How big is DNA?

DNA, deoksiribonükleik asidin kısaltmasıdır. Canlı hücrelerde genetik bilgiyi depolayan ve bu bilgiyi aktaran moleküldür. Spiral biçiminde bükülmüş bir merdivene benzer; buna çift sarmal denir. Bu sarmal yaklaşık 2 nanometre genişliğindedir. Bir nanometre, bir metrenin milyarda biridir.

Boyut

DNA’nın boyutu genellikle çift sarmalının genişliği anlamına gelir; bu genişlik, birbirine dolanmış iki şeridin karşılıklı kenarları arasında ölçülür. Her şerit, nükleotit denen küçük birimlerden oluşan bir zincirdir. İki şeridi, merdivenin basamaklarını oluşturan kimyasal baz çiftleri bir arada tutar.

Hücrelerdeki yaygın DNA biçimi olan B-DNA, 1,9–2 nanometre genişliğindedir. Komşu baz çiftleri sarmal boyunca birbirinden 0,34 nanometre uzaktadır. Sarmal yaklaşık her 10 baz çiftinde, yani 3,4 nanometrede bir tam tur atar. DNA’nın A-DNA ve Z-DNA denen, çok daha seyrek iki biçimi daha vardır; bunlar farklı şekilde bükülmüştür.

DNA’nın uzunluğu, hangi molekülden söz edildiğine bağlıdır. En küçük kromozomlardan biri olan insan 22. kromozomu, yaklaşık 48 milyon baz çiftinden oluşan tek bir DNA molekülüdür. Gerilip uzatılsa, yaklaşık 1,5 santimetre uzunluğunda olurdu.

Boyut karşılaştırmaları

• Yan yana dizilen yaklaşık 40.000–50.000 DNA çift sarmalı, bir insan saçının kalınlığını baştan başa kaplardı.
• Hücre zarlarını oluşturan fosfolipid çift katmanı yaklaşık 5 nanometre kalınlığındadır; bu, DNA’nın genişliğinin iki buçuk katıdır.
• Bir altın atomunun çapı yaklaşık bir nanometrenin üçte biri kadardır; bu yüzden DNA yaklaşık altı altın atomu genişliğindedir.
• DNA, bir insan saçının kalınlığına büyütülse, tek bir insan hücresindeki DNA yaklaşık 100 kilometre uzanırdı. Bu DNA, yaklaşık 30 santimetre çapında bir hücre çekirdeğine sığdırılmış olurdu.

Bir hücredeki DNA miktarı

Tipik bir insan hücresi, uç uca gerilse yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA içerir. Oysa bu DNA’yı barındıran çekirdeğin çapı yalnızca yaklaşık 6 mikrometredir. Bir mikrometre, bir metrenin milyonda biridir. DNA’nın uzunluğu, çekirdeğin genişliğinin 300.000 katından fazladır.

İnsan genomu, yani insan DNA’sının tamamı, yaklaşık 3,2 milyar nükleotit uzunluğundadır. Genom, 24 farklı kromozom arasında bölünmüştür. Her kromozom, çok uzun tek bir DNA molekülüdür. Kromozomdaki DNA proteinlere bağlanır ve bu proteinler DNA’yı katlayıp sıkıştırarak derli toplu bir biçime sokar.

Çift sarmalın bulunuşu

James Watson ve Francis Crick, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi’nde çalışırken çift sarmalı 1953’te tanımladı. Modelleri, bazların nasıl eşleştiğini gösterdi: adenin timinle, sitozin guaninle. Model ayrıca DNA’nın nasıl kopyalanabileceğini düşündürdü.

X ışını kırınımı, yapının ortaya çıkmasına yardımcı oldu. Bu yöntem, X ışınları bir molekülden saçıldığında oluşan desenden molekülün biçimini çıkarır. Rosalind Franklin DNA’yı bu yöntemle inceliyordu; Maurice Wilkins de DNA’nın yapısı üzerinde çalışıyordu. X ışını deseni, bazlar arasındaki düzenli 0,34 nanometrelik aralığı gösterdi.

Watson, Crick ve Wilkins 1962’de Nobel Ödülü’nü paylaştı. Franklin o zamana kadar ölmüştü ve Nobel ödülleri ölümden sonra verilmez.

Kaynaklar

• 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.