Номер 4, страница 187 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Почему в молекуле ДНК число пуриновых и пиримидиновых звеньев одинаково?

Решение

Одинаковое количество пуриновых и пиримидиновых звеньев (азотистых оснований) в молекуле ДНК является прямым следствием её двуцепочечной структуры и принципа комплементарности. Этот принцип был эмпирически установлен Эдвином Чаргаффом и носит название «правила Чаргаффа».

Азотистые основания, входящие в состав ДНК, делятся на две группы по своей химической структуре:

• Пуриновые основания: аденин (А) и гуанин (Г). Молекулы этих оснований состоят из двух колец и поэтому крупнее.

• Пиримидиновые основания: цитозин (Ц) и тимин (Т). Молекулы этих оснований состоят из одного кольца и имеют меньший размер.

В двойной спирали ДНК две полинуклеотидные цепи соединены между собой водородными связями, которые образуются между основаниями. Спаривание происходит по строгому правилу комплементарности, при котором пуриновое основание из одной цепи всегда соединяется с пиримидиновым основанием из другой. Это необходимо для поддержания постоянной ширины двойной спирали.

Пары образуются следующим образом:

• Аденин (А), пурин, всегда образует пару с тимином (Т), пиримидином, формируя две водородные связи.

• Гуанин (Г), пурин, всегда образует пару с цитозином (Ц), пиримидином, формируя три водородные связи.

Из-за такого строгого попарного соответствия в любой двуцепочечной молекуле ДНК количество адениновых оснований всегда равно количеству тиминовых, а количество гуаниновых — количеству цитозиновых. Математически это выражается так:

$А = Т$

$Г = Ц$

Следовательно, если мы посчитаем общее количество пуриновых оснований (сумма А и Г) и общее количество пиримидиновых оснований (сумма Т и Ц), то их суммы окажутся равными, так как они состоят из попарно равных слагаемых:

$А + Г = Т + Ц$

Ответ: В двуцепочечной молекуле ДНК число пуриновых и пиримидиновых звеньев одинаково из-за принципа комплементарности, согласно которому каждый пурин (аденин или гуанин) в одной цепи образует водородные связи со строго определенным пиримидином (тимином или цитозином соответственно) в противоположной цепи. Это приводит к тому, что общее количество пуринов ($А+Г$) всегда равно общему количеству пиримидинов ($Т+Ц$).