結構生物化學/核酸/DNA/沃森和克里克的文章
詹姆斯·沃森在大學期間就開始了對DNA 結構的研究。1945 年，在他大學三年級的時候，他讀了埃爾溫·薛定諤的《生命是什麼？》並從中領悟到：基因是活細胞的關鍵組成部分，所以“我們必須知道基因是如何起作用的”。1950 年，在義大利那不勒斯的一次國際會議上，倫敦國王學院的莫里斯·威爾金斯向沃森展示了他拍攝的清晰的DNA X 射線照片。沃森決心研究 DNA 結構，於是搬到了劍橋大學卡文迪許實驗室的勞倫斯·布拉格爵士的生物物理學部門，在那裡他遇到了生物物理學家弗朗西斯·克里克。許多科學家，包括羅莎琳德·富蘭克林，在 X 射線衍射的幫助下開始了對 DNA 結構的研究。同年，她在倫敦國王學院舉辦了一場研討會，沃森應邀參加。她的 X 射線照片揭示了 DNA 的物理結構是一個螺旋。在研討會上，沃森瞭解到富蘭克林的研究證實了 DNA 具有螺旋結構，它由兩到四條交織的螺旋鏈組成。每條螺旋都有一個磷酸糖骨架，並附著著鹼基（腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）。鹼基被證明連線到螺旋的內部，可能形成螺旋鏈之間的連線。在富蘭克林的研討會之後，沃森決定構建DNA 模型。
然而，這些模型的衍射圖片並不符合真實DNA的衍射圖片。沃森構建的模型被證明是錯誤的——鹼基位於螺旋的外部，並且螺旋是脫水的——因為他誤解了富蘭克林的發現。沃森和克里克對 DNA 結構的研究被國王學院終止，他們必須繼續進行之前的研究，沃森研究菸草花葉病毒 (TMV)，克里克研究蛋白質。
儘管被禁止研究DNA 結構，但沃森仍然能夠繼續研究，因為 TMV 的主要成分之一是核酸，弗朗西斯·克里克也繼續進行這項研究。1952 年，沃森描述了阿爾弗雷德·赫希的發現，即病毒的遺傳物質是 DNA，他將病毒頭部中的 DNA 比作“帽子盒中的帽子”。沃森和克里克與哥倫比亞大學的埃爾溫·查伽夫進行了一次糟糕的會面，查伽夫發現了 DNA 鹼基數量的比例。從弗雷德·格里菲斯的侄子約翰·格里菲斯那裡，克里克瞭解到鳥嘌呤 (G) 與胞嘧啶 (C) 相吸引，腺嘌呤 (A) 與胸腺嘧啶 (T) 相吸引，克里克推斷這些鹼基必須像兩副交錯的牌一樣彼此匹配——它們相互疊放在纏繞的骨架內部。
沃森確信DNA 必須是螺旋形的，因為克里克提出的DNA 結構和 X 射線衍射板。當富蘭克林向克里克和沃森展示了DNA 的 X 射線照片時，儘管這些照片沒有顯示出螺旋所需的徑向對稱性，但它們表明晶體是重疊的。
1952 年秋天，沃森與萊納斯·鮑林的兒子彼得成為了朋友。當時，萊納斯·鮑林是科學界少數幾個思考 DNA 結構重要性的人之一。從彼得那裡，沃森瞭解到萊納斯·鮑林發表了一篇關於 DNA 結構的論文——有三個螺旋狀纏繞的鏈，糖磷酸骨架在螺旋的外部，過時的 X 射線照片“證明”了該結構是正確的。這種結構被稱為α螺旋。沃森立即意識到鮑林的結構是錯誤的，因為沃森之前構建的模型。事實上，鮑林的結構遺漏了重要的細節：他沒有在磷酸基團上分配電離電荷。當沒有電荷將長而細的鏈保持在一起時，這些鏈就會解開並散開；沒有電荷，核酸結構甚至不是酸。
