DNA双螺旋结构背后的故事.docx

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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岁的年轻的遗传学家沃

2、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在生物细胞中的重要性;鲍林

3、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：两个年轻人

4、，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 Luria)为师。他在1951年到剑桥之

5、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)，由这些小分子组成了4种核苷酸，这4种

6、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，

7、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

8、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，他们很快就领悟到了DNA的结构现在已经成为了一个众所周知的事实两条以磷酸为骨架的链相互缠绕形成了双螺旋结构，氢键把它们连结在一起。他们在1953年5月25日出版的英国自然杂志上报告了这一发现。这是生物学的一座里程碑，分子生物学时代的开端。专心-专注-专业