Принцип комплементарности и каково его биологическое значение?

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ (от лат. complementum — дополнение) — 1) пространственная взаимодополняемость молекул, приводящая к образованию вторичной и третичной структуры макромолекул. Принцип комплементарности лежит в основе многих важнейших биологических процессов, основанных на «узнавании» на молекулярном уровне: взаимодействие ДНК-иРНК, иРНК-тРНК, образование «шпилек» (комплементарно спаренных участков) в молекулах ДНК и тРНК, формирование третичной и четвертичной структуры белков. Комплементарно взаимодействуют антитело и антиген, субстрат и фермент; 2) один из типов взаимодействия двух неаллельных генов, при котором их совместное присутствие в генотипе обеспечивает развитие нового признака, отсутствовавшего у родительских особей. Например, при скрещивании самки дрозофилы с алыми глазами с самцом, имеющим бурые глаза, в первом поколении гибридов проявляется темно-красная окраска глаз, характерная для мух дикого типа.

Принцип комплементарности (дополнительности) используется, когда к одной цепи ДНК надо построить вторую. А соответствие, в данном случае, это способность образовывать водородные связи.

Поскольку цепь ДНК построена из простых нуклеотидов, водородные связи между собой образуют аденин и тимин (в РНК — урацил), гуанин и цитозин.

Принцип комплементарности наблюдается при транскрипции ДНК в РНК. Комплементарность в молекулярной биологии, взаимное соответствие, обеспечивающее связь дополняющих друг друга структур (макромолекул, молекул, радикалов) и определяемое их химическими свойствами. К. возможна, «если поверхности молекул имеют комплементарные структуры, так что выступающая группа (или положительный заряд) на одной поверхности соответствуют полости (или отрицательному заряду) на другой. Иными словами, взаимодействующие молекулы должны подходить друг к другу, как ключ к замку» (Дж. Уотсон). К. цепей нуклеиновых кислот основана на взаимодействии входящих в их состав азотистых оснований. Так, только при расположении аденина (А) в одной цепи против тимина (Т) (или урацила — У) в другой, а гуанина (Г) — против цитозина (Ц), в этих цепях между основаниями возникают водородные связи. К. — по-видимому, единственный и универсальный химический механизм матричного хранения и передачи генетической информации.

Другой пример К. — взаимодействие фермента с соответствующим субстратом. В иммунологии говорят о К. антигена и соответствующих ему антител. В биологической литературе термин «К. «иногда употребляют в значении, близком к понятию комплементация. В двойной цепи ДНК или РНК напротив нуклеотида с аденином может быть только с тимином (в РНК с урацилом), а напротив нуклеотида с гуанином — только нуклеотид с цитозином.