1700224039
1700224040
约翰·肯德鲁正在制作肌红蛋白模型,摄于1958年
1700224041
1700224042
但在我到达卡文迪许实验室后,克里克就只想着与我讨论基因问题,他再也不想把有关DNA的想法束之高阁了。当然,他也不打算放弃对实验室内其他问题的兴趣。而他每个星期花几个小时思考DNA,并帮助我解决一两个重要问题,应该也不会有人介意。
1700224043
1700224044
不久之后,肯德鲁就看出我不大可能帮助他解决肌红蛋白的结构问题了。由于他不能制备肌红蛋白的大晶体,一开始他还希望我能在这方面助他一臂之力。但是,任何人都能看出来,我的实验技术还比不上实验室里的那位瑞士化学家。在到剑桥大学大约两星期后的某一天,为了制备新的肌红蛋白晶体,我们到一家屠宰场去取马的心脏。如果我们运气好,把马的心脏立即冷冻起来使其免遭破坏,就有可能避免肌红蛋白不能结晶的问题。后来,我们费了九牛二虎之力试图得到结晶,但最终的结果并不比肯德鲁成功。从某种意义上说,这个结果倒是使我解脱了。因为如果结晶成功的话,肯德鲁可能会要求我继续从事蛋白质X射线衍射研究。[42]
1700224045
1700224046
制备晶体的失败为我和克里克每天进行几个小时的交谈消除了障碍。当然,一天到晚光是空谈是不行的,这样做连克里克也吃不消。于是,当他在推导公式过程中碰到困难时,他就会问我一些噬菌体方面的问题;而在其他时间,克里克就努力教我结晶学知识,这些知识通常只能通过耐心阅读专业期刊上刊载的论文才能获得。最重要的是,我们认真讨论了鲍林的思路,以便搞清楚他究竟是怎样发现α-螺旋的。
1700224047
1700224048
不久之后,我就明白了,鲍林的成功其实是建立在常识基础之上的,并不是复杂数学推导的结果。虽然在他的论证过程中不时会出现一些公式,但是在大多数情况下,用自然语言进行阐述也就足够了。鲍林成功的关键在于运用了结构化学的简单定律。鲍林之所以能够发现α-螺旋,不是靠盯着X射线衍射图谱看的;恰恰相反,他的主要方法是探讨原子之间的相互关系。不用纸和笔,他的主要工具就是一组分子模型。从表面上看,这些模型与学龄前儿童的玩具非常相似。
1700224049
1700224050
因此,我们为什么不用同样的方法去解决DNA的结构问题呢!我找不到任何反对的理由。我们所要做的,无非是先制作一系列的分子模型,然后把玩它们。如果我们运气足够好的话,也许会发现DNA的结构也是螺旋型的。任何其他类型的结构都要比这种结构复杂得多。在没有排除存在简单答案的可能性之前就去考虑复杂答案,无疑非常愚蠢。如果一味地探寻复杂的结构,鲍林也不可能取得任何成果。在我与克里克第一次讨论时,我们假定DNA分子包含了大量核苷酸,这些核苷酸按直线排列的方式有规律地联结在一起。我们这样推理是基于简洁性的考虑。
1700224051
1700224052
1700224053
1700224054
1700224055
亚历山大·托德(Alexander Todd)的研究小组在1951年时设想的DNA结构中的“一小段”。他们认为,所有核苷酸之间的联系都是通过磷酸二酯键实现的,这种键将一个核糖上的5号碳原子联结到相邻核糖的3号碳原子上。这个研究小组的成员都是有机化学家,他们关心的是原子如何联结在一起,而没有考虑结晶学家关心的原子的三维排列问题
1700224056
1700224057
1700224058
1700224059
1700224060
亚历山大·托德和莱纳斯·鲍林在康河划船,摄于1948年
1700224061
1700224062
虽然亚历山大・托德实验室的那些有机化学家认为,这就是核酸的基本排列方式,但他们还不能用化学方法证明所有核苷酸之间的键都是相同的,他们离这一步还远着呢。[43]
1700224063
1700224064
如果DNA分子中的核苷酸不是规律性排列的,我们就无法理解DNA分子怎么能像威尔金斯和富兰克林指出的那样,堆积在一起形成结晶聚合体。因此,假定今后在这方面没有新见解问世,那么把DNA的糖和磷酸骨架看成是规律性排列的,并试图找到一种三维螺旋构型(其中所有的主干基团都处于相同的化学环境之中),就可能是解释DNA分子结构的最佳方法,除非最后发现,在这个方向上的探索不可能有任何新进展。
1700224065
1700224066
很快我们就发现,解决DNA结构比解决蛋白质的α-螺旋结构更加困难。在α-螺旋中,单一的多肽链(即许多氨基酸的集合)是通过自身基团之间的氢键聚拢起来后折叠成螺旋型的。但威尔金斯曾经对克里克提及,DNA分子的直径比一条单独的多核苷酸链(许多核苷酸的集合)的直径要大些。因此,威尔金斯认为DNA是一个复杂的螺旋,包含了几条相互缠绕在一起的多核苷酸链。如果事实果真如此,那么在开始认真构建模型以前,必须先搞清楚这些多核苷酸链之间究竟是通过氢键联结在一起的,还是通过与带负电荷的磷酸基有关的盐键联结在一起的。
1700224067
1700224068
再者,人们已经发现DNA含有四种不同的核苷酸,这个事实使问题更加复杂化了。在这个意义上,DNA其实并不是一种有规律的分子,而是一种高度无规律的分子。但这四种核苷酸并不是完全不同的。每种核苷酸都含有相同的糖和磷酸成分,将它们区别开来的是各自的含氮碱基成分。这种含氮碱基要么是嘌呤(腺嘌呤和鸟嘌呤),要么是嘧啶(胞嘧啶和胸腺嘧啶)。
1700224069
1700224070
1700224071
1700224072
1700224073
1951年前后,人们通常用上面这种方法来表示DNA的四种碱基的化学结构式。因为没有标出位于五元环和六元环的电子,所以每个碱基都呈现为平面,厚度为3.4埃
1700224074
1700224075
1700224076
1700224077
1700224078
弗洛伦丝·贝尔拍摄的DNA结构X射线衍射照片(取自她的博士论文),摄于1938年
1700224079
1700224080
1700224081
1700224082
1700224083
威尔金斯和戈斯林拍摄的X射线衍射照片,分辨率的改善显而易见
1700224084
1700224085
1700224086
1700224087
1700224088
阿斯特伯里,摄于20世纪50年代
[
上一页 ]
[ :1.700224039e+09 ]
[
下一页 ]