ADN

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

322
lượt xem 91
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quá trình tự nhân đôi của ADN, dấu hiệu của sự sống Acid deoxyribonucleic (viết tắt ADN hay DNA) là một phân tử acid nucleic mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng và phát triển của các dạng sống bao gồm cả một số virus. ADN thường được coi là vật liệu di truyền ở cấp độ phân tử tham gia quyết định các tính trạng. Trong quá trình sinh sản, phân tử ADN được nhân đôi và truyền cho thế hệ sau. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ADN

ADN Quá trình tự nhân đôi của ADN, dấu hiệu của sự sống Acid deoxyribonucleic (viết tắt ADN hay DNA) là một phân tử acid nucleic mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng và phát triển của các dạng sống bao gồm cả một số virus. ADN thường được coi là vật liệu di truyền ở cấp độ phân tử tham gia quyết định các tính trạng. Trong quá trình sinh sản, phân tử ADN được nhân đôi và truyền cho thế hệ sau. Trong những tế bào sinh vật nhân thật (eukaryote), ADN nằm trong nhân tế bào trong khi ở các tế bào vi khuẩn hay các prokaryote khác (archae), ADN không được màng nhân bao bọc, vẫn nằm trong tế bào chất. Ở những bào quan sản sinh năng lượng như lục lạp và ty thể, cũng như ở nhiều loại virus cũng mang những phân tử ADN đặc thù. Sơ lược về ADN
ADN khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử • ADN có thể được hiểu một cách đơn giản là nơi chứa mọi thông tin chỉ dẫn cần thiết để tạo nên các đặc tính sự sống của mỗi sinh vật; • Mỗi phân tử ADN bao gồm các vùng chứa các gene cấu trúc, những vùng điều hòa biểu hiện gene, và những vùng không mang chức năng, hoặc có thể khoa học hiện nay chưa biết rõ gọi là junk ADN; • Cấu trúc phân tử ADN được cấu thành gồm 2 chuỗi có thành phần bổ sung cho nhau từ đầu đến cuối. Hai chuỗi này được giữ vững cấu trúc bằng những liên kết hoá học. Các liên kết này khi bị cắt sẽ làm phân tử ADN tách rời 2 chuỗi tương tự như khi ta kéo chiếc phéc mơ tuya; • Về mặt hoá học, các ADN được cấu thành từ những viên gạch, gọi là nucleotide,viết tắt là Nu. Do các Nu chi khác nhau ở base (1Nu = 1 Desoxyribose + 1 phosphate + 1 base),nên tên gọi của Nu cũng là tên của base mà nó mang. Chỉ có 4 loại gạch cơ bản là A, T, X, và G; T • Mỗi base trên 1 chuỗi chỉ có thể bắt cặp với 1 loại base nhất định trên chuỗi kia theo một quy luật chung cho mọi sinh vật. VD theo quy luật, một "A" ở chuỗi của phân tử ADN sợi kép sẽ chỉ liên kết đúng với một "T" ở chuỗi kia.(Nguyên tắc bổ sung) • Trật tự các base dọc theo chiều dài của chuỗi ADN gọi là trình tự, trình tự này rất quan trọng vì nó chính là mật mã nói lên đặc điểm hình thái của sinh vật. Tuy nhiên, vì mỗi loại base chỉ có khả năng kết hợp với 1 loại base trên sợi kia, cho nên chỉ cần trình tự base của 1 chuỗi là đã đại diện cho cả phân tử ADN. • Khi ADN tự nhân đôi, 2 chuỗi của ADN mạch kép trước tiên được tách đôi nhờ sự hỗ trợ của một số protein chuyên trách. Mỗi chuỗi ADN sau khi tách ra sẽ thực hiện việc tái tạo một chuỗi đơn mới phù hợp bằng cách mỗi base trên chuỗi gốc sẽ chọn loại base tương ứng (đang nằm tự do trong môi trường xung quanh) theo
