دنا، وهو اختصار الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين، جزيء يخزّن المعلومات الوراثية في الخلايا الحية وينقلها. يشبه شكله سلّمًا ملتويًا بهيئة لولب، ويسمى اللولب المزدوج، ويبلغ عرض هذا اللولب نحو 2 نانومتر. والنانومتر جزء من مليار من المتر.
الحجم
يُقصد بحجم دنا عادةً عرض لولبه المزدوج، مقيسًا عبر السلسلتين الملتويتين معًا. وكل سلسلة عبارة عن تعاقب من وحدات صغيرة تسمى النيوكليوتيدات. وترتبط السلسلتان معًا بأزواج من القواعد الكيميائية، وتشكّل هذه الأزواج درجات السلّم.
يبلغ عرض الشكل الشائع لدنا في الخلايا، ويسمى دنا-B، من 1.9 إلى 2 نانومتر. ويفصل 0.34 نانومتر بين كل زوجين متجاورين من القواعد على امتداد اللولب، ويُتم اللولب دورة كاملة واحدة كل 10 أزواج من القواعد تقريبًا، أي كل 3.4 نانومتر. ولدنا أيضًا شكلان آخران أندر بكثير، هما دنا-A ودنا-Z، ويلتف اللولب فيهما بطريقة مختلفة.
يختلف طول دنا باختلاف الجزيء. فالكروموسوم البشري 22، وهو من أصغر الكروموسومات، جزيء دنا واحد يضم نحو 48 مليون زوج من القواعد. ولو جرى مدّه على استقامته لكان طوله نحو 1.5 سنتيمتر.
مقارنات الحجم
- لو وُضع نحو 40,000 إلى 50,000 لولب مزدوج من دنا جنبًا إلى جنب لامتدّت على عرض شعرة الإنسان.
- يبلغ سمك طبقة الفوسفوليبيد الثنائية التي تكوّن أغشية الخلايا نحو 5 نانومترات، أي مرتين ونصف عرض دنا.
- يبلغ قطر ذرة الذهب نحو ثلث نانومتر، ولذلك فإن عرض دنا يساوي عرض نحو ست ذرات من الذهب.
- لو جرى تكبير دنا إلى عرض شعرة الإنسان، لامتدّ دنا خلية بشرية واحدة على طول نحو 100 كيلومتر. ولكان هذا الدنا معبأً داخل نواة يبلغ قطرها نحو 30 سنتيمترًا.
كمية الدنا في الخلية
تحتوي الخلية البشرية النموذجية على نحو 2 متر من دنا لو جرى مدّه من طرف إلى طرف. غير أن قطر النواة التي تضمه لا يتجاوز نحو 6 ميكرومترات. والميكرومتر جزء من مليون من المتر. ويزيد طول الدنا على 300,000 ضعف عرض النواة.
يبلغ طول الجينوم البشري، أي المجموعة الكاملة من دنا الإنسان، نحو 3.2 مليار نيوكليوتيد. وهو موزع على 24 كروموسومًا مختلفًا. وكل كروموسوم جزيء دنا واحد طويل جدًا، يرتبط ببروتينات تطويه وتحزمه في شكل مضغوط.
كيف اكتُشف اللولب المزدوج
وصف جيمس واتسون وفرانسيس كريك، وكانا يعملان في جامعة كامبريدج في إنجلترا، اللولب المزدوج عام 1953. وبيّن نموذجهما كيف تقترن القواعد: الأدينين مع الثيمين، والسيتوزين مع الغوانين. كما اقترح طريقة يمكن بها نسخ دنا.
ساعد حيود الأشعة السينية في الكشف عن البنية. وتحدد هذه الطريقة شكل الجزيء من النمط الذي تشكّله الأشعة السينية حين تتشتت عنه. وكانت روزاليند فرانكلين تدرس دنا بهذه الطريقة، وكان موريس ويلكنز يعمل أيضًا على بنيته. وأظهر نمط الأشعة السينية أن المسافة بين القواعد منتظمة وتبلغ 0.34 نانومتر.
تشارك واتسون وكريك وويلكنز جائزة نوبل عام 1962. وكانت فرانكلين قد توفيت قبل ذلك، ولا تُمنح جوائز نوبل بعد الوفاة.
المصادر
- Biochemistry, DNA Structure. StatPearls, NCBI Bookshelf, 2023.
- DNA Structure and Sequencing. Biology 2e, OpenStax, 2018.
- Chromosomal DNA and Its Packaging in the Chromatin Fiber. Molecular Biology of the Cell, 4th edition, Garland Science, 2002.
- Membrane Structure. Molecular Biology of the Cell, 4th edition, Garland Science, 2002.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.