Hvordan fandt Watson og Crick Base Pairing?

I 1953 løste to forskere ved navn James Watson og Francis Crick et monumentalt puslespil. De opdagede strukturen af ​​et molekyle kaldet deoxyribose nukleinsyre - eller som de fleste mennesker ved det - DNA. Næsten alle levende organismer, herunder mennesker, er afhængige af DNA til pakning og kopiering af gener. Mens forskere mistænkte dette før 1953, vidste de endnu ikke, hvordan DNA kopierede sig selv eller pakkede arvelighedsoplysninger. Nøglen til DNA's evne til at opdele og kopiere sig var også nøglen til Watson og Crick's gennembrud: opdagelsen af ​​basepar.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

James Watson og Francis Crick udviklede modeller ved hjælp af pap udskæringer, der hjalp dem med at opdage basepar serendipitously gennem forsøg og fejl.

DNA struktur

Forestil dig DNA-dobbelthelixmodellen som en snoet stige med en Ramme fremstillet af en forbindelse kaldet sukkerphosphat. Stigenes skridt består af forbindelser kaldet nukleotider eller baser. Der er fire baser i DNA-molekylet: adenin, cytosin, guanin og thymin. I hvert trin af stigen binder to af de fire nukleotider sammen med en hydrogenbinding. Disse er baseparerne. Den særlige sekvens af basepar i et DNA-molekyle er, hvad der står for forskelle i genetiske egenskaber.

Rosalind Franklin og Double Helix

Mens Watson og Crick studerede DNA struktur, en videnskabsmand ved navn Rosalind Franklin udviklet en vellykket metode til at tage røntgenfotografier af DNA. Hendes billeder afslørede to vinkelrette linjer, der skabte en krydsform i midten af ​​molekylet. Da Franklin forlod sin stilling på King's College, forlod hun sine billeder med en kollega ved navn Maurice Wilkins. Kort efter gav Wilkins disse varer til Watson og Crick. Så snart Watson så Franklins fotografier, forstod han, at den krydsede form betød, at DNA-molekylet skal være en dobbelt helix. Men deres gennembrud var langt fra fuldstændig.

Watson og Crick vidste, at DNA indeholdt fire baser, og at de binde sig på hinanden på en eller anden måde for at skabe den dobbelte helix form. Alligevel kæmpede de for at konceptualisere en model af DNA, der var glat og uden stammer - en der lavede biokemisk mening. Watson byggede kartonudskæringer fra baserne og brugte tid på at omplacere dem på et bord for at hjælpe ham med at forestille sig mulige strukturer. En morgen flyttede han stykkerne rundt, han snuble over et arrangement af baser, der gav mening. År senere beskrev Crick dette svingende øjeblik som "ikke ved logik men ved serendipity".

Forskerne indså, at når adenin og thymin bundet sammen, dannede de en stige rung samme nøjagtige længde som en rung fremstillet af et cytosin-guanin-par. Hvis alle runderne bestod af et af de to par, ville de alle være ens længde, hvilket ville forhindre stammer og buler i den dobbelte helix, som Watson og Crick vidste, ikke kunne eksistere i det virkelige molekyle.

DNA replikation

Watson og Crick realiserede også betydningen af ​​basisparene til DNA-replikation. Den dobbelte helix "unzips" i to separate tråde under replikation, idet hver basepar divideres. DNA'et kan derefter bygge nye tråde for at binde til hver af de oprindelige adskilte tråde, hvilket resulterer i to molekyler, der begge er identiske med den originale dobbelte helix.

Watson og Crick begrundede, at hvis hver af de fire baser Kun kunne binde sig til en anden base, så DNA-molekylet kunne kopiere sig hurtigt under replikation. I deres publikation fra 1953 om deres resultater i Nature magazine skrev de "... hvis rækkefølgen af ​​baser på en kæde er givet, så er sekvensen på den anden kæde automatisk bestemt." Watson og Crick's dobbelte helixmodel af DNA lancerede en løbende revolution i biovidenskab og er ansvarlig for utallige fremskridt inden for studieretninger som genetik, medicin og evolutionær biologi.