quy luật như trên. Do đó, sau khi nhân đôi, 2 phân tử ADN mới (mỗi phân tử chứa một chuỗi cũ và một chuỗi mới) đều giống hệt trình tự nhau nếu như không có đột biến xảy ra. • Đột biến hiểu đơn giản là hậu quả của những sai sót hoá học trong quá trình nhân đôi. Bằng cách nào đó, một base đã bị bỏ qua, chèn thêm, bị sao chép nhầm hay có thể chuỗi ADN bị đứt gẫy hoặc gắn với chuỗi ADN khác. Về mặt cơ bản, sự xuất hiện những đột biến này là ngẫu nhiên và xác suất rất thấp. Ứng dụng khoa học ADN trong thực tiễn ADN trong vấn đề tội phạm Khoa học hình sự có thể sử dụng ADN thu nhận từ máu, tinh dịch hay lông, tóc của hung thủ để lại trên hiện trường mà điều tra, giám định vụ án. Lĩnh vực này gọi là kỹ thuật vân tay ADN (genetic fingerprinting) hay ADN profiling (kỹ thuật nhận diện ADN). ADN trong khoa học máy tính Dù có nguồn gốc từ sinh học, ADN lại đóng một vai trò quan trọng trong khoa học máy tính, vừa là một vấn đề đang được tập trung nghiên cứu vừa là một phương pháp tính toán, gọi là tính toán ADN. Tổng quan về cấu trúc phân tử Mô hình cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN Phân tử ADN được coi là "cơ sở vật chất của tính di truyền ở cấp độ phân tử" (molecule of heredity). Tuy nhiên, thực chất về mặt cấu tạo, các ADN không phải một phân tử đơn thuần mà nó được tạo thành từ hai chuỗi polynucleotide, chúng liên kết với nhau và uốn quanh 1 trục tương tự 1 chiếc thang dây xoắn. Cấu trúc này được gọi là cấu trúc xoắn kép (double helix) (xem hình minh hoạ).
Mỗi chuỗi polynucleotide chính là do các phân tử nucleotide liên kết với nhau thông qua liên kết phosphodieste giữa gốc đường của nucleotide này với gốc phosphate của nucleotide tiếp theo. Tóm lại, ADN là các đại phân tử (polymer) mà các đơn phân (monomer) là các nucleotide. Mỗi nucleotide được tạo thành từ một phân tử đường ribose, một gốc phosphate và một bazơ nitơ (nucleobase). Trong ADN chỉ có 4 loại nucleotide và những loại này khác nhau ở thành phần nucleobase. Do đó tên gọi của các loại nucleotide xuất phát từ gốc nucleobase mà nó mang: adenine (A), thymine (T), Cytosine (C), và guanine (G). Trong đó, A và G là các purine (có kích thước lớn) còn T và X, có kích thước nhỏ hơn T (pyrimidine). Trong môi trường dịch thể, 2 chuỗi polynucleotide của 1 phân tử ADN liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô. Liên kết này được tạo ra giữa 2 gốc nucleobase của 2 nucleotide đối diện nhau trên 2 chuỗi, tương tự như những bậc thang trên 1 chiếc thang dây. Do cấu tạo hoá học của các nucleobase mà liên kết hydro chỉ hình thành giữa 2 loại nucleobase nhất định là A với T (qua 2 liên kết hydro) và C với G (bằng 3 liên kết T hydro). Đó thực chất là liên kết giữa một purine và 1 pyrimidine nên khỏang cách tương đối giữa 2 chuỗi polynucleotide được giữ vững. Nguyên tắc hình thành liên kết trên được gọi là nguyên tắc bổ sung và nó phổ biến trên mọi loài sinh vật. Trong