dna跨膜运输方式(dna传递的桥梁)

杨千玉

近日，在孟德尔诞辰200周年之际，清华大学科学馆举办“从豌豆到人类基因组计划”线上展览，其中脱氧核糖核酸（DNA）结构的发现史是重要组成部分展览的。

60年前的一个冬日，斯德哥尔摩音乐厅人头攒动。三位年轻科学家荣获诺贝尔生理学或医学奖。他们是来自美国的詹姆斯·沃森（JamesWatson）和来自英国的弗朗西斯·克里克（FrancisCrick）和莫里斯·威尔（MauriceWeir）。国王。他们共同分享了DNA双螺旋结构的发现成果，并为“核酸分子的结构及其对生物体信息传递的意义”做出了贡献。如今，DNA双螺旋结构的三维模型图已出现在中学和大学的生物课本中，并已成为基础教育的常识。

事实上，早在1869年，瑞士生物化学家米歇尔就发现了核酸的存在。但当时人们的研究主要集中在蛋白质上，缺乏对核酸的关注。20世纪40年代，主流生物学家仍然认为蛋白质是研究基因的主要目标。直到1944年，艾弗里、麦克伦德和麦卡蒂发表了关于“转化因子”的重要论文，首次得到实验证明。这个转化因子就是DNA，这揭示了DNA是遗传物质。同年，《薛定谔《生命是什么？》一书问世，提出生命研究的关键问题在于信息的传递。

但在沃森和克里克1953年关于DNA双螺旋结构的论文发表之前，科学家们虽然承认DNA是遗传物质，但并不知道DNA的具体结构以及它如何传递遗传信息。

1951年，沃森在剑桥大学卡文迪什实验室遇到了他一生中最志同道合的伙伴克里克，克里克也认为DNA比蛋白质更重要。两人一拍即合，决定学习结构科学家莱纳斯·鲍林（LinusPauling）的研究方法，鲍林在发现蛋白质的螺旋结构方面已经取得了一些成果，即制作分子模型，探索原子之间的关系，解决DNA问题。结构性问题。

为了更高效、更准确地破译DNA分子结构，沃森和克里克还需要尽可能准确地浏览X射线衍射数据，这样可以避免他们走很多弯路。伦敦国王学院的威尔金斯是早期“垄断”英国DNA研究的人，也是X射线衍射照片的持有者。他同意克里克关于DNA结构是螺旋形的观点，并同意与沃森和克里克分享照片。

沃森后来在卡文迪什实验室研究了X射线衍射技术和晶体学，以期与伦敦国王学院威尔金斯和富兰克林组成的研究小组一起确认DNA的螺旋结构。沃森和克里克提出的第一个模型是三核苷酸链模型，但被富兰克林的定量测量完全拒绝。卡文迪什实验室以糖和核酸为中心的DNA分子模型的构建一度陷入低迷。克里克的博士生导师布拉格教授甚至命令两人放弃DNA结构的研究。因此，克里克将他用来研究DNA结构的固定装置寄给了伦敦国王学院的威尔金斯，希望他能够继续他在DNA分子结构方面的事业。威尔金斯称此举是“加速科学研究的协作精神的一个很好的例子”。

尽管卡文迪什实验室的DNA研究工作表面上暂停，但沃森仍然通过研究烟草花叶病毒中的核酸成分来寻找DNA研究的灵感，并学会了使用X射线相机拍摄烟草花叶病毒以揭示螺旋。结构照片。

在沃森和克里克提出不成功的“三核苷酸链模型”15个月后，鲍林也提出了类似的“三螺旋模型”，但沃森敏锐地意识到其不足。合理性：这个模型中的磷酸基团没有电离，或者说鲍林模型中的核酸根本不能构成“酸”。这一发现让卡文迪什实验室和伦敦国王学院这两个合作关系、一直痴迷于研究DNA分子结构的研究团队松了口气。但与此同时，他们也在鲍林的竞争压力下加快了研究速度。步伐。

DNA分子结构研究的转折点是著名的“51号照片”的出版。这是一张B型DNA的X射线衍射照片，由富兰克林拍摄并交给威尔金斯。这张照片证实了DNA的螺旋结构。基于这个B型结构图，沃森毅然在双螺旋和三螺旋两个方向中选择了双螺旋。于是在1953年，沃森和克里克开始创建DNA双螺旋模型。沃森是噬菌体遗传学专家，而克里克擅长物理和数学。两人共同努力解决不同科学交叉点上的关键问题，妥善解决了DNA分子碱基配对和氢键的难题，并提出了著名的DNA分子互补碱基配对原理。

伦敦国王学院的威尔金斯和富兰克林也很快发现，他们的X射线数据可以为双螺旋结构提供有力的证据。经过整理，沃森和克里克的论文于1953年发表在《自然》杂志上，DNA分子结构终于尘埃落定。

沃森、克里克和威尔金斯荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。本应分享这一成就的富兰克林因病去世，错过了该奖项。然而，他对DNA分子结构研究的贡献也被永远铭记。这些科学家并非全部来自生物化学领域，但他们都利用自己的专业知识推动了DNA双螺旋结构模型的诞生。可以说，DNA的分子结构是物理、化学、生物、数学等多个学科共同创造的智慧火花。