dna双螺旋结构(dna双螺旋结构图怎么画)

1962年10月，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔生理学或医学奖委员会宣布，诺贝尔生理学或医学奖授予了英国的莫里斯·威尔金斯、英国的弗朗西斯·克里克和美国的让梅斯·沃森。原因是他们发现并证明了细胞核DNA的双螺旋结构，这对研究和理解生命的现象和本质具有重要意义。在基因时代，人们自然不会忘记DNA双螺旋结构的发现，这在生命科学史上具有划时代的意义，以及它对人类认识自我、我们从哪里来、将向哪里去的重大意义。

追根溯源，DNA的结构起源可能要追溯到英国物理学家阿斯特伯里。20世纪40年代，他通过X射线晶体衍射认为DNA分子是多核苷酸分子的长链排列。然而，在阿斯特伯里发现的DNA图片极其不清晰，无法真实反映DNA的清晰图像。

20世纪40年代末，英国威尔金斯研究小组测量了DNA在高温下的X射线衍射，纠正了阿斯特伯里发现的缺陷，初步认识到DNA是螺旋结构。但后来随着研究的发展，威尔金斯似乎无法对DNA的真实结构有更深入的了解。这时，一位具有非凡才能的物理化学家罗莎琳德·富兰克林加入了威尔金斯集团。她凭借独特的思维，设计了能够从多个方面更好地理解物质不同现象的实验方法，比如获得DNA在不同温度下的X射线衍射图样。通过总结这些局部结构和形状，DNA的衍射图变得更加清晰和全面。本来富兰克林和威尔金斯继续合作，成功也就不远了，但偏偏富兰克林因为和威尔金斯性格不合，经常发生矛盾。最后，富兰克林退出了威尔金斯集团，开始建立另一个门户网站。两种力量的分离大大削弱了研究力量，减缓了研究速度。

当威尔金斯和富兰克林研究DNA的结构时，一位美国化学家鲍林从1951年开始就一直用同样的X射线晶体衍射方法研究蛋白质的氨基酸和多肽链，最终发现血红蛋白的多肽链是一条α螺旋链。正因如此，他获得了1954年的诺贝尔化学奖，并因此成为X射线晶体衍射的全球权威。对科学研究极为感兴趣的鲍林立即将注意力转向了DNA，并获得了一些DNA的X射线晶体衍射图。也许是因为实验的问题，或者是指导思想的问题，鲍林一直认为DNA是三螺旋结构。这让他陷入了一个误区，再也没有走出这个死胡同，否则他早就三次获得诺贝尔奖了(第二次是1962年的诺贝尔和平奖)。

由于富兰克林、威尔金斯和鲍林当时未能取得大的进步，克里克和沃森被上天任命了。但承担这一责任的克里克和沃森后来承认，他们是站在巨人的肩膀上。这是巨人威尔金斯和富兰克林。

英美科学界流传着一种说法，获得最多诺贝尔奖。许多诺贝尔奖获得者的想法来自下午茶。这可能是事实，但也有不少例外。比如DNA双螺旋结构的想法就是另一种方式。

1951年，美国的沃森代表他的导师卢里亚去意大利参加一个关于生物大分子结构的会议。这时威尔金斯和富兰克林对DNA的X射线晶体衍射分析报告吸引了沃森，可以说是沃森研究DNA结构的启蒙。毕业后，沃森被导师推荐去了欧洲。在英国的卡文迪什实验室，他遇到了克里克，并一起研究了DNA的结构。尽管受到威尔金斯和富兰克林报告的启发，沃森和克里克不知道DNA是什么样的螺旋结构，是双链、三链还是四链。

沃森从芝加哥大学动物科学系毕业后，年少有为，被送到英国剑桥大学卡文迪许实验室深造。克里克是剑桥大学“结构主义”的成员。他对X射线衍射照片的研究水平很高。沃森和克里克都读过薛定谔的书《生命是什么》，所以在研究DNA结构的过程中，设想了几种可能的模型，但缺少好的照片作为实验依据。在缺少一个点的情况下，沃森和克里克认为DNA的螺旋结构应该是三螺旋，并由此展开了“积木”的游戏式研究。这种研究方式可能是受鲍林的启发，他发现血红蛋白的阿尔法螺旋链被“积木”摆弄过。许多化学分子的结构模型都是这样知道的，这并不奇怪。

