Понятие биологической комплементарности

Введение в биохимию

Предмет изучения биохимии

Биохимия (биологическая химия) изучает химический состав и структуру веществ, содержащихся в живых системах, пути и способы регуляции их метаболизма, а также энергетическое обеспечение процессов, происходящих в живых системах на различных уровнях молекулярной организации (от простых химических веществ, принимающих участие в метаболизме живых систем, до клетки и организма в целом).

Исследуя живой организм, биохимик отвечает на ряд вопросов:

1. Из каких химических соединений состоит клетка, ткань, орган или организм в целом?

2. Как взаимосвязаны эти химические соединения, как они образуются и взаимопревращаются?

3. Каким образом регулируются взаимопревращения веществ?

4. Чем биохимически отличается изучаемая клетка, ткань, орган от других клеток, тканей, органов, чем определяется выполнение ими их специфических функций в организме?

5. Как связаны превращения веществ с превращениями энергии?

Понятие биологической комплементарности

Исключительной особенностью всех биохимических и биомолекулярных взаимодействий и превращений, происходящих в живых системах, является их высокая специфичность и избирательность. В основе этого признака лежит принцип, получивший в биохимии и смежных дисциплинах несколько названий:

- биологическая комплементарность (взаимодополнение);

- аффинность (биологическое сродство);

- биологическое узнавание;

- принцип "ключ-замок".

Сущность его заключается во взаимном соответствии молекул или их фрагментов. Это соответствие обеспечивается образованием связей между взаимодополняющими (комплементарными, аффинными) фрагментами молекул вследствие образования множества относительно слабых надмолекулярных связей (водородных, гидрофобных и ван-дер-ваальсовых) с достаточно большой суммарной энергией, что приводит к образованию устойчивых молекулярных комплексов, например, РНК-ДНК, фермент-субстрат, антиген-антитело и т.п. (Рис. 1).

Рис. 1а. Фрагмент комплекса ДНК-РНК.

Рис. 1б. Фермент-субстратный комплекс.

Рис. 1в. Комплекс антиген-антитело.

Эти взаимодействия не сопровождаются образованием ковалентной химической связи.