3б. Двухцепочечная молекула ДНК содержит 240 пуриновых нуклеотидов, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов. Сколько свободных тимидиловых, адениловых, цитидиловых нуклеотидов потребуется для репликация этой молекулы?

Решение:

1. Общее количество нуклеотидов в двухцепочечной ДНК: \( 240 \text{ (пуринов)} \times 2 \text{ (типа)} = 480 \text{ нуклеотидов} \).

2. Если 240 пуриновых нуклеотидов составляют 20% от общего числа, то общее число нуклеотидов равно: \( \frac{240}{0.20} = 1200 \) нуклеотидов.

3. В ДНК число пуриновых нуклеотидов равно числу пиримидиновых. Следовательно, число пиримидиновых нуклеотидов также равно 1200.

4. Количество адениловых (А) и гуаниновых (Г) нуклеотидов равно 240. Количество тиминовых (Т) и цитизиновых (Ц) нуклеотидов равно \( 1200 - 240 = 960 \).

5. Согласно правилу Чаргаффа, количество А равно Т, а Г равно Ц.

6. Количество А = Количество Т. Количество Г = Количество Ц.

7. У нас 240 пуринов (А+Г), значит, 240 пиримидинов (Т+Ц).

8. Если общее число нуклеотидов 1200, то А+Т+Г+Ц = 1200. Так как А+Г = 240, то Т+Ц = 1200 - 240 = 960. Это противоречит тому, что пиримидинов должно быть 240. Переформулируем:

Перерасчет:

1. Общее число нуклеотидов в двухцепочечной молекуле ДНК: \( N \). Пуриновые нуклеотиды (А+Г) составляют 240. Пиримидиновые нуклеотиды (Т+Ц) составляют \( N - 240 \).

2. Пуриновые нуклеотиды составляют 20% от общего числа: \( 240 = 0.20 \times N \). Следовательно, \( N = \frac{240}{0.20} = 1200 \) нуклеотидов.

3. Количество пиримидиновых нуклеотидов (Т+Ц) равно \( 1200 - 240 = 960 \).

4. В двухцепочечной молекуле ДНК число А = числу Т, а число Г = числу Ц.

5. Так как пуринов 240 (А+Г), а пиримидинов 960 (Т+Ц), и при этом А=Т, Г=Ц, то:

• А + Г = 240
• Т + Ц = 960
• А = Т
• Г = Ц

Подставляем А = Т и Г = Ц в второе уравнение: А + Г = 960. Но это противоречит первому уравнению (А+Г = 240). Следовательно, в условии задания есть ошибка.

Допустим, что 20% - это доля ПУРИНОВ (А+Г) в ОДНОЙ из цепей, а не в двухцепочечной молекуле.

Тогда:

1. Пусть в одной цепи 240 пуриновых нуклеотидов. Это 20% от общего числа нуклеотидов в этой цепи. Общее число нуклеотидов в одной цепи: \( \frac{240}{0.20} = 1200 \) нуклеотидов.

2. Общее число нуклеотидов в двухцепочечной молекуле ДНК: \( 1200 \times 2 = 2400 \) нуклеотидов.

3. Количество нуклеотидов в одной цепи: А+Т+Г+Ц = 1200. Количество пуринов (А+Г) = 240. Количество пиримидинов (Т+Ц) = \( 1200 - 240 = 960 \).

4. Для репликации одной цепи (матрицы) потребуется комплементарная цепь. Для образования новой цепи потребуется: 240 тиминовых (так как А=240) и 960 адениловых (так как Т=960) нуклеотидов.

5. Для репликации второй цепи (матрицы) потребуется: 240 тиминовых (так как Г=240) и 960 адениловых (так как Ц=960) нуклеотидов.

6. Общее количество нуклеотидов, необходимых для репликации всей молекулы (то есть для синтеза двух новых цепей):

• Адениловых (А): 240 (для комплементации Т в первой цепи) + 240 (для комплементации Т во второй цепи) = 480
• Тиминовых (Т): 960 (для комплементации А в первой цепи) + 960 (для комплементации А во второй цепи) = 1920
• Гуаниновых (Г): 960 (для комплементации Ц в первой цепи) + 960 (для комплементации Ц во второй цепи) = 1920
• Цитозиновых (Ц): 240 (для комплементации Г в первой цепи) + 240 (для комплементации Г во второй цепи) = 480

Суммарная проверка: 480 + 1920 + 1920 + 480 = 4800 нуклеотидов. Это в два раза больше общего числа нуклеотидов в исходной молекуле (2400), что верно, так как репликация удваивает молекулу.

Ответ: Для репликации потребуется 480 адениловых, 1920 тиминовых, 1920 гуаниновых и 480 цитозиновых нуклеотидов.