1951年11月，沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细的报告后，深受启发，具有一定晶体结构分析知识的沃森和克里克认识到，要想很快建立DNA结构模型，只能利用别人的分析数据。他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA结构的设想。1951年底，他们请威尔金斯和富兰克林来讨论这个模型时，富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半，于是第一次设立的模型宣告失败。
有一天，沃森又到国王学院威尔金斯实验室，威尔金斯拿出一张富兰克林最近拍制的“B型”DNA的X射线衍射的照片。沃森一看照片，立刻兴奋起来，心跳也加快了，因为这种图像比以前得到的“A型”简单得多，只要稍稍看一下“B型”的X射线衍射照片，再经简单计算，就能确定DNA分子内多核苷酸链的数目了。
克里克请数学家帮助计算，结果表明嘌呤有吸引嘧啶的趋势。他们根据这一结果和从查加夫处得到的核酸的两个嘌呤和两个嘧啶两两相等的结果，形成了碱基配对的概念。
他们苦苦地思索4种碱基的排列顺序，一次又一次地在纸上画碱基结构式，摆弄模型，一次次地提出假设，又一次次地推翻自己的假设。
有一次，沃森又在按着自己的设想摆弄模型，他把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然，他发现由两个氢键连接的腺嘌呤—胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌呤—胞嘧啶对有着相同的形状，于是精神为之大振。因为嘌呤的数目为什么和嘧啶数目完全相同这个谜就要被解开了。查加夫规律也就一下子成了DNA双螺旋结构的必然结果。因此，一条链如何作为模板合成另一条互补碱基顺序的链也就不难想象了。那么，两条链的骨架一定是方向相反的。
经过沃森和克里克紧张连续的工作，很快就完成了DNA金属模型的组装。从这模型中看到，DNA由两条核苷酸链组成，它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起，很像一座螺旋形的楼梯，两侧扶手是两条多核苷酸链的糖—磷基团交替结合的骨架，而踏板就是碱基对。由于缺乏准确的X射线资料，他们还不敢断定模型是完全正确的。
下一步的科学方法就是把根据这个模型预测出的衍射图与X射线的实验数据作一番认真的比较。他们又一次打电话请来了威尔金斯。不到两天工夫，威尔金斯和富兰克林就用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的，并写了两篇实验报告同时发表在英国《自然》杂志上。1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和生理学奖，而富兰克林因患癌症于1958年病逝而未被授予该奖。
DNA双螺旋结构被发现后，极大地震动了学术界，启发了人们的思想。从此，人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。首先是围绕着4种碱基怎样排列组合进行编码才能表达出20种氨基酸为中心开展实验研究。1967年，遗传密码全部被破解，基因从而在DNA分子水平上得到新的概念。它表明：基因实际上就是DNA大分子中的一个片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。在这个单位片段上的许多核苷酸不是任意排列的，而是以有含意的密码顺序排列的。一定结构的DNA，可以控制合成相应结构的蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要成分，生物体的性状主要是通过蛋白质来体现的。因此，基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等，这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展，愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。
器官移植术的发明
