Принцип комплементарності: сутність поняття та основні закономірності в області генетики

Компліментарність - це властивість двох структур відповідати один одному особливим чином.

Принцип комплементарності знаходить застосування в різних сферах діяльності людини. Так, суть комплементарності в процесі навчання стосується точної характеристики становлення і розвитку учнів в умовах предметної структури шкільного навчання. У сфері творчості композиторів він пов`язаний із застосуванням цитувань, а в хімії даний принцип є просторовим відповідністю структур двох різних молекул, між якими можуть виникати водневі зв`язку і міжмолекулярної взаємодії.

Принцип комплементарності в біології стосується відповідності молекул біополімерів та їх різних фрагментів. Він забезпечує утворення певного зв`язку між ними (наприклад, гідрофобних або електростатичних взаємодій між зарядженими функціональними групами).

При цьому комплементарні фрагменти і біополімери пов`язують не ковалентним хімічним зв`язком, а просторовим відповідністю один до одного з утворенням слабких зв`язків, які сумарно мають велику енергію, що зумовлює утворення досить стійких комплексів молекул. В даному випадку каталітична активність речовин залежить від їх комплементарності з проміжним продуктом каталітичних реакцій.

Треба сказати, що також існує поняття структурного відповідності двох з`єднань. Так, наприклад, при межмолекулярном взаємодії білків принцип комплементарності - це можливість лігандів наближатися один до одного на близьку відстань, що забезпечує міцну взаємозв`язок між ними.

Принцип комплементарності в генетичній області стосується процесу реплікації (подвоєння) ДНК. Кожна ланцюг даної структури може служити матрицею, яка застосовується при синтезі комплементарних ланцюгів, що на завершальному етапі дозволяє отримувати точні копії вихідної дезоксирибонуклеїнової кислоти. При цьому спостерігається чітка відповідність між азотистими підставами, коли аденін з`єднується з тиміном, а гуанін - тільки з цитозином.

Оліго- і полінуклеотіди азотистих основ формують відповідні парні комплекси - А-Т (А-У в РНК) або Г-Ц при взаємодії двох ланцюгів нуклеїнових кислот. Такий принцип комплементарності відіграє ключову роль у забезпеченні фундаментального процесу зберігання, а також передачі генетичної інформації. Так, подвоєння ДНК при діленні клітин, процес транскрипції ДНК в РНК, що проходить при білковому синтезі, а також процеси репарації (відновлення) молекул ДНК після їх пошкодження неможливі без дотримання цього принципу.

При будь-яких порушеннях у суворо заданому відповідно між важливими складовими частинами різних молекул в організмі виникають патології, які клінічно проявляються генетичними захворюваннями. Вони можуть передаватися нащадкам або бути несумісними з життям.

Крім цього, на основі принципу комплементараності базується важливий аналіз - ПЦР (полімеразна ланцюгова реакція). За допомогою специфічних генетичних детекторів виявляють ДНК або РНК різних збудників інфекційних або вірусних захворювань людини, що допомагає призначати лікування згідно етіології ураження.