How big is DNA?

DNA, desoksüribonukleiinhappe lühend, on molekul, mis talletab elusrakkudes geneetilist teavet ja annab teabe edasi. Selle kuju meenutab spiraaliks keerdunud redelit, mida nimetatakse kaksikheeliksiks, ja see heeliks on umbes 2 nanomeetrit lai. Nanomeeter on meetri miljardik.

Suurus

DNA suurus tähendab tavaliselt kaksikheeliksi laiust, mõõdetuna üle mõlema keerdunud ahela. Iga ahel on nukleotiidideks nimetatavate väikeste ühikute kett. Kaks ahelat on omavahel seotud keemiliste aluste paaridega, mis moodustavad redeli pulgad.

Rakkudes levinud DNA vorm, mida nimetatakse B-DNA-ks, on 1,9–2 nanomeetrit lai. Kõrvuti asuvad aluspaarid paiknevad piki heeliksit teineteisest 0,34 nanomeetri kaugusel ja heeliks teeb ühe täispöörde umbes iga 10 aluspaari ehk 3,4 nanomeetri järel. DNA esineb ka kahes palju harvemas vormis, mida nimetatakse A-DNA-ks ja Z-DNA-ks ning mis on keerdunud teisiti.

DNA pikkus oleneb molekulist. Inimese 22. kromosoom, üks väiksemaid, on üksainus DNA molekul, mis koosneb umbes 48 miljonist aluspaarist. Välja venitatuna oleks see umbes 1,5 sentimeetrit pikk.

Suuruste võrdlused

• Umbes 40 000–50 000 DNA kaksikheeliksit, kõrvuti asetatud, ulatuksid inimese juuksekarva laiuseni.
• Rakumembraane moodustav lipiidne kaksikkiht on umbes 5 nanomeetrit paks, see on kaks ja pool korda suurem kui DNA laius.
• Kuldaatomi läbimõõt on umbes kolmandik nanomeetrist, seega on DNA umbes kuue kuldaatomi laiune.
• Kui DNA oleks suurendatud inimese juuksekarva laiuseks, oleks ühe inimraku DNA välja venitatuna umbes 100 kilomeetrit pikk. See oleks pakitud umbes 30 sentimeetri läbimõõduga tuuma.

Kui palju DNA-d rakus on

Tüüpilises inimrakus on umbes 2 meetrit DNA-d, kui see oleks otsapidi välja venitatud. Ometi on seda hoidev tuum vaid umbes 6 mikromeetri läbimõõduga. Mikromeeter on meetri miljondik. DNA on rohkem kui 300 000 korda pikem kui tuum lai.

Inimese genoom ehk inimese DNA täielik komplekt on umbes 3,2 miljardit nukleotiidi pikk. See on jaotatud 24 erineva kromosoomi vahel. Iga kromosoom on üks väga pikk DNA molekul, mis on seotud valkudega, ja valgud voltivad ning pakivad selle kompaktseks kujuks.

Kuidas kaksikheeliks avastati

James Watson ja Francis Crick, kes töötasid Inglismaal Cambridge'i ülikoolis, kirjeldasid kaksikheeliksit 1953. aastal. Nende mudel näitas, kuidas alused paarduvad: adeniin tümiiniga ja tsütosiin guaniiniga. Mudel viitas ka sellele, kuidas DNA-d võiks kopeerida.

Struktuuri selgitamisele aitas kaasa röntgendifraktsioon. Meetod määrab molekuli kuju mustri järgi, mille röntgenikiired sellelt hajudes tekitavad. Rosalind Franklin uuris DNA-d just nii ja Maurice Wilkins töötas samuti selle struktuuri kallal. Röntgenmuster näitas aluste korrapärast 0,34-nanomeetrist vahet.

Watson, Crick ja Wilkins jagasid 1962. aastal Nobeli preemiat. Franklin oli selleks ajaks surnud ning Nobeli preemiaid ei anta pärast surma.

Allikad

• 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.