комплементарность

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ в химии

пространственное соответствие структур двух молекул (разных или одинаковых), благодаря которому возможно образование между ними водородных связей и осуществление межмол. взаимодействий. В широком смысле также взаимное соответствие противоположных электростатич. зарядов на молекулах и энергий сопряженных реакций. В последнем случае рассматриваются параллельно протекающие реакции, связанные друг с другом так, что стадия, сопровождающаяся выделением энергии, сопряжена со стадией, для осуществления которой необходимо потребление энергии. Наиб. распространено, особенно в биохимии и биоорг. химии, понятие структурной К. Благодаря этому виду К., которое осуществляется по принципу "ключ — замок", образуются комплексы антиген — антитело, фермент — субстрат, четвертичная структура белков, вторичная и третичная структура нуклеиновых кислот. В последнем случае К. проявляется особенно ярко. К. аденина тимину и гуанина цитозину (в узком смысле термин "К." иногда употребляется именно для этого случая) открыта Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 и легла в основу построенной ими модели двойной спирали ДНК. Данный тип К. реализуется благодаря образованию водородных связей между протонодонорными и протоноакцепторными группами в азотистых основаниях (см. рис.). При

Водородные связи (обозначены точками) между комплементарными основаниями, входящими в ДНК и РНК; R остаток фосфорилированной пентозы. этом образуются специфич. пары комплементарных оснований, имеющие почти одинаковые размеры. Поэтому двойная спираль имеет очень однородную регулярную структуру, мало зависящую от конкретной последовательности оснований — свойство очень важное для обеспечения универсальности механизмов репликации (самовоспроизведение ДНК или РНК), транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице) и трансляции (синтез белков на РНК-матрице). В каждом из этих т.н. матричных процессов К. играет определяющую роль. Например, при трансляции важное значение имеет К. между тройкой оснований матричной РНК (т.н. кодоном, см. генетический код) и тройкой оснований транспортной РНК (поставляют во время трансляции аминокислоты). К. определяет также вторичную структуру нуклеиновых кислот. Одноцепочечные РНК благодаря К. оснований, навиваясь сами на себя, образуют относительно короткие двухспиральные области ("шпильки" и "петли"), соединенные одноцепочечными участками. К. в отдельных парах оснований ДНК может нарушаться из-за появления отклонений в их строении, которые могут возникать спонтанно или в результате действия разл. факторов (химических и физических). Следствием этих изменений м. б. мутации. К. лежит в основе мн. явлений биол. специфичности, связанных с "узнаванием" на мол. уровне, — ферментативного катализа, самосборки биол. структур, высокой точности передачи генетич. информации и др.

^{Лит.: Мецлер Д., Биохимия, пер. с англ., т. 2, М.. 1980, с. 42 45; Стент Г., Кэлиндар Р., Молекулярная генетика, пер. с англ.. М., 1981, с. 172 74.}

_{В. И. Иванов}