tế bào, dưới tác dụng của một số protein đặc hiệu, 2 chuỗi của phân tử ADN có thể tách nhau ra (còn gọi là biến tính ADN) do các liên kết hydro bị cắt đứt. Khi đó, các nucleotide trên mỗi chuỗi có thể tạo thành liên kết với các nucleotide tự do trong môi trường nội bào. Kết quả của quá trình này là tạo thành 2 phân tử ADN giống hệt nhau từ 1 phân tử ADN ban đầu. Đây cũng chính là nguồn gốc của đặc tính di truyền của sinh vật. Các nhà khoa học có thể thực hiện quá trình tự nhân đôi này trong ống nghiệm gọi là kỹ thuật PCR. Nếu sự bắt cặp giữa nucleotide chuỗi gốc với nucleotide không tuân theo nguyên tắc bổ sung thì sẽ tạo thành đột biến là nguồn gốc của hiện tượng biến dị. • Mô hình cấu trúc ADN quay (thông tin)
o Hình động của một đọan ADN (1.00 MB, GIF động định dạng). • Trục trặc khi coi? Xem hướng dẫn. Trình tự ADN Tại các gene trên 1 chuỗi (mạch) phân tử ADN, trật tự sắp xếp các nucleotide tạo thành trình tự của gene. Dựa trên thông tin từ trình tự này, các RNA thông tin được tạo ra thông qua quá trình phiên mã. Và rồi từ các RNA thông tin tế bào sẽ tổng hợp các protein qua quá trình dịch mã tại các thời điểm nhất định của cuộc đời. Mỗi quan hệ giữa trình tự gene với trình tự của các amino acid trên protein được gọi là mã di truyền (một dạng mật mã chung cho mọi sinh vật). Thực chất, ba nucleotide liên tiếp (gọi là một bộ ba hay một codon) trên gene sẽ thông qua những bộ ba tương ứng ở RNA thông tin và RNA vận chuyển mà quy định cho một loại amino acid nhất định (có khỏang 20 loại amino acid khác nhau). Một loại amino acid có thể được quy định bởi một số codon, tuy nhiên mỗi codon chỉ mã hoá cho một loại amino acid. Có 3 codon không mã hoá cho amino acid mà là tín hiệu kết thúc vùng mã hoá (gọi là mã kết thúc. Ở nhiều loài sinh vật, chỉ có một phần nhỏ trình tự của bộ gene (genome) là dùng để mã hoá protein (gen cấu trúc). Chức năng của phần còn lại là vẫn còn đang được giả định. Thực chất, một số vùng ADN có khả năng bám với protein liên kết ADN, vùng này (gọi là vùng điều hoà) điều khiển quá trình nhân đôi và phiên mã có vai trò cực kỳ quan trọng. Cho tới nay, các nhà khoa học mới chỉ có thể xác định một phần nhỏ vùng điều hoà trên genome. Phần genome còn lại mà chúng ta chưa biết được chức năng gọi là vùng ADN bí ẩn (junk ADN). Trình tự của ADN cũng xác định khả năng và vị trí mà ADN có thể bị phân huỷ bởi các enzyme giới hạn, một công cụ quan trọng của ngành kỹ thuật di truyền. Bản đồ các khả năng và vị trí cắt trên ADN genome có thể sử dụng như là dấu vân tay của mỗi cá thể nhất định và được ứng dụng trong kỹ thuật vân tay ADN (ADN fingerprinting). Quá trình tự nhân đôi ADN
