03.02 DNA和原子哪個大?

星星11661964


DNA分子更大,DNA分子是由大量的原子組成的。

這個問題讓我想起了在研究生時,做過的DNA原子力顯微鏡成像課題。當我們知道了DNA和原子的各自的尺度,就有了答案。原子是參與化學反應的最小單元,分子都是由原子組成,而DNA是生物大分子,是由兩條單鏈的脫氧核糖核酸盤旋而成的雙螺旋結構。

當時課題中用到的DNA。通過原子力顯微鏡AFM成像後,DNA分子寬度一般在兩個納米左右,長度在幾十到上百甚至上千納米之間。而原子的尺度是在十分之一納米。所以DNA分子當然更大,而且通過原子力顯微鏡可以很容易對DNA分子進行直接觀察和操縱。手機發帖,以下DNA成像配圖來自網絡。

通過原子力顯微鏡AFM和掃描隧道顯微鏡STM對DNA進行成像,研究其尺度形貌,以及各種物化性質。本身這兩種顯微鏡都具有原子級的分辨率,而且可以對觀察樣品進行調整和操縱。一般對DNA的簡單觀察和測量的實驗是這樣的,把DNA配製成溶液稀釋到一定的濃度,滴加到表面處理過的基片上,保證視野中,DNA分子在基片上能均勻分佈,對於AFM一般採用雲母基片,對STM測試採用高定向熱解石墨HOPG作為基底。

在DNA等生物分子的顯微成像研究方面,國內做的最有名的是中國科學院院長白春禮的小組了。白春禮在上世紀80年代就開展了相關工作,在國內也研製成功了中國第一臺掃描隧道顯微鏡STM和原子力顯微鏡AFM。個人沒有使用過國產顯微設備,AFM主要用的是日本Seiko和美國DI的。



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可以肯定,不管是體積還是質量,DNA比任何一類原子都大。

瞭解分子及原子概念的人,一般不會這樣提問。分子是由原子構成的,相對來說,分子總比原子大,特別是由大量原子構成的有機高分子。DNA是一個雙螺旋結構的有機高分子,全名叫做脫氧核糖核酸,是由四種脫氧核苷酸構成的。原子的尺度通常都在0.1納米左右,而DNA分子種類繁多,尺度則從幾十到上千納米不等。


對於原子的質量大小,通常以碳12原子質量的1/12作為標準,任何一種原子的平均原子質量跟一個碳12原子質量的1/12的比值,稱為相對原子質量。對於分子的質量大小,則是用組成分子的所有原子的相對原子質量的總和來表示,稱為相對分子質量。

相對原子質量最大的是元素週期表上第118號的Uuo ,其相對原子質量為294。相對分子質量最小的是氫氣,其相對分子質量為2。相對分子質量最小的有機化合物是甲烷,其相對分子質量為16。有機高分子化合物的相對分子質量則從幾萬到上百萬。

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科學探索菌


當然是DNA大瞭解原子、分子和生物大分子的概念就不會有此一問了。

在化學學科中,原子是化學反應的最小基本單元,但在物理學科中,原子遠不是最小基本單元,因為原子由原子核和電子組成,而原子核還可再縮小尺度到中子,夸克等基本粒子。

迴歸正題,我們見到的物質都是有千千萬萬的原子聚集組成,但這種組成又會分層次。一個氫氣分子是由兩氫原子組成的,而兩個氧原子則組成一個氧分子。氫氣遇氧氣燃燒後就形成水分子,水雖然也是原子組成的,但是原子首先先形成水分子,一個水分子由一個氧原子和兩個氫原子構成。所以分子一般比原子大(質量),但是一個金原子肯定比一個水分子大,所以這個需要分類考慮。

但是生物大分子DNA肯定比各種原子都大,現在質量數最大的是銠(260),一個單核苷酸是由一個磷酸基團+五碳糖+鹼基構成。

磷酸基團和脫氧核糖的分子量是固定的,四個鹼基的分子量有些不同

但是就算是最小的胸苷酸的分子量也超過了300,而DNA則是成千上萬個單核苷酸組成,所以DNA的質量與任何一種原子都不在一個數量級上。


柳小慶


DNA有大有小,組成DNA的基本單位是核苷酸,大量的核苷酸組成的一條長鏈就是核苷酸鏈,人類的DNA是由這樣的兩條長鏈互相環繞形成的。


實際上,地球上大部分生物的DNA,都是雙鏈組成的螺旋結構,但也有個別的單鏈甚至多鏈(大於兩條)的結構存在。

核苷酸組成的DNA在上與蛋白質一起組成染色體,在下由更為微小的鹼基對組成,鹼基對主要有兩種組合:A-T,C-G。

在這個層面,我們就發現了分子原子尺度的結構,這些組成DNA基本單位核苷酸的鹼基由包括氫元素(H),氮元素(N),碳元素(C),氧元素(O)組成。

到這裡對於DNA和原子孰大孰小的問題就一目瞭然了,實際上,目前最小的DNA,也包含數以萬計的原子的,所以DNA遠比原子大的多。


科學新視野


這個問題學過高中生物的都會知道,想來題主只是知道這二者都很小,卻不知道誰更小吧。



首先弄清楚DNA是什麼,DNA又稱脫氧核糖核酸。大家都知道,人或者說生物都是由細胞組成,細胞裡有細胞核。DNA便在細胞核內。脫氧核糖核酸是有機高分子。



下面再說原子是什麼。我們這個大千世界,萬事萬物都是由分子組成的,分子是由原子組成的。而原子是由原子核和電子組成,再往小了說,原子核是由質子和中子組成。再小還有夸克等。



這樣一說就非常明朗了,DNA是分子,分子自然由原子組成,這樣就可以得出結論,DNA比原子大,是由無數個原子按照一定排列組合構成的。


靖阿雪


你的這個問題,就像在問“蛋白質和炭原子那個大?”“高山和石頭哪個大啊!”我有時在想,DNA難道就是那區區4個鹼基的組合就能隱藏生命的密碼呢?怎可能那麼簡單呢?總有一天會有一個更復雜的模式來解釋生命的機理啊!


椰殼裡的海


當然原子大,很多人說一個原子就是一個宇宙,沒人說一個DNA就是一個宇宙。

我也問個問題,到底月亮熱還是太陽熱呢?好像是月亮熱,白天可以有月亮,晚上卻永遠看不見太陽。


締造新社會


你的九年義務教育是怎麼完成的?


雄雞霸唱


暈,這種露怯的問題也敢問。


土旦土艮


同九年,汝何差!!


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