人的死亡常常是因为某些器官受到了不可逆转的致命伤害，功能丧失。如肾脏由于得了肾炎等严重的肾病，使肾功能全部丧失而不能生成尿；还有冠心病、肝癌等最终都可造成器官的功能丧失而死亡。所以，多年来人类一直梦想能通过器官移植来延长寿命。
在古代玛雅人的典籍中，就曾有更换内脏以求起死回生的记载。我国的《聊斋志异》中也有陆判“易心换头”的描述。的确，如能摘除丧失功能的器官，换之以健康的异体器官，这对抢救某些危重患者的生命来说，不仅是一种妙法，而且是一种极其重要的途径。近几个世纪以来，人类曾在动物身上进行器官移植的各种实验，但却屡遭失败。而在人体进行器官移植，大约是在600年前，印度的外科医生用臂部的皮瓣造鼻成功了。1905年，出生于法国的美籍医生卡雷尔（1873~1944）研究了器官移植，他当时认为人体器官离开机体仍然可以存活，任何人体器官都可以取下培养，然后移植到他人身上，这是把人体看成是像机器一样的系统。后来发现了人体的排异作用，证明这是不完全对的，但毕竟器官移植受到人们的关注。在1922年～1933年间，苏联人费拉托夫（1875~1959）提出了组织相容性理论之后，器官移植的成活率提高了。
20世纪40年代，美国遗传学家斯内尔选中了“老鼠组织移植与排斥”这样一个冷门课题，开始致力于异体器官移植和组织“排异”现象的研究。他与英国科学家高拉合作，在美国缅因州巴尔港杰克逊实验所，日复一日，年复一年地探索着。终于在1948年，他们公布了一个重要发现：老鼠体内有一种特殊的系统，可以成功地识别自身组织与异己组织，对自身组织能够接受、相容，对异己组织不能相容，给予排斥。这就是所谓“组织相容性抗原系统”。老鼠的组织相容性抗原系统由其遗传基因决定，这种基因被称为“H2系基因”。
到底怎样才能预先知道两只老鼠的组织是否相容，是否发生排斥呢？斯内尔首创了一种试验方式——H2型试验。它证实了用不同的H2系基因进行组织移植就会产生“排异”的现象，从而首次揭示了器官移植排异机制，为人类器官移植开辟了道路。
要使人体器官移植获得成功，则必须查明人体组织相容性抗原系统，确定有关基因。而且还要找到一种能鉴定人体组织相容性的试验方法。
1958年，法国免疫学家多塞研究了患者多次接受输血的反应后，首次发现了人体组织相容性抗原。接着，他创立了人体组织细胞相容理论，又开创了迅速方便的人体器官移植试验法——鉴定异体组织是否相容的HLA组织分类血液试验法。多塞的试验方法简便可靠，很快被进行器官移植的医生们采用，大大推进了器官移植的临床实践和深入研究。
由于斯内尔、多塞在研究器官移植方面取得了重大成果，他们获得了1980年诺贝尔生理学和医学奖。
在科学家经过了多年探索和临床试验之后的今天，器官移植术造福于人类已成为现实。
肾脏移植是开展得最早、最多的一种器官移植。据统计，到1977年，全世界已有13000多人通过肾脏移植获得了新生。目前仅在美国，每年就要进行数千例肾脏移植手术。
世界上最早的一例肾脏移植手术是1954年在美国波士顿的一家医院进行的。病人24岁，患了晚期肾炎，从他的孪生兄弟身上移植了一个肾脏，术后没有产生排斥反应，病人生命得到了延长。从移植的效果看，活体肾比尸体肾好，近亲供肾效果更好。
世界上第一例心脏移植手术是1967年12月3日，在南非开普敦的一家医院里，以巴纳德为首的手术小组，为55岁的华希坎斯基移植了心脏，手术相当成功，但抗排斥反应药破坏了这位病人身体的免疫功能，18天后该病人患肺炎死亡。
在1967年12月～1969年6月间，全世界共做了103例心脏移植手术。其中3/4的病人在手术后3个月内先后死亡。1979年，瑞士一家药厂研制成了一种可选择性地抑制免疫系统的新药——环孢素，使所有器官移植手术成功率大大提高。第一年存活率上升到79%，术后存活6年存活率达60%。英国医学教授亚库布从1980年起到现在，已做了1000多例心脏移植手术。手术后存活一年的存活率超过90%，存活五年的存活率约为80%，其中有600多人至今还活着，最长的已经活了20多年。1985年，美国一对“换心”男女，35岁的加里·韦勒普和36岁的苏姗·斯特菲，经医生同意结为恩爱夫妻。这表明医学技术的进展已逐渐克服了困难，能够进行更安全和更成功的心脏移植手术了。
