视处

8、处存在，女性甚至不被准许在高级休息室里用午餐。她们无形中被排除在科学家间的联系网络之外，而这种联系对了解新的研究动态、交换新理念、触发灵感极为重要。富兰克林在法国学习的X射线衍射技术在研究中派上了用场。X射线是波长非常短的电磁波。医生通常用它来透视人体，而物理学家用它来分析晶体的结构。当X射线穿过晶体之后，会形成衍射图样一种特定的明暗交替的图形。不同的晶体产生不同的衍射图样，仔细分析这种图形人们就能知道组成晶体的原子是如何排列的。富兰克林精于此道，她成功地拍摄了DNA晶体的X射线衍射照片。此时，沃森和克里克也在剑桥大学进行DNA结构的研究，威尔金斯在富兰克林不知情的情况下给他们看了那张照片。根据照片，他