2) двумя; тремя (+)
3) тремя; четырьмя
4) двумя; четырьмя
При комплементарном спаривании в двуцепочечной ДНК аденин соединяется с тимином двумя водородными связями, а гуанин с цитозином — тремя. Водородные связи являются нековалентными взаимодействиями между определёнными донорными и акцепторными группами азотистых оснований и обеспечивают избирательность соединения цепей. Поэтому правильным является вариант двумя; тремя .
Комплементарность оснований поддерживает пространственную организацию двойной спирали, тогда как прочность сахарофосфатного остова определяется ковалентными фосфодиэфирными связями. Участки ДНК, обогащённые парами G–C, обычно обладают большей термической стабильностью и более высокой температурой плавления, поскольку содержат больше водородных связей; при этом на стабильность также существенно влияют межоснóвные взаимодействия стэкинга. В РНК аденин комплементарно взаимодействует не с тимином, а с урацилом, сохраняя образование двух водородных связей.
Принцип комплементарного спаривания лежит в основе репликации, транскрипции, полимеразной цепной реакции, гибридизации нуклеиновых кислот и секвенирования. В судебно-медицинской генетике он обеспечивает специфическое связывание праймеров и зондов с исследуемыми участками ДНК, что используется при установлении индивидуального генетического профиля и биологического родства.
| Критерий | Пара A–T | Пара G–C | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Комплементарные основания | Аденин и тимин | Гуанин и цитозин | Определяют строгое соответствие цепей ДНК |
| Число водородных связей | Две | Три | Объясняет различия в стабильности пар оснований |
| Тип взаимодействия | Неновалентные водородные связи между функциональными группами оснований | Позволяет цепям обратимо разделяться при репликации и амплификации | |
| Влияние на температуру плавления ДНК | Участки с преобладанием A–T плавятся при относительно более низкой температуре | Участки с преобладанием G–C плавятся при относительно более высокой температуре | Учитывается при подборе условий ПЦР и гибридизации |
| Соответствующая пара в РНК | A–U, две водородные связи | G–C, три водородные связи | Важно при интерпретации матричных и комплементарных нуклеиновых кислот |
| Применение в молекулярной диагностике | Специфическое спаривание праймера, зонда или последовательности-мишени | Используется при ПЦР, секвенировании, ДНК-гибридизации и генетической идентификации | |
Число водородных связей является ключевым структурным признаком, позволяющим различать две пары оснований. Оно не следует путать с числом фосфодиэфирных связей, формирующих остов полинуклеотидной цепи. Нарушение комплементарности в праймере или зонде снижает эффективность гибридизации и может привести к ложноотрицательному результату молекулярно-генетического исследования. Следовательно, сочетание A–T с двумя и G–C с тремя водородными связями отражает фундаментальный принцип хранения и передачи генетической информации.