《DNA分子双螺旋结构的发现.docVIP

DNA分子双螺旋结构的发现 　 20世纪50年代，世界上有三个小组正在进行DNA生物大分子的分析研究，他们分属于不同派别，竞争非常激烈。结构学派，主要以伦敦皇家学院的威尔金斯和富兰克林（R．Franklin）为代表；生物化学学派是以美国加州理工学院鲍林（L．G．Pauling）为代表；信息学派，则以剑桥大学的沃森和克里克为代表。 结构学派的威尔金斯是新西兰物理学家，他的贡献在于选择了DNA作为研究生物大分子的理想材料，并在方法上采取“X射线衍射法”。他认为DNA分子的X射线衍射研究对于建立严格的分子模型是有帮助的。他和他的同事获得了世界上第一张DNA纤维X射线衍射图，证明了DNA分子是单链螺旋的，并在1951年意大利生物大分子学术会议上报告了他们的研究成果。正如前面所介绍的那样，沃森也参加了那次会议，并受到很大启发。 结构学派的另一位代表人物是富兰克林，她是一位具有卓越才能的英国女科学家。1952年，她在DNA分子晶体结构研究上成功地制备了DNA样品，更重要的是通过X射线衍射拍摄到一张举世闻名的B型DNA的X射线衍射照片，由此推算DNA分子呈螺旋状，并定量测定了DNA螺旋体的直径和螺距；同时，她已认识到DNA分子不是单链，而是双链同轴排列的。 生物化学学派的代表鲍林是美国著名的化学家。致力于研究DNA、蛋白质等生物大分子在细胞代谢和遗传中如何相互影响及化学结构。1951年，根据结构化学的规律性，成功地建立了蛋白质的。α-螺旋模型。 信息学派的沃森和克里克主要研究信息如何在有机体世代间传递及该信息如何被翻译成特定的生物分子。他们无论是在科学实验的经验，还是学术成就方面都无法与威尔金斯、富兰克林、鲍林相比，然而他们后来居上，在18个月的时间内创造了DNA分子的双螺旋模型，跃上20世纪的科学宝座，摘取“分子生物学”的桂冠，领了半个世纪的风骚。究其根本原因是他们能采百家之长融为一体，化为己用。 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、数学研究的必威体育精装版事实，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。 1953年2月20日，沃森灵光一现，放弃了碱基同配方案，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，并于4月25日在英国的《自然》杂志上发表。DNA分子规则的双螺旋结构模型与世人见面了，要点如下：DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链向右螺旋形成的；DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连结，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，即A与T，C与C配对；DNA分子中两条脱氧核苷酸长链中的原子排列方向相反，一条是5’→3’走向，另一条是3’→5’ 数个星期之后，沃森和克里克又在《自然》杂志上进一步提出了DNA分子复制的假说——半保留复制机制，它为进一步揭示遗传信息的奥秘提供了广阔的前景。 从沃森和克里克的成功，我们不难发现，现代科学的创举决非一两个人所能办到的，他们必须采百家之长，充分借鉴别人的成功经验和理论，勤于思考，勇于探索，在掌握先进的科学方法后，有高明正确的科学思想指导才能成功。从科学发展的角度上看，沃森和克里克把各自独立研究的信息学派、结构学派和生化学派对生物遗传的研究统一起来推向前进，建立了不可磨灭的丰功伟绩。是他们完成了历史的、科学的统一，创建了DNA分子的双螺旋结构，这是分子生物学史上划时代的创举，是突破性的进展，人们从此开始从分子角度来研究生命科学，奠定了分子生物学的基础。我国著名的生物学家谈家桢指出：“DNA分子双螺旋结构的发现，不仅是生物科学的重大突破，也是整个自然科学的辉煌成就，其意义足以同迄今已有的任何一次科学发现相媲美”。 　 锲而不舍再创佳绩 　 25岁的沃森因DNA分子的双螺旋结构模型而一举成名，但他并不满足，继续他的科学研究。1960年，32岁的他担任哈佛大学教授。他的代表作有《双螺旋结构》、《基因