1、DNA分子双螺旋结构的发现历程 1 1950年代初期，通过美国科学家艾弗里的 实验和美国科学家赫尔希和他的学生蔡斯 的实验，已经证明DNA是生物体的遗传物 质之后，围绕着寻求一个合理的结构模型 ，来阐述DNA的遗传作用，世界上三个著 名的实验室所代表的学派，展开了一场争 分夺秒的激烈竞争 2 三大学派的代表 生物化学学派 美国加州理工学院化学家 鲍林实验室 结构学派 英国伦敦皇家学院的威尔 金斯和富兰克林 信息学派 剑桥大学的沃森和克里克 3 生物化学学派 1950年，鲍林等利用X射线技术研究蛋白质 结构，提出蛋白质是长链分子，并发现了 螺旋结构。对蛋白质研究的成功，大大激 励了他们把该项技术
2、 应用于DNA分子结构 研究。1952年底，鲍林等人明确提出DNA 分子并非单链结构，而可能是双链或三链 的螺旋体。 4 结构学派结构学派 威尔金斯和富兰克林 ,他们两人都 专长X射线结晶学研究。1952年他 们设法制成了高度定向的DNA结 晶纤维，并有富兰克林拍摄出了非 常清晰的X射线衍射照片。通过对 照片的细致分析，他们推算出 DNA分子式双链同轴排列的螺旋 结构，磷酸根基团和脱氧核糖在螺 旋外侧，并测量出DNA螺旋体的 直径和螺距。 到1953年3月17日，DNA分子的结 构问题已经差不多被弗兰克林所攻 克。然而，他们却未能及时地将分 析资料转变为一个合理的结构模型 。 因而，与诺贝尔奖
3、擦肩而过 5 5 信息学派 自1951年开始，沃森和克里克先后建立了三个DNA分子 模型。他们在建立模型时，不只是考虑其结构，还要始终 联系DNA的功能和信息。他们要求建立的模型既要满足物 理、化学、数学研究的最新事实，如X射线衍射结果、碱 基配对的力学要求，还要满足生化知识，如酮型、氢键、 键角等，更要使DNA能解释遗传学和代谢理论，这是一种 很先进的思想。 第一个模型是一个三链的结构。这是在对实验数据理解错 误的基础上建立的，最终失败。但他们并不气馁，继续搜 集材料，查阅资料，富兰克林的B型DNA的X射线衍射照 片，查尔加夫的DNA化学成分的分析都曾给沃森和克里克 很大启示。他们建立的第二
4、个模型是一个双链的螺旋体， 糖和磷酸骨架在外，碱基成对的排列在内，碱基是以同配 方式即A与A，C与C，G与G，T与T配对。由于配对方式 的错误，这个模型同样宣告失败。尽管这次又失败了，但 他们从中总结了不少有益的经验教训，为成功地建立第三 个模型打下了基础。 6 信息学派 w1953年2月20日，沃森 灵光一现，放弃了碱基 同配方案，沃森和克里 克立即行动，马上在实 验室中联手开始搭建 DNA双螺旋模型。采用 碱基互补配对方案，终 于获得了成功。沃森和 克里克又经过三周的反 复核对和完善，3月18 日终于成功地建立了 DNA分子双螺旋结构模 型。 w因此，沃森和克里克获 得了1962年诺贝尔生理 学或医学奖。 7 8
