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Aisló varias moléculas ricas en fosfatos, a las cuales llamó nucleínas (ácidos nucleicos), a partir del núcleo de los glóbulos blancos.
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Demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación.
A esto lo llamó "Principio de transformación". -
Su principal trabajo fue el estudio y la síntesis de los nucleótidos, de los que descubrió que pueden actuar como coenzimas. Sintetizó el ATP, que es un derivado de los nucleótidos y constituye la principal reserva energética del organismo; después el FAD y más tarde el trifosfato de uridina.
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Pauling descubrió la estructura de la hélice alfa (la forma de enrollamiento secundario de las proteínas). Además, contribuyó a la definición de la estructura de los cristales y proteínas, y fue uno de los fundadores de la biología molecular.
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Consigue con el difractómetro de rayos X, fotografiar la cara B del ADN hidratado, la columna vertebral del ADN.
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Junto con Rosalind Franklin, describió la estructura de doble hélice del ADN, que posteriormente servirá de base para la descripción de dicha estructura por James Dewey Watson y Francis Crick. Wilkins mostró unas nuevas imágenes de difracción de rayos X de alta calidad sobre la molécula de ADN.
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Junto con Francis Crick, desentrañaron la estructura en doble hélice de la molécula del ácido desoxirribonucleico (ADN).
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junto con James D. Watson, uno de los dos descubridores de la estructura molecular del ADN.
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descubrió la síntesis de ADN utilizando una bacteria intestinal (Escherichia coli). Consiguió un ADN sintético idéntico al natural.
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Fue capaz de llegar al descubrimiento de que la Timina y la Adenina presentes en el ADN eran casi iguales a la cantidad de Guanina y Citosina. Esto ahora se conoce como la tercera regla de Chargaff.
