De Lås och nyckelprincip beskriver ett system med komplementära strukturer som låses ihop som en nyckel i ett lås och utlöser vissa kroppsprocesser med denna komplexa formation. Principen kallas också Hand-in-handske-principen eller Koncept med inducerad passform betecknar och spelar en roll för alla receptorsubstratkomplex. Principen är också avgörande för patologiska processer som infektioner med virus.
Vad är lås och nyckelprincipen?
Med sina strukturer passar en nyckel in i det tillhörande låset med extrem noggrannhet. Så snart en stång har gått sönder, öppnas inte längre dörren. I detta sammanhang talar vi också om noggrannhet i passform. Precis som nyckeln passar i låset, passar många biologiska budbärare exakt på strukturerna för receptorerna avsedda för dem.
Den så kallade lock-and-key-principen i biologi hänför sig i ett större sammanhang till två eller flera komplementära strukturer med en rumslig anpassning till varandra. Denna passningsnoggrannhet går hand i hand med biokemiska reaktioner.
Lås- och nyckelprincipen beskrevs först 1894 av Emil Fischer, som vid den tiden beskrev en hypotetisk bindning av enzymer och substrat. Inom biologi och biokemi resulterar den interaktiva bindningen mellan gästligand och receptorvärd i ett komplex med en viss bindningsstyrka, som också kallas affinitet. I stället för nyckellåsprincipen benämns dessa förhållanden nu också det inducerade fit-konceptet eller hand-in-handske-principen.
I de flesta fall är gästligander endast effektiva i komplexbildning genom vissa delar av deras totala struktur. I detta fall är deras återstående strukturer funktionellt irrelevanta för den komplexa bildningen och de effekter som den provocerar.
Funktion & uppgift
Nyckellåsprincipen spelar en roll i biokemi och biologi i helt andra sammanhang. I biokemi utlöser sändare och modulatorer biokemiska processer genom att binda till en receptor, som kan simuleras eller blockeras av medicinska ämnen eller läkemedel. Lock-and-key-principen spelar en viktig roll för sådana obligationer.
I endokrinologi, å andra sidan, finns det en interaktion mellan hormonreceptorer och enskilda hormoner, som utlöser signalkedjor och påverkar cellens funktion igen. Nyckellåsprincipen är också relevant i detta sammanhang. Detsamma gäller för enzymologifältet, inom vilket enzymer underlättar biokemiska reaktioner.
Denna process sker genom att förena biogena reaktanter. Enzymerna tillåter två aktiva substanser att bilda ett komplex enligt lås- och nyckelprincipen. Genom att binda till substratet genomgår enzymet strukturella förändringar som ökar eller möjliggör dess effektivitet som katalysator på vissa substrat.
Lock-and-key-principen är också relevant inom immunologin. Inom detta område spelar komplementstrukturer tillsammans vid gränsen mellan de antigenigenkännande och antigenpresenterande cellerna. Detta komplexa samspel baserat på nyckellåsprincipen är en förutsättning för specifik antigendetektering.
Dessutom spelar lås- och nyckelprincipen en viktig roll för celler i cellaggregat såsom vävnader eller organ. Dessa celler är utrustade med strukturer och deras komplementära motstrukturer på cellytan. Detta komplementära system med lås och lås möjliggör kommunikation mellan celler i en vävnad och bidrar till strukturell och funktionell sammanhållning.
Immuncellerna kommunicerar också med det beskrivna komplementära systemet. Dessutom förlitar sig cirkulerande immunceller på speciella ytstrukturer så att de kan komma från plats till plats och hitta vägen tillbaka till sin utgångspunkt.
Sperm flyttar till ägget med en liknande princip. Lås- och nyckelprincipen gör att de kan hitta glykoproteiner på äggytan, vilket de låter dem tränga in i cellen. Principen spelar således en avgörande roll för mänsklig reproduktion i större skala och är relevant för evolutionär biologi.
Sjukdomar och sjukdomar
Lås- och nyckelprincipen är avgörande inte bara för naturliga kroppsprocesser, utan också för patologiska processer i människokroppen eller djuren. Å ena sidan blockerar vissa ämnen i läkemedel och andra ämnen enskilda receptorer enligt lås- och nyckelprincipen. Till exempel stänger morfin av lusten till hosta eftersom dess aktiva ingredienser binder exakt till cellerna i nervsystemet som ansvarar för lusten att hosta.
Dessutom har ämnet en smärtlindrande effekt på samma sätt och binder till smärtreceptorer främst i hjärnbarken enligt lås- och nyckelprincipen. På grund av bindningen överförs inte längre smärtstimuleringar. Så även om teoretiskt smärtsamma stimuli fortfarande tas emot, behandlas de inte längre och når inte längre medvetandet. Medicinen använder denna princip för att behandla patienter med akut och kronisk smärta, till exempel cancerpatienter.
Å andra sidan kan blockering av nervceller enligt lås- och nyckelprincipen också störa eller stänga av relevanta kroppsprocesser och därmed ha negativa effekter på patientens hälsa.
Lås och nyckelprincipen är lika patologisk i samband med virus. Dessa organismer har vissa komplementära strukturer, som också kallas dockningsplatser. Dockningspunkten för ett virus gör det möjligt att infektera respektive värd.
Hand-in-handske-principen är också av medicinsk relevans inom medicinsk diagnostik. Diagnostiska metoder såsom typning av enskilda vävnader som en del av en biopsi, diagnos av infektioner och DNA-detektion eller blodgruppdiagnos baseras väsentligen på detektion med hjälp av principen.
Dessutom är många metabola sjukdomar baserade på en störning av hand-in-handske-principen. Detta gäller till exempel i form av diabetes mellitus, där det finns fullständig insulinresistens. När det gäller insulinresistens passar inte "hand" -insulinet längre in i "handsken" -insulinreceptorn. Cellreceptorerna svarar inte längre på adekvat sätt på insulinet och absorptionen av socker i de enskilda cellerna sker endast i otillräcklig omfattning.
Utöver dessa förhållanden spelar konceptet med inducerad anpassning en viktig roll i den dagliga medicinska praktiken, till exempel för vaccinationer, men också för allergier.
.jpg)
