Решение.

Общий подход.

Нуклеиновые основания - это производные пиримидина и пурина, содержащие оксо- и аминогруппы. Комплементарное взаимо-действие между двумя нуклеиновыми основаниями обусловлено образованием водородных связей:

а) между атомом водорода аминогруппы одного и атомом кислорода оксогруппы другого основания;

б) между неподеленной парой электронов пиридинового атома азота одного основания и атомом водорода пиррольного атома азота другого основания.

Из двух нуклеиновых оснований, образующих комплементарную пару, одно основание пиримидинового, другое - пуринового ряда. Под действием некоторых физических и химических факторов (мутагенов) в организме могут возникать мутации, т. е. стойкие изменения наследственных признаков. К мутагенам относится, например, действие ионизирующего излучения, а также ряда химических веществ (гидроксиламин NН₂ОН, азотистая кислота НNO₂ и др.). Под действием мутагенов меняется строение нуклеино-вых оснований, в результате чего образуются «неправильные» пары комплементарных оснований.

Этап 1.

Пиримидиновое основание цитозин комплементарен пуриновому основанию гуанину.

Между цитозином и гуанином образуются три водородные связи: две из них между амино- и оксогруппами, третья между атомом водорода у пиррольного атома азота в гуанине и неподделен-ной парой пиридинового атома азота в цитозине. Геометрически эта комплементарная пара представляет собой плоскую «площадку» протяженностью 1,08 нм.

Плоская конфигурация комплементарных пар оснований позво-ляет им укладываться внутри спирали ДНК одна над другой подобно стопке пластинок и тем самым сохранять постоянный диаметр двойной спирали на всем ее протяжении.

Этап 2.

Под действием азотистой кислоты аминогруппа в цитозине превращается в гидроксильную, в результате чего получается другое нуклеиновое основание - урацил.

В лактамной форме урацила отсутствует пиридиновый атом азота (по сравнению с цитозином). Урацил не способен образовывать комплементарную пару с гуанином, однако может спариваться с другим пуриновым основанием - аденином. В этом случае образуют-ся две водородные связи: одна между амино- и оксогруппой, другая - между атомом водорода у пиррольного атома азота и неподеленной парой электронов пиридинового атома азота. Комплементарная пара урацил-аденин представляет собой плоскую «площадку» протяжен-ностью 1,11 нм, близкую по геометрическим размерам к паре ЦГ.

Заключение.

Нуклеиновое основание пиримидинового ряда - цитозин - за счет водородных связей образует комплементарную пару с нуклеиновым основанием пуринового ряда - гуанином. Под действием азотистой кислоты цитозин превращается в другое пиримидиновое основание - урацил, которое образует комплементарную пару с аденином. Пара ЦГ связана тремя водородными связями, пара УА - двумя.