2) А-Т
3) А-U
4) U-G
Правильный ответ — пары G–C. Между гуанином и цитозином формируются три водородные связи, тогда как между аденином и тимином в ДНК — две. Кроме того, на стабильность двойной спирали существенно влияет взаимодействие соседних азотистых оснований в результате их укладки и стэкинга. Поэтому для полного разделения комплементарных цепей GC-богатых участков требуется более высокая температура.
Температура плавления (Tm) — это температура, при которой приблизительно половина молекул ДНК находится в денатурированном состоянии. При увеличении доли G–C Tm повышается, а при преобладании A–T снижается. Однако фактическое значение зависит также от длины фрагмента, концентрации солей и двухвалентных катионов, pH, наличия несовпадений и концентрации ДНК; поэтому содержание GC является главным, но не единственным фактором.
| Пара или фактор | Особенности взаимодействия | Влияние на стабильность и денатурацию |
|---|---|---|
| G–C в ДНК | Три водородные связи; выраженный стэкинг оснований | Наиболее стабильная комплементарная пара; повышает Tm, требует более высокой температуры для денатурации |
| A–T в ДНК | Две водородные связи | Менее стабильна по сравнению с G–C; участки, богатые A–T, плавятся при более низкой температуре |
| A–U в РНК | Две водородные связи, урацил заменяет тимин | Стабильность обычно ниже, чем у G–C; характерна для двуцепочечных участков РНК |
| U–G | Неканоническая wobble -пара в РНК, геометрия менее оптимальна | Может стабилизировать отдельные структуры РНК, но не определяет максимальную Tm регулярной двойной спирали |
| Высокая ионная сила раствора | Катионы экранируют отрицательно заряженные фосфатные группы | Повышает стабильность двойной спирали и температуру плавления |
| Несовпадения оснований и низкая ионная сила | Нарушают комплементарность и ослабляют электростатическую стабилизацию | Снижают Tm и облегчают денатурацию фрагмента |
Таким образом, знак + у G–C отражает принцип молекулярной гибридизации: чем выше GC-состав последовательности, тем устойчивее её двойная спираль. В лабораторной диагностике и судебно-генетических исследованиях этот принцип учитывают при подборе температуры денатурации и отжига праймеров. Слишком низкая температура может привести к неполному разделению цепей или неспецифической гибридизации, а слишком высокая — к снижению эффективности связывания праймеров. Оптимальный режим всегда устанавливают с учётом полной последовательности и условий реакции.