How big is DNA?
2 nanometer!
DNA, kort voor desoxyribonucleïnezuur, is het molecuul dat in levende cellen erfelijke informatie opslaat en doorgeeft. Het heeft de vorm van een ladder die tot een spiraal is gedraaid, een dubbele helix genoemd, en die helix is ongeveer 2 nanometer breed. Een nanometer is een miljardste van een meter.
Grootte
De grootte van DNA verwijst meestal naar de breedte van de dubbele helix, gemeten over beide gedraaide strengen heen. Elke streng is een keten van kleine bouwstenen, nucleotiden genoemd. De twee strengen worden bij elkaar gehouden door paren van chemische basen, die de sporten van de ladder vormen.
De gewone vorm van DNA in cellen, B-DNA genoemd, is 1,9–2 nanometer breed. Naburige basenparen zitten 0,34 nanometer van elkaar langs de helix, en de helix maakt ongeveer om de 10 basenparen, oftewel 3,4 nanometer, een volledige draai. DNA komt ook voor in twee veel zeldzamere vormen, A-DNA en Z-DNA genoemd, die anders zijn gedraaid.
De lengte van DNA hangt af van het molecuul. Menselijk chromosoom 22, een van de kleinste, is één DNA-molecuul van ongeveer 48 miljoen basenparen. Uitgerekt zou het ongeveer 1,5 centimeter lang zijn.
Groottevergelijkingen
- Ongeveer 40.000–50.000 dubbele DNA-helices, naast elkaar gelegd, zouden de breedte van een mensenhaar beslaan.
- De lipidendubbellaag waaruit celmembranen bestaan, is ongeveer 5 nanometer dik, tweeënhalf keer de breedte van DNA.
- Een goudatoom is ongeveer een derde van een nanometer breed, dus DNA is ongeveer zes goudatomen breed.
- Als DNA werd vergroot tot de breedte van een mensenhaar, zou het DNA in één menselijke cel zich over ongeveer 100 kilometer uitstrekken. Het zou zijn samengepakt in een celkern met een diameter van ongeveer 30 centimeter.
Hoeveel DNA een cel bevat
Een typische menselijke cel bevat ongeveer 2 meter DNA, als het van uiteinde tot uiteinde werd uitgerekt. Toch is de celkern waarin het zit maar ongeveer 6 micrometer breed. Een micrometer is een miljoenste van een meter. Het DNA is meer dan 300.000 keer zo lang als de celkern breed is.
Het menselijk genoom, de volledige set menselijk DNA, is ongeveer 3,2 miljard nucleotiden lang. Het is verdeeld over 24 verschillende chromosomen. Elk chromosoom is één heel lang DNA-molecuul, gebonden aan eiwitten die het vouwen en samenpakken tot een compacte vorm.
Hoe de dubbele helix werd ontdekt
James Watson en Francis Crick, die werkten aan de Universiteit van Cambridge in Engeland, beschreven in 1953 de dubbele helix. Hun model liet zien hoe de basen paren vormen: adenine met thymine en cytosine met guanine. Het gaf ook een idee van hoe DNA kon worden gekopieerd.
Röntgendiffractie hielp de structuur te onthullen. Met die methode wordt de vorm van een molecuul afgeleid uit het patroon dat röntgenstralen vormen wanneer ze door het molecuul worden verstrooid. Rosalind Franklin bestudeerde DNA op deze manier, en Maurice Wilkins werkte ook aan de structuur ervan. Het röntgenpatroon toonde de regelmatige afstand van 0,34 nanometer tussen de basen.
Watson, Crick en Wilkins deelden in 1962 een Nobelprijs. Franklin was toen al overleden, en een Nobelprijs wordt niet na iemands dood toegekend.
Bronnen
- 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.