Quá trình tự nhân đôi ADN hay tổng hợp ADN là một cơ chế sao chép các phân tử ADN mạch kép trước mỗi lần phân bào. Kết quả của quá trình này là tạo ra hai phân tử ADN gần như giống nhau hoàn toàn, chỉ sai khác với tần số rất thấp (thông thường dưới 1 phần vạn, xem thêm đột biến). Có được như vậy là do cơ chế nhân đôi thực hiện dựa trên nguyên tắc bổ sung, và tế bào có hệ thống tìm kiếm và sửa chữa các sai hỏng ADN họat động hiệu quả. Trong quá trình tự nhân đôi, ADN được tổng hợp theo một chiều duy nhất là chiều từ 5' đến 3'; đồng thời, một đoạn ADN được tổng hợp liên tục, còn một đoạn được tổng hợp theo từng đoạn Okazaki rồi nối lại với nhau. Trong các phân tử ADN xoắn kép mới tổng hợp thì có 1 chuỗi là từ ADN ban đầu còn chuỗi kia được tổng hợp từ các thành phần của môi trường nội bào, đó là nội dung của nguyên tắc bán bảo toàn. Các đặc tính hoá lý Sự kết hợp và tách rời 2 chuỗi đơn Các liên kết hydro giữ hai chuỗi xoắn kép là những liên kết yếu khiến chúng dễ dàng được tách ra nhờ enzyme (trong điều kiện invitro) hoặc nhiệt độ trên 90 °C ( điều kiện invitro, PCR). Những enzyme như helicase có chức năng tháo xoắn các chuỗi cho phép cho các ADN polymerase, RNA polymerase thực hiện hoạt động. Trong quá trình tháo xoắn, các helicase phải cắt liên kết phosphodieste của một trong hai chuỗi để tránh các chuỗi bị xoắn vòng quanh. ADN vòng Trong tự nhiên, cũng như ở điều kiện invitro, phân tử ADN có thể tồn tại dưới dạng sợi vòng, mạch kép. Ở dạng cấu trúc này, cấu trúc xoắn không gian không dễ dàng bị tháo xoắn do nhiệt hay các quá trình hoá học nếu không làm đứt gãy 1 mạch. Trong tự nhiên, các topoisomerase thực hiện nhiệm vụ tháo xoắn bằng cách cắt tạm thời một mạch và gắn lại sau khi đã tháo xoắn, quá trình này là bước khởi đầu cho hoạt động phiên mã. Trong
phòng thí nghiệm, người ta có thể gắn nối 2 đầu của sợi ADN mạch thẳng thành 1 ADN vòng trong quá trình tạo ra các plasmid tái tổ hợp. Chiều dài vĩ đại và bề ngang nhỏ bé Chiều ngang nhỏ bé của chuỗi xoắn kép làm nó không thể được tìm ra bởi kính hiển vi điện tử thông thường, trừ khi được nhuộm màu thật đậm. Cùng lúc đó, ADN tìm thấy trong một số tế bào có thể đạt chiều dài ở cấp vĩ mô -- xấp xỉ 5 centimetre trong nhiễm sắc thể của người.Do đó, tế bào phải nén hay "đóng gói" ADN để có thể mang nó theo bên trong. Đó là một trong những chức năng của nhiễm sắc thể khi nó chứa những protein hình ống tên histone xung quanh dải ADN. Các dạng hình học khác nhau của chuỗi xoắn kép Chuỗi xoắn kép ADN có thể xem tồn tại dưới một trong 3 dạng hình học tương đối khác nhau, trong đó dạng "B" (được James D. Watson và Francis Crick miêu tả) là dạng phổ biến nhất trong tế bào. Phân tử dạng "B" rộng 2 nanomet và dài 3,4nanomet trung bình cho 10 nucleotide. Đây cũng là độ dài xấp xỉ của một đoạn phân tử ADN khi nó xoay đúng 1 vòng quanh trục. Tần số vòng xoay này (được gọi là bước xoắn) phụ thuộc nhiều vào lực nén mà 1 base tác động lên base kế cận trong mạch. ADN siêu xoắn Dạng "B" của chuỗi xoắn kép ADN xoay 360° cho mỗi 10,6bp mà không chịu sức căng nào. Nhưng có rất nhiều quá trình sinh học có thể tạo ra sức căng. Một đoạn ADN quá hoặc không đủ lực xoắn được gọi lần lượt tương ứng là siêu xoắn dương hay siêu xoắn âm. ADN trong tế bào thường ở dạng siêu xoắn âm, tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình mở xoắn - cần thiết trong phiên mã tạo ARN. Điều kiện hình thành dạng xoắn "A" và "Z" Hai dạng khác của chuỗi xoắn kép ADN được gọi là dạng "A" và dạng "Z". Hai dạng này khác biệt chính với dạng "B" ở hình dạng và kích thước. Dạng "A" thường xuất hiện trong các mẫu ADN mất nước (chẳng hạn như mẫu dùng trong các thí nghiệm tinh thể
