How big is ADN?
2 nanometri!
L'ADN, abréviation d'acide désoxyribonucléique, est la molécule qui stocke l'information génétique dans les cellules vivantes et la transmet. Il a la forme d'une échelle enroulée en spirale, appelée double hélice, et cette hélice mesure environ 2 nanomètres de large. Un nanomètre est un milliardième de mètre.
Taille
La taille de l'ADN désigne généralement la largeur de sa double hélice, mesurée d'un bord à l'autre des deux brins entrelacés. Chaque brin est une chaîne de petites unités appelées nucléotides. Les deux brins sont maintenus ensemble par des paires de bases chimiques, qui forment les barreaux de l'échelle.
La forme courante de l'ADN dans les cellules, appelée ADN-B, mesure 1,9 à 2 nanomètres de large. Le long de l'hélice, les paires de bases voisines sont espacées de 0,34 nanomètre, et l'hélice effectue un tour complet toutes les 10 paires de bases environ, soit 3,4 nanomètres. Il existe aussi deux formes beaucoup plus rares d'ADN, appelées ADN-A et ADN-Z, dont l'enroulement diffère.
La longueur de l'ADN dépend de la molécule considérée. Le chromosome humain 22, l'un des plus petits, est une seule molécule d'ADN d'environ 48 millions de paires de bases. Une fois déroulé, il mesurerait environ 1,5 centimètre de long.
Comparaisons de taille
- Environ 40 000 à 50 000 doubles hélices d'ADN placées côte à côte couvriraient la largeur d'un cheveu.
- La bicouche phospholipidique qui forme les membranes cellulaires mesure environ 5 nanomètres d'épaisseur, soit deux fois et demie la largeur de l'ADN.
- Un atome d'or mesure environ un tiers de nanomètre de diamètre, ce qui fait que l'ADN a la largeur d'environ six atomes d'or.
- Si l'ADN était agrandi à la largeur d'un cheveu humain, l'ADN d'une seule cellule humaine s'étendrait sur environ 100 kilomètres. Il serait compacté dans un noyau d'environ 30 centimètres de diamètre.
Quelle quantité d'ADN contient une cellule
Une cellule humaine typique contient environ 2 mètres d'ADN, s'il était mis bout à bout. Or le noyau qui le contient ne mesure qu'environ 6 micromètres de diamètre. Un micromètre est un millionième de mètre. L'ADN est plus de 300 000 fois plus long que le noyau n'est large.
Le génome humain, l'ensemble de l'ADN humain, compte environ 3,2 milliards de nucléotides. Il est réparti entre 24 chromosomes différents. Chaque chromosome est une très longue molécule d'ADN, associée à des protéines qui la replient et la compactent en une forme dense.
Comment la double hélice a été découverte
James Watson et Francis Crick, qui travaillaient à l'université de Cambridge, en Angleterre, ont décrit la double hélice en 1953. Leur modèle montrait comment les bases s'apparient : l'adénine avec la thymine, et la cytosine avec la guanine. Il suggérait aussi comment l'ADN pouvait être copié.
La diffraction des rayons X a aidé à révéler cette structure. Cette méthode déduit la forme d'une molécule à partir du motif que forment les rayons X en se diffusant à son contact. Rosalind Franklin étudiait l'ADN de cette façon, et Maurice Wilkins travaillait lui aussi sur sa structure. Le motif de diffraction a révélé l'espacement régulier de 0,34 nanomètre entre les bases.
Watson, Crick et Wilkins ont partagé un prix Nobel en 1962. Franklin était déjà morte à cette date, et les prix Nobel ne sont pas décernés à titre posthume.
Sources
- 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.