DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)背后的故事

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)背后的故事20世紀(jì)人類最偉大的成果，莫過于遺傳學(xué)中DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)，必定伴隨著一段傳奇的佳話：兩個(gè)個(gè)卓越的研究組，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室是倫敦國王學(xué)院的威爾金斯實(shí)驗(yàn)室，他們用X射線衍射法研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)X射線照射到生物大分子的晶體時(shí)，晶格中的原子或分子會(huì)使射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)得到的衍射圖像，可以推測分子大致的結(jié)構(gòu)和形狀。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)室是加州理工學(xué)院的大化學(xué)家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)實(shí)驗(yàn)室。在此之前，鮑林已發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的a螺旋結(jié)構(gòu)。而真正的發(fā)現(xiàn)者，則是個(gè)非正式的研究小組，事實(shí)上他們可說是不務(wù)正業(yè)。23歲的年輕

2、的遺傳學(xué)家沃森于1951年從美國到劍橋大學(xué)做博士后時(shí)，雖然其真實(shí)意圖是要研究dna分子結(jié)構(gòu)，掛著的課題項(xiàng)目卻是研究煙草花葉病毒。比他年長12歲的克里克當(dāng)時(shí)正在做博士論文，論文題目是“多肽和蛋白質(zhì)：X射線研究”。沃森說服與他分享同一個(gè)辦公室的克里克一起研究DNA分子模型，從1951年10月開始拼湊模型，幾經(jīng)嘗試，終于在1953年3月獲得了正確的模型。一堆物理學(xué)家和化學(xué)家(克里克科班出生的從事蛋白和多肽X射線晶體衍射;威爾金斯雖然在1950年最早研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)卻對(duì)DNA究竟在細(xì)胞中干什么一無所知，在1951年才覺得DNA可能參與了核蛋白所控制的遺傳;弗蘭克林也不了解DNA在生物細(xì)胞中的

3、重要性;鮑林研究DNA分子，則純屬偶然他在1951年11月的美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志上看到一篇核酸結(jié)構(gòu)的論文，覺得荒唐可笑，為了反駁這篇論文，才著手建立DNA分子模型)，外加唯一一個(gè)當(dāng)時(shí)年僅23歲的遺傳學(xué)家沃森，推斷出DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)。如此荒誕，卻又如此真切，做出了一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)。這段佳話被一再傳誦，一再的簡化或者神化的提及，而科學(xué)史上記載：1962年，沃森、克里克和威爾金斯因?yàn)镈NA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)而獲得諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。不管從哪個(gè)方面解讀，這段佳話都有很多令人回味的樂趣。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)背后的故事：年輕的沃森和克里克為何能在這場競賽中獲勝?可是，科研上的那點(diǎn)破事兒，遠(yuǎn)非如此值得探討的一個(gè)問題是

4、：兩個(gè)年輕人，沃森和克里克，既不像威爾金斯那樣擁有第一手的實(shí)驗(yàn)資料，又不像鮑林那樣有建構(gòu)分子模型的豐富經(jīng)驗(yàn)(他們兩個(gè)人都是第一次建構(gòu)分子模型)，為什么卻能在這場競賽中獲勝?沃森早年向印第安那大學(xué)申請(qǐng)研究生時(shí)，申請(qǐng)的是鳥類學(xué);但由于印第安那大學(xué)動(dòng)物系沒有鳥類學(xué)專業(yè)，在系主任的建議下，沃森才轉(zhuǎn)而從事遺傳學(xué)研究。當(dāng)時(shí)大遺傳學(xué)家赫爾曼·繆勒(Hermann Muller)恰好正在印第安那大學(xué)任教授，沃森不僅上過繆勒關(guān)于“突變和基因”的課(分?jǐn)?shù)得A)，而且考慮過要當(dāng)他的研究生。但覺得繆勒研究的果蠅在遺傳學(xué)上已過了輝煌時(shí)期，才改拜研究噬菌體遺傳的薩爾瓦多·盧里亞(Salvador Lu