hóa) và có thể trong dạng lai ADN-ARN. Những đoạn ADN trong tế bào được methyl hóa cho các mục tiêu điều hòa có thể mang dạng "Z" - 2 mạch đơn xoay quanh trục như đối xứng qua gương với dạng "B". Bảng so sánh tính chất của các dạng xoắn kép Dạng hình học Dạng A Dạng B Dạng Z Chiều xoắn phải phải trái Đơn vị lặp lại 1 bp 1 bp 2 bp Góc quay/bp 33,6° 35,9° 60°/2 Số bp trung bình/vòng xoay 10,7 10,0 12 Độ nghiêng của bp so với trục +19° -1.2° -9° Độ dài dốc/bp dọc theo trục 0,23 nm 0.332 nm 0,38 nm Bước/vòng xoay 2,46 nm 3,32 nm 4,56 nm Mean propeller twist +18° +16° 0° Glycosyl angle anti anti C: anti,
G: syn C: C2'-endo, Sugar pucker C3'-endo C2'-endo G: C2'-exo Đường kính 2,6 nm 2,0 nm 1,8 nm Những cấu hình không xoắn của ADN ADN còn tồn tại dưới những cấu hình khác, gọi là những cấu hình không xoắn, ví dụ như cấu hình "side-by-side" (SBS). Thực chất, người ta vẫn chưa thể chắc chắn là ADN dạng B là dạng phổ biến nhất trong tế bào sinh vật. Chiều của trình tự ADN Do hình dạng và liên kết của các nucleotide không đối xứng, một mạch ADN luôn luôn có một hướng phân biệt. Xem xét gần hơn trên một chuỗi xoắn kép, người ta nhận thấy các nucleotide hướng theo một chiều trên một mạch và theo chiều ngược lại trên mạch kia. Cách sắp xếp hai mạch như vậy được gọi là đối song. Định danh hóa học(5' và 3') Vì mục tiêu định danh, các nhà khoa học làm việc với ADN gọi 2 đầu không đối xứng này là đầu 5' và đầu 3'. Để thống nhất, các nhà nghiên cứu luôn đọc một trình tự nucleotide theo chiều 5'- 3'. Xem xét chuỗi xoắn kép theo chiều thẳng đứng, mạch 3' được coi là mạch đi lên, ngược lại, mạch 5' là mạch đi xuống. Mang nghĩa và đối nghĩa Do sự sắp xếp hai mạch ADN đối song và tính ưu tiên chiều trong quá trình "đọc" trình tự của các enzyme, ngay cả trong trường hợp cả hai mạch mang trình tự giống nhau thay vì bổ sung, tế bào vẫn chỉ có thể dịch mã một trong hai mạch. Đối với mạch kia, tế bào
chỉ có thể đọc ngược lại. các nhà sinh học phân tử gọi một trình tự là trình tự "mang nghĩa" nếu nó được hoặc có thể được dịch mã, và trình tự bổ sung là trình tự "đối nghĩa". Do vậy, sau đó, (có vẻ hơi mâu thuẫn)mạch làm khuôn cho phiên mã chính là mạch đối nghĩa. Kết quả phiên mã là một RNA bản sao của mạch mang nghĩa và bản thân nó, vì thế, cũng mang nghĩa. Ngoại lệ: trường hợp của các virus Đối với một số virus, ranh giới giữa mang nghĩa và đối nghĩa không rõ ràng vì một số đoạn trình tự trong bộ gene của chúng làm cả hai nhiệm vụ, mã hóa cho một protein khi đọc theo chiều 5'- 3' dọc theo 1 mạch và một protein thứ hai khi đọc theo chiều ngược lại dọc theo mạch kia. Như thế, bộ gene của các virus này đặc biệt cô đọng xét theo số lượng gene mà chúng chứa đựng - điều này được các nhà sinh học gọi là hiện tượng thích nghi. Lịch sử phát hiện ADN và chuỗi xoắn kép Phát hiện ADN