На что я смотрю на фото 51 ДНК Франклина?

Ну, ты сказал, что ты...

...испытывают большие проблемы с подключением фотографии к диаграмме.

И это вполне простительно: интерпретация этого рентгеновского снимка на самом деле очень сложна.

Все цитаты и изображения в этом ответе, за исключением маркированного списка ниже, взяты из этой статьи (Lucas, 2008), которая подробно объясняет эту историческую картину.

Полное раскрытие: я всегда считал, что на этом изображении рентгеновские лучи проходят в продольном направлении (то есть вдоль главной оси) через ДНК. Однако он идет поперечно:

Когда нитевидные макромолекулы упакованы в волокно вдоль фиксированного направления, интенсивности рентгеновского излучения, дифрагированные на волокне, падают на экран наблюдения вдоль приблизительно прямых и равноотстоящих линий, так называемых линий слоев, перпендикулярных этому направлению. Это важное понятие было введено Майклом Поланьи в 1921 году для рентгеновского исследования целлюлозы. (выделено мной)

Это так называемые линии слоя (я сохраняю легенду оригинальной бумаги на всех изображениях):

Затем, согласно статье, Крик и другие начали строить гипотезы о том, как будет происходить дифракция рентгеновских лучей в моноатомной спирали:

В 1952 году Кокран, Крик и Ванд разработали аналитическую теорию дифракции рентгеновских лучей на моноатомной спирали. Непосредственный интерес их теории заключался в том, чтобы дать прозрачное аналитическое выражение этих амплитуд в то время, в 1952 году, когда компьютеры, если они вообще были доступны, едва ли были способны к грубому расчету полной интенсивности дифракции.

Это картина дифракции рентгеновских лучей в моноатомной спирали, которая очень важна для понимания знаменитого изображения дифракции ДНК в дальнейшем:

Таким образом, с этим теоретическим фоном мы можем понять наше знаменитое изображение:

На этом изображении рентгеновская дифракция A-ДНК (слева) и более распространенной B-ДНК (справа) показывает периодический рисунок в линиях слоев.

Дифракционные картины можно интерпретировать следующим образом ( источник ):

• Разделение линий слоев показывает значение периода повторения полимера. Уменьшение более чем на 20% расстояния между линиями слоев при переходе от А к В означает увеличение на столько же в периоде: P = 2,8 нм для А-ДНК и 3,4 нм для В-ДНК.
• Посмотрите на четкие дискретные пятна, наблюдаемые вблизи центра дифракционной картины для A-ДНК вдоль первых нескольких линий слоев, они указывают на кристаллический порядок в волокне. В паттерне B-ДНК с высокой влажностью эти кристаллические пятна отсутствуют, что позволяет предположить, что дополнительные молекулы воды должны были вторгнуться в пространство между молекулами ДНК, освободив их от блокировки в кристаллиты.
• Толстые дуги вверху и внизу паттерна B-ДНК расположены примерно через 10 интервалов линий слоев от центра, что означает, что B-ДНК имеет 10 повторяющихся единиц в пределах одного периода 3,4 нм. Они возникают в результате рассеяния рентгеновских лучей на равноудаленных, почти горизонтальных плоских основаниях, отстоящих друг от друга на 0,34 нм. В паттерне А-ДНК эти большие пятна отсутствуют, что позволяет предположить, что основания в А-ДНК не горизонтальны, а количество пар оснований на период спирали ближе к 11.
• Центральный крест в B-ДНК представляет собой крест Святого Андрея, ожидаемый от спиральной молекулы. Большой радиус r (1 нм, указанный меридиональным углом креста) и отсутствие интенсивности в меридиональных ромбах указывает на то, что фосфатный остов находится на периферии спирали. Этот перекрест, по-видимому, отсутствует в А-ДНК, однако это связано с деструктивным вмешательством некоторых наклонных пар оснований.

Наконец, это изображение лучше связывает двухцепочечную структуру ДНК (как A, так и B ДНК) с рентгеновским дифракционным изображением:

Ссылка:

Лукас, А. (2008). A-ДНК и B-ДНК: сравнение их исторических рентгеновских дифракционных изображений. Журнал химического образования, 85 (5), стр. 737.