沃森和克里克知道，萊納斯·鮑林是他們在確定DNA 結構方面的主要競爭對手。知道一位最偉大的科學家在推斷DNA 結構時犯了一些錯誤，沃森和克里克決定在卡文迪許實驗室解決 DNA 結構問題。他們利用金屬板和富蘭克林用 X 射線晶體學拍攝的 DNA 照片（由莫里斯·威爾金斯和馬克斯·佩魯茨提供）來構建DNA 模型。除了匹配鹼基之外，他們還確定兩條 DNA 鏈之間的寬度必須小於 2 奈米。為了將鹼基裝入鏈內，沃森認為應該將相同的鹼基對放在一起。然而，他們無法將相似的鹼基裝入狹窄的寬度內。沃森隨後發現酮式鹼基對將 A-T 和 C-G 連線在一起，現在鹼基對能夠裝入雙鏈內。在五週的時間裡，沃森和克里克構建了一個DNA 模型，該模型確實是DNA 的正確結構。
1953 年 4 月 25 日，沃森和克里克在《自然》雜誌上發表了他們的文章“核酸的分子結構：脫氧核糖核酸的結構”，成為第一個發表 DNA 雙螺旋結構的人。
這一發現闡明瞭遺傳物質如何代代相傳，並證明了遺傳物質傳遞的簡單性。事實上，我們目前對細胞遺傳資訊的儲存和利用的理解是基於這一發現才得以實現的。
在查看了羅莎琳德·富蘭克林進行的 X 射線晶體學後，沃森和克里克能夠推斷出 DNA 的形狀是雙螺旋，並透過查伽夫的實驗，能夠推斷出 G 與 C 配對，A 與 T 配對。這對鹼基的長度相等，並且完全適合磷酸鹽的兩條鏈之間。沃森和克里克假設，兩個磷酸基團之間的鍵是氫鍵，很容易斷裂。因此，DNA 結構的發現讓他們對 DNA 如何自我複製以及遺傳物質如何傳遞有了很好的瞭解。
沃森和克里克在他們的文章中聲稱，DNA 是一種雙螺旋結構，並指出鮑林之前對結構的定義缺乏必要的氫鍵穩定作用，並且低估了鹼基堆積的範德華相互作用。螺旋應該是右手螺旋，因為兩條鏈的方向相反。鹼基連線在螺旋的內側，而糖磷酸鍵構成了外骨架。螺旋每10個殘基或3.4埃重複一次，就像他們在羅莎琳德·富蘭克林的晶體學資料中看到的那樣。螺旋的直徑被發現是20埃，每個鹼基旋轉36度，因此每360度有10個鹼基。沃森和克里克模型中最具創新性的想法是兩條鏈透過嘌呤和嘧啶鹼基相互連線。透過氫鍵，嘌呤必須與嘧啶鍵合形成互補對。利用實驗資料表明腺嘌呤和胸腺嘧啶的比例非常接近，鳥嘌呤和胞嘧啶的比例也一樣，他們指出腺嘌呤與胸腺嘧啶結合，鳥嘌呤與胞嘧啶結合。他們透過比較 A-T、C-G 和 A-G 的比例發現了這一點，他們發現前兩種比例最接近於 1，而第二種比例則有所不同。這幫助他們得出結論，A 只與 T 結合，C 只與 G 結合。鹼基對的長度相等，並且正好位於兩個磷酸鏈之間。沃森和克里克推測兩個磷酸基團之間的鍵是氫鍵，這些鍵很容易斷裂。DNA 核苷酸也必須含有脫氧核糖而不是核糖，因為核糖上的額外氧原子會由於範德華相互作用而干擾結構。因此，對 DNA 結構的發現使他們對 DNA 如何自我複製，以及遺傳物質如何傳遞有了非常好的想法。此外，他們發現每個鹼基都能夠在烯醇和酮式之間互變異構。實驗表明，酮式在生理 pH 下占主導地位。因此，他們還提出了一種方法來證明 DNA 如何隨著 pH 值的變化而變性，這是由於從酮式轉化為烯醇式所致。
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兩段互補的核酸分子將結合形成雙螺旋結構，並由鹼基對連線在一起。
沃森和克里克的發現導致了許多新的研究，例如 RNA 的結構，DNA 如何包含所有蛋白質產生的資訊，以及人類基因組計劃，其中試圖繪製所有 100,000 個人類基因。