在伦敦国王学院,罗莎琳德·富兰克林利用x射线晶体学获得了DNA图像,这个想法最初是由莫里斯·威尔金斯提出的。富兰克林的图像让詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克创造出了他们著名的双螺旋模型。

1962年,沃森(1928)、克里克(1916-2004)和威尔金斯(1916-2004)因1953年对脱氧核糖核酸(DNA)结构的研究而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。威尔金斯的同事富兰克林(Franklin, 1920-1958)在37岁时死于癌症,他就没有这么荣幸了。她被排除在外的原因一直在争论中,目前仍不清楚。有一个诺贝尔奖的规定规定“在任何情况下不得将奖金分配给三个以上的人。”她在诺贝尔奖颁发前去世的事实也可能是一个因素,尽管禁止死后颁奖的规定直到1974年才生效。

发现DNA的结构

作为遗传基础的分子,DNA,包含了在体内构建蛋白质的模式,包括各种酶。新的理解遗传和遗传性疾病是可能一旦确定DNA包含两个链缠在对方,或双螺旋时,交替的磷酸和糖组,这两个链之间的氢键结合在一起对有机腺嘌呤与胸腺嘧啶(T) (A),现代生物技术也以DNA的结构知识为基础——在这种情况下,科学家能够修改宿主细胞的DNA,从而产生所需的产品,例如胰岛素。

这四位科学家的工作背景是由几个科学突破构成的:x射线晶体学家在研究有机大分子方面取得的进展;遗传学家提供的越来越多的证据表明,染色体中负责遗传的是DNA,而不是蛋白质;Erwin Chargaff的实验发现在DNA中有相同数量的A和T碱基以及G和C碱基;和莱纳斯鲍林他发现某些蛋白质的分子具有螺旋形状,这是通过使用原子模型和对各种原子可能分布的敏锐了解得出的。

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罗莎琳德·富兰克林在巴黎报道。

罗莎琳德·富兰克林在巴黎报道。

维托里奥Luzzati

罗莎琳德富兰克林

在四名DNA研究人员中,只有罗莎琳德·富兰克林拥有化学学位。她出生在伦敦一个显赫的银行业家庭,那里所有的孩子——无论男女——都被鼓励去发展他们的个人能力。她曾就读于剑桥大学女子学院之一的纽纳姆学院。1941年二战期间,她完成了学位,并在剑桥大学与后来的诺贝尔奖得主罗纳德·诺里什(Ronald Norrish)一起攻读研究生。仅仅一年后,她就辞去了研究奖学金,在英国煤炭利用研究协会(British Coal Utilization research Association)为战争做出贡献。在那里,她对煤和石墨的性质进行了基本的研究。她短暂地回到了剑桥大学,在那里她提交了一篇基于这项工作的论文,并获得了物理化学博士学位。战后,通过一位法国朋友,她在巴黎的Chimiques de l 'Etat中央实验室获得了一个职位,在那里她被介绍了x射线晶体学技术(见此版视频),并迅速成为该领域受人尊敬的权威。1951年,她回到英国伦敦国王学院,负责升级那里的x射线晶体实验室,用于DNA研究。

通过分光光度法和x射线晶体学的矫正透镜查看历史

分光光度法和x射线晶体学的历史解释了这些仪器如何帮助理解原子的结构。

莫里斯·威尔金斯

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1954年,莫里斯·威尔金斯用x射线晶体仪。

1954年,莫里斯·威尔金斯用x射线晶体仪。

伦敦国王学院和霍勒斯·弗里兰·贾德森

莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)已经在国王学院工作,他是一位新西兰出生、剑桥大学毕业的物理学家。第二次世界大战期间,作为一名新博士,他的工作是改进雷达用的阴极射线管屏幕,然后被派往美国,参与曼哈顿计划。像许多其他核物理学家一样,当他的学科被应用于原子弹的制造时,他的幻想破灭了;他转而转向生物物理学,与他在剑桥的导师约翰·t·兰德尔(John T. randall)合作。兰德尔也经历过类似的转变——先是在苏格兰的圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews),然后在伦敦国王学院(King’s College London)。通过x射线晶体学技术研究DNA是威尔金斯的想法,当兰德尔任命富兰克林时,他就已经开始实施了。不幸的是,威尔金斯和富兰克林之间的关系很差,可能会减慢他们的进步。

詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克

与此同时,1951年,出生于芝加哥、23岁的美国人詹姆斯·沃森来到了剑桥的卡文迪许实验室。沃森拥有两个动物学学位:芝加哥大学的学士学位和印第安纳大学的博士学位,在那里他对遗传学产生了兴趣。他曾在印第安纳州的萨尔瓦多·e·卢里亚(Salvador E. Luria)的指导下从事噬菌体研究,噬菌体是一种入侵细菌以繁殖的病毒,卢里亚因此获得1969年的诺贝尔生理学或医学奖。沃森去丹麦做博士后工作,继续研究病毒,弥补他在化学方面的相对无知。1951年春天,在那不勒斯动物站的一次会议上,沃森听了威尔金斯关于DNA分子结构的演讲,并看到了他最近拍摄的DNA x射线晶体照片。他迷上了。

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1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在卡文迪许实验室做了DNA模型。

1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在卡文迪许实验室做了DNA模型。如欲申请使用此照片的许可,请访问科学照片图书馆网站www.photoresearchers.com

©A. Barrington Brown。

沃森很快就去了卡文迪许实验室,那里有几个重要的x射线晶体学项目正在进行中。在威廉·劳伦斯·布拉格的领导下,马克斯·佩鲁茨氏约翰·肯德鲁研究的是肌红蛋白,肌红蛋白是肌肉组织中储存氧气的蛋白质。(佩鲁茨和肯德鲁因他们的工作而获得诺贝尔化学奖,同年诺贝尔奖被授予DNA研究人员——1962年。)在佩鲁茨手下工作的是弗朗西斯·克里克(Francis Crick),他曾在伦敦大学学院(University College London)获得物理学学士学位,并在二战期间帮助开发了雷达和磁性地雷。克里克,另一位生物学物理学家,本该写一篇关于血红蛋白x射线晶体学的论文,这时沃森来了,急切地想要招募一位同事从事DNA方面的工作。受到鲍林在分子模型研究上的成功启发,沃森和克里克迅速将几个DNA模型组合在一起,并试图整合他们所能收集到的所有证据。他们未经她的允许就拿到了富兰克林的优秀的x光照片,这对正确的解决方案至关重要。这四位科学家在同一期的《科学》杂志上发表的文章中公布了DNA的结构自然

不同的职业道路

然后他们朝不同的方向走去。富兰克林去了伦敦的伯克贝克学院,在j·d·伯纳尔的实验室工作,那里的环境比国王学院更适合她。在因癌症早逝之前,她对烟草花叶病毒结构的x射线晶体分析做出了重要贡献,这是该领域的一个里程碑。在她生命的最后,她与弗朗西斯克里克和他的妻子成为了朋友,并把她的实验室搬到了剑桥,在那里她从事了关于脊髓灰质炎病毒的危险工作。威尔金斯在国王学院任职期间,将x射线技术应用于神经细胞膜和核糖核酸(RNA)的结构测定。核糖核酸是一种与活细胞中的化学合成有关的分子。沃森随后的职业生涯最终将他带到了纽约长岛数量生物学的冷泉港实验室(CSHL),在那里,他从1968年开始担任主任,带领实验室达到了分子生物学研究中心的新高度。从1988年到1992年,他领导了美国国立卫生研究院的国家人类基因组研究中心。之后他回到了CSHL,并于2007年退休。克里克在剑桥大学的长期任职期间,他为解开基因密码做出了根本性的贡献。他和西德尼·布伦纳证明了在一个DNA链上每组三个相邻的碱基编码一个特定的氨基酸。 He also correctly hypothesized the existence of “transfer” RNA, which mediates between “messenger” RNA and amino acids. After 20 years at Cambridge, with several visiting professorships in the United States, Crick joined the Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, California.

进一步的认识

2005年,詹姆斯·沃森荣获Othmer金牌他的科学才能使世界对生命的本质有了新的认识,使现代生物技术和人类更美好的生活成为可能。beplay sport官网

这本传记所包含的信息最后更新于2017年12月4日。