DNA双螺旋与分子
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詹姆斯 沃森 《双螺旋 ——发现DNA结构 的故事》
DNA双螺旋与分子
豌豆品种进行杂交实验的结果。孟德尔曾经研究过圆形和皱形种子，红花和白花等性状在子代植物 中的分布情况。他的杂交实验结果使他得出了有机体携带着并传递给子代很多遗传因子或称基因的著名结论。每一个基因决定一个性状，因此有机体的全貌受其全部基因的控制，而这些基因都是由其亲代传授下来的。
孟德尔的见解远远超越了他的时代，以致他的发现在以后35年内没有引起的大量工作。此外，他们还发现了基因能够进行突然的、永久性的变化或称突变 。一个突变 可以导致由基因所决定的特定遗传性状发生变化，例如红花颜色变为白花颜色。
这些实验结果大大推动了对于生命的认识。从理论上来说，它为了解种以前不知道的合磷丰富的物质——核酸。到本世纪初，文字形式发表了这种观点。但是，直到1961年，才最后证明遗传密码确实含有一种语言，在这种语言中，DNA的多核苷酸 链在多肽翻译过程中念为3X3。克里克是用带有突变基因的噬菌体进行纯形状性质的遗传实验证实这一观点的。异体催化功能的形状和信息原理，业已得到证明，这当然是件很有意义的事。但是，为了搞清楚它的分子机制，就需要运用生化方法去打开分子结构的奥秘，因为正是这种分子结构实际上影响着中心法则的转录 和翻译。运用生化方法的第一个结果，是认识到核糖核蛋白体是细胞内蛋白质合成 的部位。核糖核蛋白体是一种小的颗粒，由三分之一的蛋白质和三分之二的RNA所组成。
活细胞内有大量核糖核蛋白体。但是，基因编码的遗传信息是如何通过核糖核蛋白体转变成多肽链的氨基酸顺序的呢?为了回答这个问题，1961年雅柯布(Francois Jacob)和莫诺德提出，按照中心法则，首先由基因的核苷酸顺序转录出称为信使RNA的核酸。这种信使RNA分子与核糖核蛋白体表面相结合后，再由信使RNA的核苷酸顺序以密码子为单元翻译为多肽链的氨基酸顺序，在翻译过程中，信使RNA正象录音带穿过录音机一样穿过核糖核蛋白体。沃森和他的学生们在阐明核糖核蛋白体的结构、信使RNA形成的机制以及信使RNA翻译成蛋白质等方面都做出了重要的贡献。当信使RNA穿过核糖核蛋白体时，信使RNA是如何指导氨基酸排列成早就确定了的正确顺序的呢?1958年，在信使RNA的概念尚未明确提出以前，克里克就对这个问题提出了他的看法。他认为，二十种不同的氨基酸不可能以一种特别方式与RNA模板的核苷酸三联体直接发生作用。
因此，他提出一个“适应子”核苷酸的概念。任何种类的氨基酸在进入多肽链以前首先要装配在适应子上。这种适应子被认为含有一个三联体核苷酸，即“反密码子”。反密码子按沃森-克里克碱基对原理与表示带有该适子的那个氨基酸三联体核苷酸密码子互补配对。适应子上的反密码子核苷酸与信使RNA上的相应密码子核苷酸形成特定的氢键，从而将带有该适应子的氨基酸带到核糖核蛋白体上的预先确定的适当位置。适应子假说提出后不久，研究蛋白质合成的表示尿嘧啶核苷酸)三联体为苯丙氨酸的密码子。1961年8月，在莫斯科国际生物化学代表大会上，尼伦伯格宣布了他鉴定的这第一个密码子。这件事引起了全场轰动(克里克后来写道，他就感到象“触了电”一样)。这样一来，也就一下子能够直接运用化学实验来破译遗传密码了。因为，将各种已知成分构成的合成信使RNA引入无细胞蛋白质合成体系，其效果变得可以检验了。莫斯科国际生化会议开始了一场破识遗传密码的竞赛。结果六十四种密码子全部破识。
到了本世纪六十年代中期，DNA自我催化和异体催化功能的一般性质已经基本上搞清楚了。通过互补氢键的形成，DNA获得了双重功能。一是作为模板合成自身的复本，完成DNA的自我催化功能。二是转录成mRNA，然后在蛋白质合成中，mRNA通过与(RNA的反密码子形成互补氢键完成它独特的异体催化功能。中心法则结果证明基本上是正确的。在没有借助物理学和化学未知原理的情况下，基因的奥秘揭开了。沃森和克里克早已发现，同类物质循环繁衍，其过程看来就是互补氢键的形成过程。