5、ria)為師。他在1951年到劍橋之前，因?yàn)樽鲞^同位素標(biāo)記追蹤噬菌體DNA的實(shí)驗(yàn)，堅(jiān)信DNA就是遺傳物質(zhì)。所以才關(guān)心遺傳物質(zhì)需要什么樣的性質(zhì)才能發(fā)揮基因的功能?克里克本人說他對(duì)DNA所知不多，并未覺得它在遺傳上比蛋白質(zhì)更重要，只是認(rèn)為DNA作為與核蛋白結(jié)合的物質(zhì)，值得研究。對(duì)一名研究生來說，確定一種未知分子的結(jié)構(gòu)，就是一個(gè)值得一試的課題。并且有沃森的煽動(dòng)，才開始破解基因的奧秘。正是這種科學(xué)的關(guān)注，以及強(qiáng)烈的信念DNA是遺傳物質(zhì)，才促使他們抓住一切信息，根據(jù)當(dāng)時(shí)如此少的數(shù)據(jù)，做出如此重大的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)對(duì)DNA的已知信息，主要包括：DNA由6種小分子組成：脫氧核糖，磷酸和4種堿基(A、G、T、C)，

6、由這些小分子組成了4種核苷酸，這4種核苷酸組成了DNA，并且DNA的分子組成，A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等(事實(shí)上生物化學(xué)家埃爾文·查戈夫Erwin Chargaff測定DNA的分子組成的結(jié)果1950年就已公布，只是當(dāng)時(shí)研究DNA分子結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室都把它忽略了)。Rosalind Franklin短暫的一生而在此過程中，我們卻在刻意忽略一個(gè)一位偉大的女科學(xué)家：羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin)。富蘭克林1921年生于倫敦，15歲就立志要當(dāng)科學(xué)家，但父親并不支持她這樣做。她早年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，專業(yè)是物理化學(xué)。1945年，當(dāng)獲得博士學(xué)

7、位之后，她前往法國學(xué)習(xí)X射線衍射技術(shù)。她深受法國同事的喜愛，有人評(píng)價(jià)她“從來沒有見到法語講得這么好的外國人”。1951年，她回到英國，在劍橋大學(xué)國王學(xué)院取得了一個(gè)職位。在那時(shí)候，人們已經(jīng)知道了脫氧核糖核酸(DNA)可能是遺傳物質(zhì)，但是對(duì)于DNA的結(jié)構(gòu)，以及它如何在生命活動(dòng)中發(fā)揮作用的機(jī)制還不甚了解。就在這時(shí)，富蘭克林加入了研究DNA結(jié)構(gòu)的行列然而當(dāng)時(shí)的環(huán)境相當(dāng)不友善。她開始負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的DNA項(xiàng)目時(shí)，有好幾個(gè)月沒有人干活。同事威爾金斯不喜歡她進(jìn)入自己的研究領(lǐng)域，但他在研究上卻又離不開她。他把她看做搞技術(shù)的副手，她卻認(rèn)為自己與他地位同等，兩人的私交惡劣到幾乎不講話。在那時(shí)的劍橋，對(duì)女科學(xué)家的歧視處

8、處存在，女性甚至不被準(zhǔn)許在高級(jí)休息室里用午餐。她們無形中被排除在科學(xué)家間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)之外，而這種聯(lián)系對(duì)了解新的研究動(dòng)態(tài)、交換新理念、觸發(fā)靈感極為重要。富蘭克林在法國學(xué)習(xí)的X射線衍射技術(shù)在研究中派上了用場。X射線是波長非常短的電磁波。醫(yī)生通常用它來透視人體，而物理學(xué)家用它來分析晶體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)X射線穿過晶體之后，會(huì)形成衍射圖樣一種特定的明暗交替的圖形。不同的晶體產(chǎn)生不同的衍射圖樣，仔細(xì)分析這種圖形人們就能知道組成晶體的原子是如何排列的。富蘭克林精于此道，她成功地拍攝了DNA晶體的X射線衍射照片。此時(shí)，沃森和克里克也在劍橋大學(xué)進(jìn)行DNA結(jié)構(gòu)的研究，威爾金斯在富蘭克林不知情的情況下給他們看了那張照片。根據(jù)照片，他