结构生物化学/核酸/DNA/沃森和克里克的文章
詹姆斯·沃森在大学期间就开始了对DNA 结构的研究。1945 年，在他大学三年级的时候，他读了埃尔温·薛定谔的《生命是什么？》并从中领悟到：基因是活细胞的关键组成部分，所以“我们必须知道基因是如何起作用的”。1950 年，在意大利那不勒斯的一次国际会议上，伦敦国王学院的莫里斯·威尔金斯向沃森展示了他拍摄的清晰的DNA X 射线照片。沃森决心研究 DNA 结构，于是搬到了剑桥大学卡文迪许实验室的劳伦斯·布拉格爵士的生物物理学部门，在那里他遇到了生物物理学家弗朗西斯·克里克。许多科学家，包括罗莎琳德·富兰克林，在 X 射线衍射的帮助下开始了对 DNA 结构的研究。同年，她在伦敦国王学院举办了一场研讨会，沃森应邀参加。她的 X 射线照片揭示了 DNA 的物理结构是一个螺旋。在研讨会上，沃森了解到富兰克林的研究证实了 DNA 具有螺旋结构，它由两到四条交织的螺旋链组成。每条螺旋都有一个磷酸糖骨架，并附着着碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）。碱基被证明连接到螺旋的内部，可能形成螺旋链之间的连接。在富兰克林的研讨会之后，沃森决定构建DNA 模型。
然而，这些模型的衍射图片并不符合真实DNA的衍射图片。沃森构建的模型被证明是错误的——碱基位于螺旋的外部，并且螺旋是脱水的——因为他误解了富兰克林的发现。沃森和克里克对 DNA 结构的研究被国王学院终止，他们必须继续进行之前的研究，沃森研究烟草花叶病毒 (TMV)，克里克研究蛋白质。
尽管被禁止研究DNA 结构，但沃森仍然能够继续研究，因为 TMV 的主要成分之一是核酸，弗朗西斯·克里克也继续进行这项研究。1952 年，沃森描述了阿尔弗雷德·赫希的发现，即病毒的遗传物质是 DNA，他将病毒头部中的 DNA 比作“帽子盒中的帽子”。沃森和克里克与哥伦比亚大学的埃尔温·查伽夫进行了一次糟糕的会面，查伽夫发现了 DNA 碱基数量的比例。从弗雷德·格里菲斯的侄子约翰·格里菲斯那里，克里克了解到鸟嘌呤 (G) 与胞嘧啶 (C) 相吸引，腺嘌呤 (A) 与胸腺嘧啶 (T) 相吸引，克里克推断这些碱基必须像两副交错的牌一样彼此匹配——它们相互叠放在缠绕的骨架内部。
沃森确信DNA 必须是螺旋形的，因为克里克提出的DNA 结构和 X 射线衍射板。当富兰克林向克里克和沃森展示了DNA 的 X 射线照片时，尽管这些照片没有显示出螺旋所需的径向对称性，但它们表明晶体是重叠的。
1952 年秋天，沃森与莱纳斯·鲍林的儿子彼得成为了朋友。当时，莱纳斯·鲍林是科学界少数几个思考 DNA 结构重要性的人之一。从彼得那里，沃森了解到莱纳斯·鲍林发表了一篇关于 DNA 结构的论文——有三个螺旋状缠绕的链，糖磷酸骨架在螺旋的外部，过时的 X 射线照片“证明”了该结构是正确的。这种结构被称为α螺旋。沃森立即意识到鲍林的结构是错误的，因为沃森之前构建的模型。事实上，鲍林的结构遗漏了重要的细节：他没有在磷酸基团上分配电离电荷。当没有电荷将长而细的链保持在一起时，这些链就会解开并散开；没有电荷，核酸结构甚至不是酸。
