Через 18 лет английскому биофизику Морису Х.Ф.Уилкинсу (уроженцу Новой Зеландии) на основе рентгеноструктурного анализа удалось объяснить структуру ДНК. В следующем, 1953, году американским биохимиком Джеймсом Д. Уотсоном и английским физиком Френсисом Х.К.Криком была открыта структура молекулы ДНК. Используя данные рентгеноструктурного анализа кристаллов ДНК, проведенного Уилкинсом, они предположили, что эта спираль состоит из двух полинуклеатидных цепей, и исходя из этого представления создали модель несущей наследственную информацию молекулы в виде двойной спирали. На основе модели Уотсона-Крика было разработано современное представление о принципе работы гена и заложены основы учения о передаче биологической информации.
Нуклеиновые кислоты представляют собой простую последовательность связанных между собой нуклеотидов. Каждый из них включает в себя по одной молекуле фосфорной кислоты, сахара и органического основания.
Фосфорная кислота во всех случаях одинакова, то есть каждый нуклеотид включает в себя одну и ту же молекулу.
В отличие от фосфорной кислоты, сахара представлены в двух вариантах: рибозы и дезоксирибозы. Эти два сахара никогда не встречаются одновременно в одном и том же полинуклеатиде, то есть в одной и той же цепочке нуклеотидов. И если мы обозначим эти сахара их начальными буквами Р (рибоза) и Д (дезоксирибоза), то получим известные сегодня, наверное, каждому аббревиатуры нуклеиновых кислот (НК): РНК и ДНК.
Основания так же отличаются друг от руга. В состав ДНК входит четыре их разновидности: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т); в состав РНК входят три из них: аденин, гуанин, цитозин, но вместо тимина появляется урацил (У).
Таким образом, с позиций структурной химии ДНК представляет собой последовательность связанных между собой дезоксирибонуклеатидов, РКН последовательность рибонуклеатидов. При этом общая длина нуклеатидных цепей может достигать нескольких миллионов звеньев.
В этих молекулярных цепочках каждые три следующие друг за другом основания составляют собой так называемый триплет. Триплетная компоновка одним из первых в 1954 году была предложена Джорджем (Георгием Антоновичем) Гамовым, американским физиком, выходцем из России. Число различных сочетаний из 4 нуклеотидов по два составило бы 42 = 16, что недостаточно для кодирования 20 аминокислот, в то время как число сочетаний по три - 64 (43 = 64)23.
Каждый триплет имеет своим назначением кодировать какую-то определенную аминокислоту. Другими словами, каждый триплет служит сигналом к включению в состав синтезируемой белковой молекулы строго определенной аминокислоты. Так, например, триплет ГАУ кодирует собой аспарагиновую кислоту, ГЦУ - аланин, ЦЦУ - пролин, УУУ - фенилаланин. Поэтому последовательность ГАУ-ГЦУ-ЦЦУ-УУУ означает собой род инструкции, согласно которой нужно сначала взять аспарагиновую кислоту, затем подключить к ней аланин, далее - пролин и, наконец, фенилаланин. Собственно именно в этом и состоит связь между нуклеиновыми кислотами и белковым синтезом.