dna分子结构图 DNA双螺旋结构的原子力显微镜图像

诸葛亮说:“不淡泊则不能明辨，不静则不能远。”。纵观科学史，在名利面前，只有罗莎琳德·埃尔西`富兰克琳和其他几个人能真正做到淡然处之，不动声色。未经富兰克林允许，富兰克林的同事莫里斯·休·弗雷德里克·威尔金斯向詹姆斯·杜威·沃森展示了富兰克林拍摄的B型DNA的X射线晶体衍射照片，这促使沃森和弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克在1953年提出了著名的DNA双螺旋模型。而富兰克林可以对这种观点无动于衷，泰然处之，这就是无动于衷的典范。1958年，富兰克林因癌症去世，享年38岁。四年后，沃森、克里克和威尔金斯因对DNA双螺旋的研究共同获得1962年诺贝尔生理医学奖。那么，如果富兰克林还活着，威尔金斯还能得奖吗？威尔金斯或富兰克林应该获奖吗？

x射线晶体衍射研究的是晶体状态的DNA分子，但实际上制备高质量、高纯度的样品晶体是一项非常困难的任务。

使用透射或扫描电镜观察生物样品时，虽然不需要对样品进行复杂的特殊处理，但电镜样品是在高真实空的状态下观察的，观察到的图像不是生理状态下的真实图像。

原子力显微镜是由德国物理学家格尔德·宾宁于1986年诺贝尔物理学奖得主在20世纪80年代中期发明的。通过探测探针与样品原子之间的相互作用力，可以获得纳米级样品的三维图像。原子力显微镜(AFM)自问世以来就受到生物学家的高度赞扬，因为它可以在生理条件下观察和研究生物样品。

最近，京都大学的天山·文琪和小林建利用调频原子力显微镜研究了质粒pUC18 DNA在水溶液中的状态，获得了pUC18DNA分子在水溶液中的表面形状图像。图像不仅清晰地显示了与已知DNA结构大致对应的双螺旋结构，还成功地从DNA分子的平均结构中突出了局部结构的特征。再者，组成DNA双螺旋骨架的官能团，过去原子力显微镜观察不到的，用高分辨率调频原子力显微镜可以清晰观察到(见图)。

图1:用调频原子力显微镜捕获的双螺旋DNA分子(质粒pUC18 DNA)图像。

(一)水溶液中DNA分子成像。(b)是(a)的局部放大图像。(c)对应于(b)图像的DNA双螺旋模型。(b)和(c)中的红色箭头和蓝色箭头分别表示双螺旋骨架之间的大凹槽和小凹槽。

通常，原子力显微镜通过探针和样品之间的接触来检测分子的微观结构。一般来说，很难观察到分子的微观结构。而且探针与样品的接触往往会导致生物大分子样品结构的改变或破坏。调频原子力显微镜(AFM)由于是探针和样品之间的非接触操作，不能破坏水溶液中DNA分子的天然结构，可以在纳米尺度上观察到。因此，有望在生物大分子天然纳米结构的研究中得到广泛应用。