DNA 双螺旋模型的建构20 世纪 40 年代末和 50 年代初，在 DNA 被确认为遗传物质之后，生物学家们不得不面临着一个难题：DNA 应该有什么样的结构，才能担当遗传的重任？它必须能够携带遗传信息，能够自我复制传递遗传信息，能够让遗传信息得到表达以控制细胞活动，并且能够突变并保留突变。这四点缺一不可，如何建构一个DNA 分子模型解释这一切？1951 年，23 岁的詹姆斯·沃森（James Watson）从美国来到英国剑桥著名的卡文迪什实验室做博士后，虽然其真实意图是要研究 DNA 分子结构，挂着的课题项目却是研究烟草花叶病毒。在那里遇到了大他 12 岁的弗朗西斯·克里克（Francis Crick），当时他正在做博士论文，论文题目是“多肽和蛋白质：X 射线研究”。沃森说服与他分享同一个办公室的克里克一起研究 DNA 分子模型，他需要克里克在 X 射线晶体衍射学方面的知识。于是，他们开克里克（左）和沃森（右） 始了现代生物学史上最动人心弦的合作。 沃森和克里克决定一起揭示 DNA 分子结构后，立刻确定目标：提出一个结构模型，它既要能解释 X 射线衍射分析的图像，又要能阐明基因自体催化（复制）和异体催化（编码蛋白质）等生物学性质。那当时有关 DNA 结构的知识是怎样的呢？从物理学性质讲：根据阿斯特伯里（W. Astbury）等人的 X射线衍射分析资料，DNA 是由许多亚单位叠合在一起组成的，叠层间距是 0.34 纳米；DNA 是一个长链分子，在整个分子线性结构中，分子的直径是恒定的。从化学性质讲：DNA 含有 4 种碱基，即两种嘌呤（A 和 G）和两种嘧啶（C 和 T），以及脱氧核糖和磷酸根。一个碱基、一个糖分子和一个磷酸根组成一个结构单位，叫核苷酸。核苷酸之间经磷酸酯键相连 ，组成分子的骨架结构。他们面临的第一个问题是如何设想 DNA 分子中核苷酸的排列和连接，使之保证 DNA 大分子内部的几何协调和力的平衡，在化学上趋于最稳态，还要保证 DNA 作为遗传物质所需的复制精确性。组成分子骨架的糖磷酯键是结合力最强的共价键。然而 X 射线衍射分析表明，DNA 分子中有不止一个这样的骨架，那么多个长链骨架是怎样结合在一起的呢？会不会是多条核苷酸链靠碱基间的氢键相互连接？如果是这样，那碱基间就有三种不同连接方式：相同的碱基相互连接，如 A 与 A 相连；相同类别的碱基相连，即嘌呤与嘌呤、嘧啶与嘧啶相连；不同类别的碱基相连，即嘌呤与嘧啶相连。还有，这种连接究竟是不同多核苷酸...
