Исследования показали, что 34 % общего числа нуклеотидов данной иРНК приходится на гуанин, 18 % - на урацил, 28 % - на цитозин и 20 % - на аденин. Определите процентный состав азотистых оснований двуцепочечной ДНК, на которой в процессе транскрипции была синтезирована эта иРНК.

Решение:

В двуцепочечной ДНК действует правило Чаргаффа: количество аденина (А) равно количеству тимина (Т), а количество гуанина (Г) равно количеству цитозина (Ц).

Процентное содержание нуклеотидов в иРНК:

• Гуанин (Г) = 34%
• Урацил (У) = 18%
• Цитозин (Ц) = 28%
• Аденин (А) = 20%

Сумма нуклеотидов в иРНК: 34% + 18% + 28% + 20% = 100%.

В процессе транскрипции иРНК синтезируется по матричной цепи ДНК. Поэтому содержание нуклеотидов в иРНК напрямую связано с содержанием комплементарных нуклеотидов в матричной цепи ДНК.

В матричной цепи ДНК:

• Содержание А (в матричной цепи ДНК, комплементарное У в иРНК) = 18%
• Содержание Т (в матричной цепи ДНК, комплементарное А в иРНК) = 20%
• Содержание Г (в матричной цепи ДНК, комплементарное Ц в иРНК) = 28%
• Содержание Ц (в матричной цепи ДНК, комплементарное Г в иРНК) = 34%

Теперь определим процентное содержание нуклеотидов в двуцепочечной ДНК. Одна цепь — матричная, вторая — смысловая. Смысловая цепь идентична мРНК (с заменой Т на У).

В двуцепочечной ДНК:

• Аденин (А): должен быть равен Тимину (Т). Общее содержание А в ДНК = (А в матричной цепи + А в смысловой цепи) / 2. Или, проще, А = Т.
• Тимин (Т): должен быть равен Аденину (А).
• Гуанин (Г): должен быть равен Цитозину (Ц).
• Цитозин (Ц): должен быть равен Гуанину (Г).

Сумма нуклеотидов в матричной цепи: 18% (А) + 20% (Т) + 28% (Г) + 34% (Ц) = 100%.

Поскольку А комплементарен Т, а Г комплементарен Ц, в двуцепочечной ДНК:

• Общее содержание А = Общее содержание Т
• Общее содержание Г = Общее содержание Ц

В данном случае, содержание нуклеотидов в иРНК соответствует матричной цепи ДНК. Значит, содержание нуклеотидов в смысловой цепи ДНК будет таким же, как в иРНК (только вместо У будет Т).

Процентное содержание нуклеотидов в двуцепочечной ДНК:

• Аденин (А) = содержание Тимина (Т) в матричной цепи + содержание Аденина (А) в матричной цепи = 20% (Т) + 18% (А) = 38%.
• Тимин (Т) = содержание Аденина (А) в матричной цепи + содержание Тимина (Т) в матричной цепи = 18% (А) + 20% (Т) = 38%.
• Гуанин (Г) = содержание Цитозина (Ц) в матричной цепи + содержание Гуанина (Г) в матричной цепи = 34% (Ц) + 28% (Г) = 62%.
• Цитозин (Ц) = содержание Гуанина (Г) в матричной цепи + содержание Цитозина (Ц) в матричной цепи = 28% (Г) + 34% (Ц) = 62%.

Проверка: 38% (А+Т) + 62% (Г+Ц) = 100%.

Ответ: Процентный состав азотистых оснований двуцепочечной ДНК: Аденин (А) — 38%, Тимин (Т) — 38%, Гуанин (Г) — 31%, Цитозин (Ц) — 31%.