结构生物化学/核酸/DNA/富兰克林的DNA X射线晶体学
尽管DNA结构的发现归功于沃森和克里克,但一位名叫罗莎琳德·富兰克林的科学家在帮助他们发现这种结构方面发挥了关键作用。罗莎琳德·富兰克林与弗朗西斯·威尔金斯一起研究DNA,应用X射线晶体学来找出它的结构特性。X射线晶体学需要将晶体标本(DNA)暴露在X射线下,以确定“构成晶体基本单元的分子,称为晶胞”中原子的位置。然而,这项任务并非易事。
获得物体清晰的衍射图案需要晶体纯净,X射线足够强。然而,正如富兰克林意识到的那样,DNA以两种平衡形式存在,导致衍射图案非常不清晰。这两种形式是A型,即DNA的脱水形式,和B型,在潮湿条件下产生长而纤维状的结构。富兰克林利用她的化学背景,然后使用“操控标本的关键水化程度”[2]等巧妙的实验室技术分离这两种形式。然后将A型和B型分离并进行X射线晶体学,获得成为沃森和克里克螺旋DNA结构基础的图片;其中一个是著名的B型DNA照片编号51。
纤维衍射是一种通过使用X射线的散射数据来确定分子结构信息的方法。罗莎琳德·富兰克林在发现DNA的结构信息时使用了这种技术。实验将纤维放置在X射线束的轨迹上,呈直角。衍射图案是在距纤维几厘米处的探测器薄膜中获得的。纤维衍射图案是二维图案,显示了分子的螺旋对称性,而不是X射线晶体学拍摄的三维对称性。好的纤维衍射图案表现出四个象限的对称性,与纤维对齐的轴称为子午线,垂直于纤维的轴称为赤道。富兰克林使用非晶体DNA纤维获得了衍射图案,并从中推导出DNA的B型。
- 富兰克林和威尔金斯获得的衍射图案显示了X形图案,暗示了2链螺旋形式
- 他们还观察到模式是一致的,并推断螺旋的直径也必须是一致的,
- DNA的螺旋周长对应于图片中的水平线,测量为34埃。他们还计算出,从X的中心到末端的距离测得的碱基对之间的间隙为3.4埃。简单的数学推断出每圈有10个核苷酸
富兰克林和威尔金斯还表明,糖磷酸骨架位于螺旋的外部,而不是以前认为的位于内部。他们得出这个结论是因为DNA的A型和B型。DNA的水合和干燥形式表明水可以很容易地进入并与DNA结合,这一事实只有当糖磷酸骨架位于外部时才会发生。
- DNA的螺旋结构由两条链组成
- 确定DNA的直径在整个结构中都是相似的
- 计算出1圈为34埃,碱基对之间的距离为3.4埃,每螺旋圈10个核苷酸
- 表明糖磷酸骨架位于结构的外部
伯格,杰里米。生物化学教科书
http://www.accessexcellence.org/RC/AB/BC/Rosalind_Franklin.php
http://en.wikipedia.org/wiki/Rosalind_Franklin
http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/pictures/franklin-typeBphoto.html
http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/REFranklin.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_diffraction
http://www.mpimf-heidelberg.mpg.de/~holmes/fibre/branden.html