起初，沃森和克里克努力按照他们的理解，把糖和磷酸放在中间，四个碱基在外侧，建立起DNA的三螺旋结构。他们认为，这个模型与威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图样非常吻合。沃森和克里克很自然地向威尔金斯和富兰克林透露了他们的最新重大成就。然而，当看到他们所谓的成就时，富兰克林却给这两项成就泼了冷水。富兰克林一针见血地指出了这一成就的缺陷。这个模型太模仿水分子了。也就是说，DNA的螺旋结构不是三螺旋。

正当沃森和克里克沮丧不已，对碱基互补原理有了更深的理解时，另一个竞争对手鲍林宣布发现了DNA螺旋结构。然而，鲍林也错了。他还把DNA结构做成三股螺旋。对沃森·克里克既惊讶又高兴。令人高兴的是，鲍林也犯了错误，但令人惊讶的是，时间不等人。如果不抓紧时间找准方向，DNA的重要发现必然会落入他人之手。

于是，他们分别与威尔金斯和富兰克林讨论，DNA螺旋应该是什么样的具体结构。讨论不欢而散，因为威尔金斯和富兰克林都否定了沃森和克里克的想法。然而，正是在1953年2月14日与威尔金斯的讨论中，威尔金斯出示了一张非常清晰的DNA晶体的衍射照片，这张照片是富兰克林在1951年11月的研究中获得的。威尔金斯发了一张照片证明沃森和克里克的想法是错误的。相反，这张照片就像一簇簇电石火花，一下子点燃了沃森期待已久的思想，思想之火正在轰轰烈烈地燃烧。华生忍不住大叫一声:天哪！DNA链只有双链才能呈现出如此美丽清晰的画面！

果然，在把核酸和糖放在外面，碱基放在中间之后，沃森和克里克在1953年2月28日摆弄出了正确的DNA双螺旋结构。仅仅过了两个星期，他就看到了富兰克林的清晰照片。1953年4月25日，《自然》发表了沃森和克里克关于DNA双螺旋结构假说的短文，其中有威尔金斯和富兰克林的两篇文章支持沃森和克里克的假说。后来鲍林和其他科学家的研究也从不同方面证明了DNA的双螺旋结构。

沃森和克里克永远不会忘记富兰克林。诺曼收藏的诺贝尔奖获得者的手稿和信件中，有一封富兰克林与沃森、克里克的通信，证明了富兰克林对发现DNA双螺旋结构的贡献。在信中，克里克和沃森告诉富兰克林，她和威尔金斯的DNA双螺旋结构的X射线衍射图给了他们很多启发。这封信实际上是他对富兰克林在1951年11月获得非常清晰的DNA晶体衍射照片的感谢。正是在这张图和之前富兰克林和威尔金斯的不断指导下，他们才走上正轨，最终获得了DNA双螺旋结构的金牌。

不幸的是，富兰克林于1958年死于卵巢癌(年仅37岁)。按照诺贝尔奖的规则，该奖只颁发给那些为人类和社会发展做出巨大贡献并健在的人。自然，这个奖不能颁给富兰克林。

1953年DNA螺旋结构的发现被认为是分子生物学中划时代的发现。这一发现不同于胰岛素等蛋白质结构的发现。沃森和克里克指出，遗传物质(DNA)的复制机制可以从四个核苷酸的特殊配位模式立即提出。通过这种复制，遗传信息转移到新的分子上，代代相传，可以保持物种的相对稳定。DNA的双螺旋结构不仅可以解释复制机制，还可以解释如何携带大量遗传基因。这一发现使遗传学从细胞水平发展到分子水平，为基因工程技术奠定了理论基础。1971年，美国生物化学家保罗·伯杰成功重组DNA分子，用大肠杆菌复制出新物种，这就是基因工程技术。