探究DNA结构的研究方法
摘要：1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现了DNA双螺旋结构，这是人类历史上的一大突破。那么他们是如何揭示这一重要的发现的呢？本文将介绍沃森和克里克在研究DNA结构中所应用的一些主要方法。
1. X射线衍射
1.1 实验原理
X射线在穿过晶体时会发生衍射现象，与晶体中原子的排列方式有关。这样，通过测量衍射光束的方向、强度和相位，就可以推断出晶体中原子的排列方式。这就是著名的X射线衍射方法。
1.2 实验过程
沃森和克里克在1951年加入遗传学家莫里斯·威尔金斯所在的剑桥大学卡文迪什实验室。他们决定利用X射线衍射来研究DNA结构。他们设计并制造了一种新型X射线衍射仪，用来测量DNA晶体衍射光的强度和方向，从而得到DNA分子的结构信息。
2. 分子模型
2.1 三维立体模型
为了解决如何将衍射数据转化成DNA结构信息，沃森和克里克使用了利用线、面和点来表达分子结构的三维立体模型。在这个模型中，DNA中的磷酸、糖和碱基被看作分子中的点，并且它们被用一些简单的规则来连接。这使得沃森和克里克能够依据衍射数据构造DNA双螺旋分子模型。
2.2 分子模型构建
沃森和克里克使用了一种名为球棒模型的方法来构建他们的DNA双螺旋模型：他们用彩色的“球”代表分子中的磷酸，用“棍子”代表分子中的糖，用一些不同颜色的塑料球和棍子来代表DNA中的碱基。沃森和克里克还使用了钳子和涂料胶水来将球棒模型中的各个组件连接在一起。
3. 生化实验
3.1 茎烟酸实验
在对DNA结构的研究过程中，沃森和克里克还进行了许多生化实验。在这些实验中，他们使用了许多主要是用作破坏碱基键和在一些特定的位置上插入生化分子的试剂。其中最出色的例子是茎烟酸实验。它们用茎烟酸（过硫酸乙烯酯）来部分破坏DNA链，并用X射线衍射来研究这些链的结构。结果揭示了DNA主链上螺旋的特殊方式。
3.2 互补结合实验
沃森和克里克还使用了互补结合实验，以研究DNA的碱基结合模式。在这个实验中，他们用一些带有不同碱基序列的小分子来探测DNA双螺旋模型中的配对模式。这个实验为他们确定DNA配对规则提供了关键信息。
在总体上，沃森和克里克运用了X射线衍射、线、面和点的三维立体模型、生化实验等多种方法，最终完成了DNA结构的揭示。这是科学研究史上的一次伟大的突破，同时这些方法也为其他相关领域的研究提供了重要的参考。