là vật thể chứa đựng thông tin di truyền là một quá trình tiếp nối các đóng góp và phát hiện trước đó. Sự tồn tại của ADN được phát hiện vào giữa thế kỷ 19. Tuy nhiên, mãi đến đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học mới bắt đầu đặt giả thuyết rằng ADN có thể chứa đựng thông tin di truyền. Giả thuyết này chỉ được tán đồng sau khi Watson và Crick làm sáng tỏ về cấu trúc của ADN vào năm 1953 trong bài báo của họ (đăng trên tạp chí Nature). Watson và Crick đã đề cử nguyên lý trung tâm về sinh học phân tử vào năm 1957, miêu tả quá trình tạo ra các phân tử protein từ ADN. Cô lập ADN lần đầu tiên Vào thế kỷ thứ 19, các nhà sinh hóa ban đầu cô lập được hỗn hợp của ADN và ARN trong nhân tế bào và nhanh chóng nhận ra bản chất đa phân của các chất này. Sau đó ít lâu, người ta tiếp tục phát hiện ra các nucleotide có 2 loại - một chứa đường ribose và một chứa deoxyribose, từ đó, nhận biết và định danh ADN riêng biệt với ARN. Friedrich Miescher (1844-1895) đã phát hiện ra một chất (mà ông gọi riêng là nuclein vào năm 1869). Sau đó, ông cô lập được một mẫu vật tinh sạch của chất nay gọi là ADN
từ tinh trùng cá hồi và năm 1889 một học trò của ông, Richard Altmann, đặt tên chất đó là "acid nucleic" (chỉ được tìm thấy tồn tại trong nhiễm sắc thể.) Phát hiện cấu trúc ADN Vào những năm 1950, chỉ một số ít các nhóm đặt ra mục tiêu xác định cấu trúc ADN, bao gồm nhóm các nhà khoa học Mỹ (dẫn đầu là Linus Pauling,và 2 nhóm các nhà khoa học Anh. Tại Đại học Cambridge, Crick và Watson đang xây dựng mô hình vật lý bằng các thanh kim loại và những quả bóng đại diện cho cấu trúc hóa học của nucleotide và các liên kết trong đa phân. Tại trường King, London, Maurice Wilkins và Rosalind Franklin kiểm tra các mẫu nhiễu xạ tia X tinh thể của sợi ADN. Trong 3 nhóm nói trên, chỉ có nhóm London có thể có các kết quả nhiễu xạ chất lượng tốt và do vậy, có thể cung cấp đầy đủ thông tin có giá trị định lượng vầ cấu trúc phân tử. Phát hiện ADN dạng xoắn ốc Năm 1948, nhóm Pauling có 1 phát hiện đặc biệt gây hứng khởi rằng nhiều protein có hình dạng xoắn ốc - kết luận từ các mẫu tia X. Ngay cả với các mẫu nhiễu xạ tia X của Maurice Wilkins, đã có bằng chứng rằng cấu trúc có liên quan đến dạng xoắn ốc. Tuy nhiên, còn rất nhiều các yếu tố cấu trúc khác cần được xác định như có bao nhiêu mạch tham gia, con số này có giữ nguyên cho tất cả các dạng xoắn ốc, các base xoay vào trong hay xoay ra phía ngoài trục xoắn, ... Các câu hỏi trên chính là động cơ cho Crick và Watson xây dựng mô hình. Phát hiện các nucleotide bổ sung luôn có tỉ lệ bằng nhau Trong khi xây dựng mô hình, Watson và Crick có các giới hạn về hóa học và sinh học. Tuy nhiên, vẫn có nhiều khả năng khác nhau. Một phát hiện đột phá vào năm 1952, khi Erwin Chargaff đến thăm Cambridge và cho Crick biết thêm về môt thí nghiệm ông xuất bản năm 1947 - trong đó, Chargaff quan sát thấy tỉ lệ 4 loại nucleotide thay đổi giữa các mẫu ADN nhưng cho mỗi cặp Adenin và Thymin, Guanine và Cytosine: 2 loại nucleotide trong cặp luôn hiện diện với cùng tỉ lệ.