人类在近40年内已成功地进行了肾脏移植、心脏移植、肝脏移植、胚胎移植、骨髓移植、胰腺移植、脾脏移植、骨骼移植等手术，但脑的移植还未实现。脑可以移植吗？不要说头颅受了致命伤后的更换，就是痴呆、疯傻人的头颅再换，也是人们所殷盼的。
20世纪60年代末期，美国医学博士罗伯特·荷华，曾提出过《人头移植的手术方案》，供同行们讨论。一些人认为，他是异想天开，因为即使换头成功，由于神经切断后难以连续，也会导致颈部以下的身体瘫痪。这时，罗伯特·荷华用老鼠做实验，也连连失败。因神经连接不好，换了头的老鼠只会摇头，不会动弹。后来又进行“双头鼠”移植，即原来的鼠头不割下来，再另外移植一鼠头上去，一鼠两头，获得成功。继而“双头狗”又在70年代末期出现。“双头狗”的两个头都会叫，都会争食，但移植上去的头仍不如原来的头灵敏。
同时期，一些科学家还做了猴头移植术。1986年，美国著名脑外科专家韦特与别人合作，首次在世界上移植猴头成功，但这猴子仍不如天然猴子灵巧。
美国有这样的实验报告：取出健康的老鼠的脑组织移植给患糖尿病的老鼠，当移植的脑组织刚一成活，便恢复了分泌激素的功能，结果老鼠的糖尿病消失了。
瑞典、墨西哥和中国是世界上最先成功地在人体中进行脑内移植手术的三个国家。脑内移植手术的成功使科学家们相信，将来人脑也可移植。
自20世纪70年代以来，我国的器官移植也取得了重大进展。移植总数已超过5000例，各类器官的移植已超过18种，其中以肾脏移植最为成功。
随着医学科学的发展，将会给千千万万因器官损伤而可能死亡的人带来福音。人类的梦想，必然能够实现。
人工合成蛋白质
1965年，世界上第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素在我国诞生了。这项科研成果震动了中外科学界。在国内，国家科委专门组织了我国一些著名科学家对这项工作进行了严格鉴定，并给予了高度的评价。在国外，受到一些著名科学家的高度赞扬。有的认为，从简单的氨基酸用人工方法合成具有全部生物活力的蛋白质，中国的胰岛素是惟一令人信服的例子；有的表示，人工合成胰岛素在科学技术先进的国家还没有做到的时候，中国首先做到了，令人十分钦佩。英国电视广播还为这件事组织过一次电视专题节目，专门报道中国的胰岛素人工合成。美国销路最广的《纽约时报》也以整版篇幅详尽地介绍了我国的这一科学成就。
胰岛素是一种蛋白激素。从结构上看，它是一种蛋白质，从功能上看，它是调节生物体内新陈代谢的一种激素。它是由胰腺中的胰岛细胞分泌的，能促进人和动物对葡萄糖的利用。如果胰岛分泌的胰岛素过少，体内葡萄糖的氧化和储存就会发生障碍，葡萄糖在血液里的含量就会升高，导致尿中有过多的糖分排出，这就是糖尿病。据统计，全世界糖尿病患者有1亿多人，糖尿病患者的血液含糖量过多，血液循环系统受到破坏，伴随而来的是坏疽病和心脏病，肾功能下降，眼睛失明等。它是严重危害人类健康的一种疾病。1921年7月30日，班丁和拜斯特发现了胰岛素并从狗的胰腺里提取出宝贵的胰腺抽提液，后来又从猪、羊、牛的胰腺中提取出胰岛素，并于1922年应用于临床治疗。1926年，纯化的胰岛素已能做成结晶，一些糖尿病患者的生命得到了延续。但由于胰岛素数量太少，价格昂贵，一般的人得了糖尿病就等于被判了死刑。所以，人们梦想着有一天能用人工的方法合成胰岛素。
人工合成蛋白质开始于100多年以前。德国的一位多才多艺的化学家维勒，从小喜欢诗歌、美术和收藏矿物标本。在各门自然科学中，他最喜欢化学，23岁获医学博士学位。1824年春天，维勒在进行金属氰化物和氨水的研究时，在实验中意外地发现，在氰化物和氨水相互作用时，经水浴加热，冷却后容器底部出现了一些白色沉淀物。这是什么物质呢？维勒思索着，推测着。但是，维勒的眼光是敏锐的，思维是敏捷的，他不凭猜测下结论，在奇特的实验现象面前，他提出了许多假设，设计了许多实验，反复实验，反复研究，经过4年的艰苦努力，终于查明金属氰化物和氨水相互作用，首先生成的物质是氰酸铵，在一定条件下，就会转化成尿素（一种有机物）。
维勒的学生柯尔伯继承了维勒的事业，着手进行用最基本的元素合成有机物的实验。他顽强拼搏了7年，终于在1845年成功地用空气、氢气、氯气、碳等无机物合成了有机物醋酸。这再一次证明了，用无机物能合成有机物。
接着，一系列的有机物如酒石酸、柠檬酸和苹果酸等都陆续用人工的方法合成了。1854年德国化学家且泰罗合成了脂脑，1861年俄国化学家布特列洛夫合成了糖类。