2) урацилу
3) аденину
4) тимину
Цитозин комплементарен гуанину благодаря специфическому расположению доноров и акцепторов водородных связей в азотистых основаниях. В составе двойной спирали ДНК между цитозином и гуанином формируются три водородные связи, что обеспечивает высокую стабильность соответствующего участка молекулы. Такая комплементарность сохраняется и в РНК, где цитозин также взаимодействует с гуанином.
Комплементарное спаривание оснований лежит в основе точной репликации ДНК, транскрипции и гибридизации нуклеиновых кислот. При синтезе новой цепи ДНК напротив цитозина матричной цепи встраивается гуанинсодержащий нуклеотид; нарушение этого принципа приводит к ошибкам репликации и мутациям. Пурин-пиримидиновое спаривание поддерживает постоянную ширину двойной спирали и антипараллельную организацию цепей.
Для судебно-медицинской экспертной практики принцип комплементарности имеет прикладное значение при ПЦР-амплификации, типировании STR-маркеров, анализе последовательностей и использовании специфических ДНК-зондов. Надёжность идентификации биологического материала зависит от способности праймеров и зондов избирательно связываться с комплементарными участками ДНК. Поэтому правильным является сочетание цитозина с гуанином, а не с аденином, тимином или урацилом.
| Основание в матричной цепи | Комплементарное основание | Число водородных связей | Нуклеиновая кислота | Практическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Цитозин (C) | Гуанин (G) | 3 | ДНК и РНК | Стабилизация двойной спирали и точное копирование генетической информации |
| Гуанин (G) | Цитозин (C) | 3 | ДНК и РНК | Обратное отображение той же комплементарной пары при записи второй цепи |
| Аденин (A) | Тимин (T) | 2 | ДНК | Основная пара при репликации и формировании двуцепочечной ДНК |
| Тимин (T) | Аденин (A) | 2 | ДНК | Комплементарное соответствие аденина в противоположной цепи |
| Аденин (A) | Урацил (U) | 2 | РНК | Замена тимина урацилом при спаривании оснований в РНК |
| Урацил (U) | Аденин (A) | 2 | РНК | Формирование комплементарной пары в матричной, транспортной и рибосомной РНК |
Комплементарность не означает полного химического тождества оснований, а отражает их строгое пространственное соответствие в нуклеиновой кислоте. Чем выше доля пар C–G в участке ДНК, тем больше его температура плавления, поскольку разрыв трёх водородных связей требует больше энергии. В молекулярно-генетической диагностике это свойство учитывают при подборе праймеров, зондов и условий гибридизации. Нарушение спаривания может приводить к мисматчам, снижению эффективности амплификации и ошибкам интерпретации генетического профиля.