沃森和克里克知道，莱纳斯·鲍林是他们在确定DNA 结构方面的主要竞争对手。知道一位最伟大的科学家在推断DNA 结构时犯了一些错误，沃森和克里克决定在卡文迪许实验室解决 DNA 结构问题。他们利用金属板和富兰克林用 X 射线晶体学拍摄的 DNA 照片（由莫里斯·威尔金斯和马克斯·佩鲁茨提供）来构建DNA 模型。除了匹配碱基之外，他们还确定两条 DNA 链之间的宽度必须小于 2 纳米。为了将碱基装入链内，沃森认为应该将相同的碱基对放在一起。然而，他们无法将相似的碱基装入狭窄的宽度内。沃森随后发现酮式碱基对将 A-T 和 C-G 连接在一起，现在碱基对能够装入双链内。在五周的时间里，沃森和克里克构建了一个DNA 模型，该模型确实是DNA 的正确结构。
1953 年 4 月 25 日，沃森和克里克在《自然》杂志上发表了他们的文章“核酸的分子结构：脱氧核糖核酸的结构”，成为第一个发表 DNA 双螺旋结构的人。
这一发现阐明了遗传物质如何代代相传，并证明了遗传物质传递的简单性。事实上，我们目前对细胞遗传信息的存储和利用的理解是基于这一发现才得以实现的。
在查看了罗莎琳德·富兰克林进行的 X 射线晶体学后，沃森和克里克能够推断出 DNA 的形状是双螺旋，并通过查伽夫的实验，能够推断出 G 与 C 配对，A 与 T 配对。这对碱基的长度相等，并且完全适合磷酸盐的两条链之间。沃森和克里克假设，两个磷酸基团之间的键是氢键，很容易断裂。因此，DNA 结构的发现让他们对 DNA 如何自我复制以及遗传物质如何传递有了很好的了解。
沃森和克里克在他们的文章中声称，DNA 是一种双螺旋结构，并指出鲍林之前对结构的定义缺乏必要的氢键稳定作用，并且低估了碱基堆积的范德华相互作用。螺旋应该是右手螺旋，因为两条链的方向相反。碱基连接在螺旋的内侧，而糖磷酸键构成了外骨架。螺旋每10个残基或3.4埃重复一次，就像他们在罗莎琳德·富兰克林的晶体学数据中看到的那样。螺旋的直径被发现是20埃，每个碱基旋转36度，因此每360度有10个碱基。沃森和克里克模型中最具创新性的想法是两条链通过嘌呤和嘧啶碱基相互连接。通过氢键，嘌呤必须与嘧啶键合形成互补对。利用实验数据表明腺嘌呤和胸腺嘧啶的比例非常接近，鸟嘌呤和胞嘧啶的比例也一样，他们指出腺嘌呤与胸腺嘧啶结合，鸟嘌呤与胞嘧啶结合。他们通过比较 A-T、C-G 和 A-G 的比例发现了这一点，他们发现前两种比例最接近于 1，而第二种比例则有所不同。这帮助他们得出结论，A 只与 T 结合，C 只与 G 结合。碱基对的长度相等，并且正好位于两个磷酸链之间。沃森和克里克推测两个磷酸基团之间的键是氢键，这些键很容易断裂。DNA 核苷酸也必须含有脱氧核糖而不是核糖，因为核糖上的额外氧原子会由于范德华相互作用而干扰结构。因此，对 DNA 结构的发现使他们对 DNA 如何自我复制，以及遗传物质如何传递有了非常好的想法。此外，他们发现每个碱基都能够在烯醇和酮式之间互变异构。实验表明，酮式在生理 pH 下占主导地位。因此，他们还提出了一种方法来证明 DNA 如何随着 pH 值的变化而变性，这是由于从酮式转化为烯醇式所致。
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两段互补的核酸分子将结合形成双螺旋结构，并由碱基对连接在一起。
沃森和克里克的发现导致了许多新的研究，例如 RNA 的结构，DNA 如何包含所有蛋白质产生的信息，以及人类基因组计划，其中试图绘制所有 100,000 个人类基因。