Комплементарность в макромолекулах
Как известно, в ядре любой клетки живого организма находится компактизованная (плотно свернутая) молекула ДНК, в которой хранится вся генетическая информация о дальнейшем развитии организма. Молекула ДНК формирует хромосомы, которых у человека в норме 46. ДНК представляет собой сложную полимерную молекулу, состоящую из мономеров — нуклеотидов. Каждый нуклеотид представлен остатком фосфорной кислоты, сахаром рибозой или дезоксирибозой и одним из четырех азотистых оснований- аденином (А), тимином (Т), гуанином (Г), цитозином (Ц).
Как известно, молекула ДНК двухцепочная. Связи между цепями могут образовываться только между комплементарными азотистыми основаниями. Правило комплементарности для азотистых оснований выглядит следующим образом:
А-Т (аденин комплементарен тимину).
Г-Ц (гуанин комплементарен цитозину).
Исходя из этих правил, можно сделать вывод, что комплементарность — это принцип соответствия одного азотистого основания в структуре ДНК или РНК другому, с которым эти основания образуют водородную связь.
Первый шаг к выявлению комплементарности азотистых оснований был сделан задолго до Уотсона и Крика, получивших Нобелевскую премию за расшифровку структуры ДНК, американским биологом Эдвином Чаргаффом. В результате своих исследований он обнаружил, что количество аденина в цепи ДНК совпадает с количеством тимина, а гуанина — с количеством цитозина. Он же установил, что суммарное количество пирамидинов (Т+Ц) равно количеству пуринов (А+Г). Само правило комплементарности было открыто Уотсоном и Криком при расшифровке структуры ДНК.
Свой принцип комплементарности существует и для молекулы РНК. Эта макромолекула обычно одноцепочная, но бывают исключения в зависимости от разновидности РНК и ее функций.
В молекулах РНК присутствуют аденин, гуанин, цитозин и урацил. Принцип комплементарности для двухцепочной РНК выглядит так:
А-У
Г-Ц
Как и в случае ДНК, только если комплементарные друг другу азотистые основания стоят друг напротив друга, формируется двойная цепь.
Комплементарность в других областях биологии
А ферментативном катализе также используется термин комплементарность. Это понятие в энзимологии применяется для описания специфичности фермента по отношению к определенному исходному веществу (субстрату). Ферменты ввиду своей специфичности могут связываться только с некоторыми субстратами и воздействовать только на определенные химические связи в их молекулах. Чем меньше веществ может катализировать фермент, тем больше его специфичность. В ферментативном катализе комплементарность — это образование специфической связи между активным центром фермента и молекулой субстрата. То есть, и в преобразовании химических веществ в живых организмах комплементарность играет важную роль.
