Komplementarita je

Mnoho lidí slyšelo takovou věc jako komplementarita. Obvykle je to něco nejasného a ne zcela jasné, zvláště pro ty, kteří již dávno skončili školní docházku a jejichž práce nesouvisí s biologií ani chemikou. Ve skutečnosti je podstatou koncepce komplementarity poměrně jednoduchá a vědět, co je užitečné pro všechny vzdělané osoby.

Obecné informace

Termín má různé významy v různých oblastech biologie. V genetice je komplementarita vlastnictvím několika nealetických, často dominantních genů, které se navzájem doplňují pro projev určitého nového rysu. Příkladem komplementarity v genetice je interakce dvou dominantních genů, které jsou odpovědné za normální sluch (říkáme jim geny A a B). Pouze za přítomnosti obou těchto genů má člověk normální sluch. Pokud je v genotypu některého z nich homozygotní pro recesivní, bude člověk zcela hluchý.

Ale ze školní lavice je někdo jiný lépe známý definice koncepce. Mnoho lidí si pamatuje, že komplementarita je něco související se strukturou DNA. Pro úplnou definici je lepší studovat strukturu makromolekul, pro kterou byl tento termín zaveden.

Komplementarita v makromolekulách

Jak je známo, v jádru jakékoli buňky živého organismu je kompaktní (těsně složená) molekula DNA, která uchovává všechny genetické informace o dalším vývoji organismu. DNA molekula vytváří chromozomy, které jsou u člověka normální 46. DNA je komplexní polymerní molekula sestávající z monomerů - nukleotidů. Každý nukleotid je reprezentován zbytkem kyseliny fosforečné, cukrem, ribózou nebo deoxyribózou a jednou ze čtyř dusíkatých bází, adeninem (A), thyminem (T), guaninem (H), cytosinem (C).

Jak víte, molekula DNA je dvouvláknová. Vazby mezi řetězci mohou být vytvořeny pouze mezi komplementárními dusíkatými bázemi. Pravidlo komplementarity pro dusíkaté báze je následující:

AT (adenin je komplementární k thyminu).

G-C (guanin je komplementární k cytosinu).

Na základě těchto pravidel můžeme konstatovat, že komplementarita je princip shody jedné dusíkaté báze v struktuře DNA nebo RNA s jinou, s níž tyto báze tvoří vodíkovou vazbu.

Prvním krokem při identifikaci komplementarity dusíkatých bází byl velký čas před Watsonem a Crickem, který získal Nobelovu cenu za rozluštění struktury DNA, americkým biologem Edwinem Chargaffem. V důsledku svého výzkumu zjistil, že množství adeninu v řetězci DNA se shoduje s množstvím thyminu a guaninu s množstvím cytosinu. Také zjistil, že celkový počet pyramidinů (T + C) se rovná počtu purinů (A + D). Samotné komplementární pravidlo bylo objeveno Watsonem a Crickem při rozkládání struktury DNA.

Jeho princip komplementarity existuje také pro molekulu RNA. Tato makromolekula je obvykle jednovláknová, ale existují výjimky v závislosti na typu RNA a jejích funkcích.

RNA molekuly obsahují adenin, guanin, cytosin a uracil. Princip komplementarity pro dvouřetězcovou RNA je následující:

AY

G-C

Stejně jako v případě DNA, jsou-li navzájem doplňující dusíkaté základny navzájem proti sobě, vzniká dvojitý řetězec.

Povaha komplementarity

Dusíkaté báze se dělí na puriny a pyrimidiny. K purinům, jak již bylo uvedeno, jsou adenin a guanin, k pyrimidinům - cytosinu, uracilu a thyminu. Poslední tři - pyrimidinové deriváty, adenin a guanin - deriváty purinu. Puriny tvoří vodíkové vazby pouze s pyrimidinem. Výsledné vazby jsou nepevné, snadno se zničí a obnoví. Energie potřebná pro lámání závisí na počtu vodíkových vazeb: adenin s thyminem ve formě dva, cytosin s guaninem - tři, proto je pro jejich zničení potřebná větší energie.

Význam

Komplementarita je vlastností, ve které hraje důležitou roli DNA replikace a syntéza RNA. Je to díky ní, že existuje známý mechanismus přenosu dědičných informací. Princip komplementarity hraje klíčovou roli v procesu syntézy RNA a DNA templátu.

Komplementarita v jiných oblastech biologie

A enzymatická katalýza také používá termín komplementarita. Tento pojem v enzymologii se používá k popisu specifičnosti enzymu vzhledem k určitému výchozímu materiálu (substrátu). Vzhledem k jejich specifičnosti se enzymy mohou vázat pouze na určité substráty a ovlivňují pouze určité chemické vazby ve svých molekulách. Méně látek mohou katalyzovat enzym, tím větší je jeho specifičnost. Při enzymatické katalýze je komplementarita vytváření specifického spojení mezi aktivním centrem enzymu a molekulou substrátu. To znamená, že komplementarita hraje důležitou roli při transformaci chemických látek v živých organismech.

Výsledek

Na základě popsaných příkladů lze konstatovat, že komplementarita je vzájemným doplňkem určitých látek organické povahy, v důsledku čehož vzniká chemická vazba (ve struktuře DNA a RNA), reakce katalyzuje (v enzymatické katalýze) nebo kombinace nealko-vých genů nový znak (v genetice). Nejčastěji se termín používá ve vztahu ke struktuře DNA a RNA a znamená tvorbu vodíkových vazeb mezi dusíkatými bázemi.