Komplementarność jest

Wiele osób słyszało coś takiego jak komplementarność. Zwykle jest to coś niejasnego i nie do końca jasne, zwłaszcza dla tych, którzy już dawno ukończyli szkołę i których praca nie jest związana z biologią czy chemią. W rzeczywistości istota pojęcia komplementarności jest dość prosta i wiedzieć, co jest przydatne dla każdej wykształconej osoby.

Informacje ogólne

Termin ma różne znaczenia w różnych obszarach biologii. W genetyce komplementarność jest własnością kilku nieliniowych, często dominujących genów, aby uzupełniać się nawzajem w celu manifestacji pewnej nowej cechy. Przykładem komplementarności w genetyki jest interakcja dwóch dominujących genów odpowiedzialnych za prawidłowy słuch (nazwijmy je genami A i B). Tylko w obecności obu tych genów dana osoba ma normalny słuch. Jeśli w genotypie któregokolwiek z nich jest homozygotyczny pod względem recesywnym, osoba ta będzie całkowicie głucha.

Ale z ławki szkolnej inny jest lepiej znany definicja pojęcia. Wiele osób pamięta, że ​​komplementarność jest czymś związanym ze strukturą DNA. Aby dać pełną definicję, lepiej jest przestudiować strukturę makromolekuł, dla których to pojęcie zostało wprowadzone.

Komplementarność w makrocząsteczkach

Jak wiadomo, w jądrze dowolnej komórki żywego organizmu znajduje się zagęszczona (ściśle złożona) cząsteczka DNA, która przechowuje wszystkie informacje genetyczne o dalszym rozwoju organizmu. Cząsteczka DNA tworzy chromosomy, które u ludzi są prawidłowe 46. DNA jest złożoną cząsteczką polimeru składającą się z monomerów - nukleotydów. Każdy nukleotyd jest reprezentowany przez resztę kwasu fosforowego, cukru, rybozy lub dezoksyrybozy i jedną z czterech zasad azotowych, adeninę (A), tyminę (T), guaninę (H), cytozynę (C).

Jak wiadomo, cząsteczka DNA jest dwuniciowa. Wiązania między łańcuchami można tworzyć tylko pomiędzy komplementarnymi zasadami azotowymi. Zasada komplementarności dla zasad azotowych jest następująca:

AT (adenina jest komplementarna do tyminy).

G-C (guanina jest komplementarna do cytozyny).

Opierając się na tych zasadach, możemy stwierdzić, że komplementarność jest zasadą dopasowania jednej zasady azotowej w strukturze DNA lub RNA do innej, z którą te zasady tworzą wiązanie wodorowe.

Pierwszym krokiem w określeniu komplementarności zasad azotowych dokonał na długo przed Watson i Crick, który otrzymał Nagrodę Nobla za rozszyfrowanie struktury DNA, przez amerykańskiego biologa Edwina Chargaffa. W wyniku swoich badań odkrył, że ilość adeniny w łańcuchu DNA pokrywa się z ilością tyminy i guaniny - z ilością cytozyny. Stwierdził również, że całkowita liczba piramidyn (T + C) jest równa liczbie puryn (A + G). Sama komplementarność została odkryta przez Watsona i Cricka podczas odczytywania struktury DNA.

Jego zasada komplementarności istnieje również dla cząsteczki RNA. Ta makrocząsteczka jest zazwyczaj jednoniciowa, ale istnieją wyjątki w zależności od rodzaju RNA i jego funkcji.

Cząsteczki RNA zawierają adeninę, guaninę, cytozynę i uracyl. Zasada komplementarności dla dwuniciowego RNA jest następująca:

AY

G-C

Podobnie jak w przypadku DNA, tylko jeśli azotowe zasady są komplementarne względem siebie, tworzą się podwójne łańcuchy.

Charakter komplementarności

Azotowe zasady są podzielone na purynę i pirymidyny. Do puryn, jak już wspomniano, są adenina i guanina, do pirymidyn - cytozyny, uracylu i tyminy. Ostatnie trzy pochodne pirymidynowe, adenina i guanina - pochodne purynowe. Puryny tworzą wiązania wodorowe tylko z pirymidynami. Powstałe linki nie są sztywne, można je łatwo zniszczyć i przywrócić. Energia potrzebna do rozerwania zależy od liczby wiązań wodorowych: adeniny z tyminą w postaci drugiej, cytozyny z guaniną - trzy, dlatego do jej zniszczenia potrzeba więcej energii.

Znaczenie

Komplementarność jest właściwością, która odgrywa ważną rolę w Replikacja DNA i synteza RNA. To dzięki niej istnieje znany mechanizm przekazywania informacji dziedzicznych. Zasada komplementarności odgrywa kluczową rolę w procesie syntezy RNA i szablonu DNA.

Komplementarność w innych obszarach biologii

Kataliza enzymatyczna również używa terminu komplementarność. Ta koncepcja w enzymologii jest używana do opisania specyficzności enzymu w odniesieniu do konkretnego materiału wyjściowego (substratu). Ze względu na swoją specyficzność enzymy mogą wiązać się tylko z pewnymi substratami i wpływać tylko na pewne wiązania chemiczne w ich cząsteczkach. Im mniej substancji może katalizować enzym, tym większa jego specyficzność. W katalizie enzymatycznej komplementarność jest tworzeniem specyficznego związku między aktywnym centrum enzymu i cząsteczką substratu. Oznacza to, że komplementarność odgrywa ważną rolę w przekształcaniu chemikaliów w żywych organizmach.

Wynik

Na podstawie opisanych przykładów można wywnioskować, że komplementarność jest wzajemnym uzupełnieniem niektórych substancji o charakterze organicznym, w wyniku czego powstaje wiązanie chemiczne (w strukturze DNA i RNA), reakcja katalizuje (w katalityce enzymatycznej) lub kombinację nierównoległych genów, w wyniku czego nowa cecha (w genetyki). Najczęściej termin ten jest używany w odniesieniu do struktury DNA i RNA i oznacza tworzenie wiązań wodorowych między zasadami azotowymi.