Mô hình của Watson và Crick Tập tin:ADN Model Crick-Watson.jpg Mô hình ADN theo Crick và Watson (1953), hiện được trưng bày tại Bảo tàng Khoa học Quốc gia ở London. Watson và Crick đã bắt đầu suy nghĩ về mô hình xoắn kép, nhưng vẫn thiếu thông tin về bước xoắn và khoảng cách ngang giữa 2 mạch. Khi đó, Rosalind Franklin gửi một số phát hiện của bà cho Trung tâm nghiên cứu y học và Crick nhìn thấy các tài liệu này nhờ một trong các đượng dẫn của Max Perutz's. Công trình của Franklin xác nhận về câu trúc xoắn kép và còn ghi nhận về tính đối xứng của phân tử, đặc biệt là cho rằng 2 mạch chạy theo hướng ngược nhau dạng đối song. Watson và Crick được hỗ trợ rất nhiều nhờ những phát hiện này, và vì thế gây ra tranh cãi vì hai ông xem các mẫu nhiễu xạ tia X quan trọng của Franklin mà chưa được sự đồng ý của bà (bà thậm chí không biết đến.) Sau đó, Watson đề nghị Franklin hợp tác để thắng nhóm của Pauling trong cuộc chạy đua tìm ra cấu trúc nhưng bà từ chối. Ngay sau đó, Wilkins cho Watson xem bức ảnh nổi tiếng - Bức ảnh 51. từ bức ảnh này, Watson và Crick nhanh chóng nhận ra rằng không chỉ khoảng cách giữa 2 mạch không đổi mà còn có thể đo đạc chính xác con số là 2 nanomet, và cũng từ đây, họ xác định được bước sóng 3,4 nm mỗi 10bp của cấu trúc xoắn kép. Cuối cùng, Watson và Crick cho rằng việc bắt cặp bổ sung của các base giải thích cho phát hiện cùa Chargaff. Tuy nhiên, khi ấy các sách giáo khoa đã tiên đoán sai rằng các base tồn tại dạng enol (thực chất chúng tồn tại dạng keto). Khi Jerry Donohue chỉ ra lỗi sai này cho Watson, ông nhanh chóng nhận ra cặp A-T, G-X gần như y hệt nhau về hình dạng và do vậy, sẽ tạo ra các cấu trúc như những bậc thang giữa 2 mạch. Hai ông nhanh chóng hoàn thành mô hình và công bố trước khi Franklin xuất bản bất kỳ công trình nào của bà. Tổng hợp ADN nhân tạo lần đầu tiên
Tháng 7 năm 2008, các nhà hóa học tại Đại học Toyama (Nhật Bản) công bố tổng hợp thành công phân tử ADN nhân tạo đầu tiên trên thế giới. Những phân tử ADN nhân tạo đầu tiên có trạng thái ổn định cao, gần như toàn bộ các thành phần hợp thành phân tử ADN (các nhóm thành phần nucleotide: A, T, G, X) này đều được tạo ra trong phòng thí nghiệm.