제임스 D. 왓슨
왓슨과 크릭은 DNA가 뉴클레오타이드로 구성된 이중나선 구조라고 설명하였다. 만일 DNA 이중나선을 꼬여진 사다리로 생각한다면 발판은 수소결합으로 연결된 A-T와 G-C염기쌍이고, DNA의 가로대는 공유결합으로 연결된 디옥시리보오스와 인산이 교대로 배열되어 있다. DNA 뉴클레오티드에는 디옥시리보오스, 염기, 인산이 각각 하나씩 있다. DNA는 흔히 직선 구조로 묘사되지만 실제로는 아주 복잡하고 그 복잡성이 DNA 기능에 도움이 된다. DNA 뉴클레오티드에 포함된 염기는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민이다. 아데닌과 구아닌은 2개의 유기 고리 구조를 갖는 퓨린이고, 시토신과 티민은 1개의 유기 고리 구조를 갖는 피리미딘이다. A와 T 그리고 G와 C가 수소결합으로 연결된 염기쌍은 각 염기쌍이 하나의 고리 구조와 2개의 고리 구조를 갖기 때문에 나선 사이의 거리가 일정하다. 이러한 퓨린-피리미딘 쌍을 상보적 염기쌍(complementary base pair) 또는 염기쌍이라 부른다. 상보적 염기쌍은 유전자 기능과 DNA 복제의 기본이다.
DNA 클로닝
분자생물학자들은 특정 유전자를 연구하는 과정에서 여러 가지 문제점에 직면하게 된다. 그 문제점을 보면 자연적으로 발견된 DNA 분자들은 매우 길고, 많은 유전자들을 가지고 있다. 또한 염색체에서 유전자는 염색체 DNA의 일부분만을 차지하고 있으며, 그 나머지는 비암호화 염기서열이다. 예를 들면, 인간 유전자 한 개는 하나의 염색체에서 단지 1/1000000만을 차지하고 있을 뿐만 아니라, 유전자와 그 주변 비암호화 DNA 염기서열 간의 구별 또한 어렵다. 따라서 과학자들은 특정 유전자를 분리해서 연구하기 위하여 동일한 DNA를 대량으로 만들 수 있는 방법을 개발하였는데 그것이 DNA 클로닝(DNA cloning)이다.
DNA를 클로닝하기 위한 방법들은 공통된 특징을 가지고 있는데, 그중 하나의 공통된 특징은 박테리아를 이용하는 것이다. 유전자나 DNA 절편을 클로닝하기 위해서, 먼저 플라스미드를 박테리아에서 분리한 후 외부의 DNA를 플라스미드에 집어넣는다. 그 결과 플라스미드는 이제 재조합 DNA가 된다. 재조합 플라스미드를 다시 박테리아 세포에 넣어주면 재조합 박테리아가 된다. 그러면 세포분열을 통해서 유전적으로 동일한 클론(유전적 복제품)을 복제하게 되고, 유전자를 대량으로 복제할 수 있게 되는데, 이것을 유전자 클로닝(gene cloning)이라고 한다.