La forma a doppia elica è giustificata dall’esistenza di numerose interazioni nella molecola. Una interazione esiste innanzitutto anche in una sola catena, che conduce ad un ripiegamento in elica. Esiste un secondo processo tra ciascuna delle eliche, poiché le basi possono affrontarsi e stabilizzarsi con legami idrogeno.

La struttura a doppia elica del DNA è chiarita da Watson e Crick nel 1953.

I due ricercatori disponevano dei seguenti elementi:

• La composizione chimica del DNA;


• Gli spettri di diffrazione ai raggi x del DNA cristallizzato, spettri dovuti principalmente a Rosalind Franklin e Maurice Wilkins del King's College. Questi spettri mostrano una figura a croce, caratteristica dalle strutture ad elica;


• Il lavoro di Erwin Chargaff, che avevano dimostrato che per tutte le molecole del DNA il numero di molecole di adenina è pari al numero di molecole di timina, e quello di citosina è pari a quello di guanina;


• La analisi al microscopio elettronico avevano dimostrato che il diametro della molecola di DNA è di 20 Å, e ciò significa che questa molecola implicava due catene di desossiriboso-fosfato.

È elaborando successivamente più modelli molecolari che Watson e Crick riuscirono a proporre una struttura che soddisfacesse l’insieme dei dati cristallografici e biochimici allora disponibili: due filamenti costituiti da raggruppamenti fosfati e di zuccheri formano una doppia elica dove gli orientamenti di ciascun filamento sono opposti. Sugli zuccheri di ciascuno dei due filamenti sono legate le basi azotate, poiché ciascuna base di un filamento è mantenuta di fronte una base dell’altro filamento con legami idrogeno. Una citosina è sempre di fronte ad una guanina, e un’adenina ad una timina. I due filamenti di una molecola di DNA sono detti complementari.

Crick, Watson e Wilkins ricevettero nel 1962 il premio Nobel per questi lavori. Rosalind Franklin sarebbe stato verosimilmente associato a questo premio se non fosse prematuramente scomparso a causa della sua malattia.