探索DNA双螺旋结构的竞赛 上课教师：王玲.

Presentation on theme: "探索DNA双螺旋结构的竞赛 上课教师：王玲."— Presentation transcript:

1 探索DNA双螺旋结构的竞赛 上课教师：王玲

2 遗传物质的结构是怎样的？

3 奥地利物理学家 薛定谔 《生命是什么──活细胞的物理学观》(1944)

4 克里克 伯格 奥尔特曼 薛定谔 鲍林 威尔金斯 沃森 卢里亚

5 这是一场实力与智慧的科学竞赛 有三组科学家在进行DNA结构的研究: 美国加州理工学院的鲍林 剑桥大学卡文迪什实验室的沃森与克里克
英国剑桥大学国王学院的富兰克琳与威尔金斯 剑桥大学卡文迪什实验室的沃森与克里克 这是一场实力与智慧的科学竞赛

6 探索DNA双螺旋结构的竞赛（一） 鲍林 美国著名化学家
1950年，他首先阐明并发现了氨基酸链的α螺旋状结构。此后，鲍林又投入了DNA结构的研究。他是最早认定DNA分子具有与氨基酸链类似的螺旋结构的科学家，而且研究的环境最优越，但他错误地认为DNA分子是由三股螺旋组成的，这使他误入歧途。

7 英国女生物学家富兰克琳（1920～1958）是最早认定DNA具有双螺旋结构的科学家，并且运用X射线衍射技术拍摄到了清晰而优美的DNA照片，为探明其结构提供了重要依据，她还精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。而英国生物物理学家威尔金斯（1916～）则计算出DNA分子螺旋的直径与长度。他们二人还对DNA分子的结构作出了确切而关键性的描述：磷酸根在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。 　　英国剑桥大学国王学院1946年就设立了DNA结构研究室，富兰克琳与威尔金斯拥有充足的经费和先进的技术设备，他们与成功地建立DNA双螺旋结构模型只有咫尺之遥，但却未能跨出最后也是最关键的一步。这一方面是因为他们认为探索DNA结构的惟一途径是使用晶体学和数学计算的方法，拒绝采用建立结构模型的方法；另一方面是由于人际关系等方面的因素。

8 探索DNA双螺旋结构的竞赛（二） 英国剑桥大学国王学院
在英国剑桥大学国王学院的实验室中，富兰克琳虽然是惟一适合运用X射线衍射技术研究DNA结构的科学家，但她发现自己是处于一种对女科学家充满敌意的环境中，很难与同行们进行讨论与交流，并且她与后来派来做她上司的威尔金斯关系不融洽。

9 探索DNA双螺旋结构的竞赛（三） 在DNA结构研究人员中，沃森和克里克资历最浅，知识与经验最缺乏，也没有进行过相关的实验，而且DNA结构不是他们的本职研究课题，但他们却在这场科学竞赛中赢得了胜利。

10 第一个模型宣告失败 克里克、沃森确信：解决DNA分子结构之路在于构建模型，他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA 结构的设想。 克里克与沃森认为：当时的X射线晶体衍射技术水平尚不足以清晰显示生物大分子较为复杂的三维图像。

11 探索DNA双螺旋结构的竞赛（四） 1953年2月，沃森、克里克通过维尔金斯看到了富兰克琳在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片，这一下激发了他们的灵感。他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构，而且分析得出了螺旋参数。他们采用了富兰克琳和威尔金斯的判断，并加以补充：磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架，方向相反；碱基在螺旋内侧，两两对应。 1953年2月28日，第一个DNA双螺旋结构的分子模型终于诞生了。

12 1953年4月25日，英国著名的科学期刊《自然》杂志发表了沃森、克里克的一篇优美精炼的短文，宣告了DNA分子双螺旋结构模型的诞生。这一期杂志还发表了富兰克琳和威尔金斯的两篇论文，以实验报告和数据分析支持了沃森、克里克的论文。 　　这一年，沃森年仅25岁，克里克也只有37岁，尚未获得博士学位。这两个年轻人之所以超越了其他看似更具实力的竞争者，赢得了这场科学赛跑的胜利，是由于他们具有清醒的宏观洞察力、非凡的科学想像力和严密的逻辑思维能力，选择了正确的研究路线，广泛借鉴他人的研究成果并加以综合性的科学思考。

13 1962年，沃森、克里克与威尔金斯因研究DNA双螺旋结构模型的成果，共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。

14 双螺旋模型的意义，不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：由于腺膘呤总是与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤总是与胞嘧啶配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就确定了。因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。