Zasada zamka i klucza

Plik Zasada zamka i klucza opisuje system uzupełniających się struktur, które zazębiają się jak klucz w zamku i wyzwalają określone procesy zachodzące w organizmie w tej złożonej formacji. Zasada jest również nazywana Zasada ręki w rękawicy lub Koncepcja dopasowania oznacza i odgrywa rolę dla wszystkich kompleksów receptor-substrat. Zasada ma również decydujące znaczenie dla procesów patologicznych, takich jak infekcje wirusami.

Jaka jest zasada zamka i klucza?

Zasada zamka kluczem opisuje system komplementarnych struktur, które zazębiają się jak klucz w zamku i wyzwalają określone procesy zachodzące w organizmie w tej złożonej formacji. Zasada jest decydująca np. także w przypadku procesów patologicznych, takich jak infekcje wirusami.

Dzięki swojej konstrukcji klucz pasuje do związanego z nim zamka z niezwykłą dokładnością. Gdy tylko wyłamie się bolec, drzwi już się nie otwierają. W tym kontekście mówimy również o dokładności dopasowania. Tak jak klucz mieści się w zamku, wiele przekaźników biologicznych pasuje dokładnie do struktur przeznaczonych dla nich receptorów.

Tak zwana zasada „zamek i klucz” w biologii odnosi się w szerszym kontekście do dwóch lub więcej uzupełniających się struktur, które są do siebie dopasowane przestrzennie. Ta dokładność dopasowania idzie w parze z reakcjami biochemicznymi.

Zasada zamka i klucza została po raz pierwszy opisana w 1894 roku przez Emila Fischera, który opisał wówczas hipotetyczne wiązanie enzymów i substratów. W biologii i biochemii interaktywne wiązanie między ligandem gościa a gospodarzem receptora prowadzi do powstania kompleksu o określonej sile wiązania, która jest również znana jako powinowactwo. Zamiast zasady zamka na klucz, relacje te są obecnie określane również jako koncepcja wymuszonego dopasowania lub zasada ręka w rękawicy.

W większości przypadków ligandy gościa są skuteczne tylko w tworzeniu kompleksu przez określone części ich ogólnej struktury. W tym przypadku ich pozostałe struktury są funkcjonalnie nieistotne dla złożonej formacji i wywoływanych przez nią skutków.

Funkcja i zadanie

Zasada blokady klucza odgrywa rolę w biochemii i biologii w zupełnie innych kontekstach. W biochemii przekaźniki i modulatory wyzwalają procesy biochemiczne, wiążąc się z receptorem, który może być symulowany lub blokowany przez substancje lecznicze lub leki. W przypadku takich więzi zasadniczą rolę odgrywa zasada „zamek i klucz”.

Z drugiej strony w endokrynologii zachodzi interakcja między receptorami hormonów a poszczególnymi hormonami, która wyzwala łańcuchy sygnałowe i ponownie wpływa na funkcję komórki. W tym kontekście istotna jest również zasada blokady na klucz. To samo dotyczy dziedziny enzymologii, w ramach której enzymy ułatwiają reakcje biochemiczne.

Proces ten odbywa się poprzez połączenie reagentów biogennych. Enzymy pozwalają dwóm substancjom czynnym tworzyć kompleksy zgodnie z zasadą zamka i klucza. Enzym wiążąc się z substratem ulega zmianom strukturalnym, które zwiększają lub umożliwiają jego skuteczność jako katalizatora na określonych substratach.

Zasada zamka i klucza jest również istotna w immunologii. W tym obszarze struktury dopełniacza grają razem na granicy między komórkami rozpoznającymi i prezentującymi antygen. Ta złożona współzależność oparta na zasadzie blokady klucza jest warunkiem wstępnym wykrywania określonego antygenu.

Ponadto zasada blokady i klucza odgrywa kluczową rolę w przypadku komórek w agregatach komórkowych, takich jak tkanki lub narządy. Komórki te są wyposażone w struktury i ich uzupełniające się przeciwstawne struktury na powierzchni komórki. Ten komplementarny system typu „zamknij i zamknij” umożliwia komunikację między komórkami tkanki i przyczynia się do strukturalnej i funkcjonalnej spójności.

Komórki odpornościowe również komunikują się za pomocą opisanego układu uzupełniającego. Ponadto krążące komórki odpornościowe opierają się na specjalnych strukturach powierzchniowych, dzięki czemu mogą przemieszczać się z miejsca na miejsce i wracać do punktu wyjścia.

Plemniki przenoszą się do jaja na podobnej zasadzie. Zasada zamka i klucza pozwala im znaleźć glikoproteiny na powierzchni jaja, które pozwalają im wniknąć do komórki. Zasada odgrywa zatem decydującą rolę w rozmnażaniu się ludzi na większą skalę i ma znaczenie dla biologii ewolucyjnej.

Choroby i dolegliwości

Zasada zamka i klucza jest kluczowa nie tylko dla naturalnych procesów zachodzących w organizmie, ale także dla procesów patologicznych w organizmie człowieka lub zwierzęcia. Z jednej strony niektóre substancje w lekach i inne substancje blokują poszczególne receptory na zasadzie zamka i klucza. Na przykład morfina wyłącza chęć kaszlu, ponieważ jej składniki aktywne precyzyjnie wiążą się z komórkami układu nerwowego odpowiedzialnymi za chęć kaszlu.

Ponadto substancja działa przeciwbólowo w ten sam sposób i wiąże się z receptorami bólu głównie w korze mózgowej na zasadzie zamka i klucza. Dzięki tej więzi bodźce bólowe nie są już przekazywane. Więc chociaż teoretycznie bodźce bolesne są nadal odbierane, nie są już przetwarzane i nie docierają już do świadomości. Medycyna wykorzystuje tę zasadę do leczenia pacjentów z ostrym i przewlekłym bólem, takich jak pacjenci z rakiem.

Z drugiej strony blokowanie komórek nerwowych zgodnie z zasadą zamka i klucza może również zakłócać lub wyłączać odpowiednie procesy organizmu, a tym samym mieć negatywny wpływ na zdrowie pacjenta.

Zasada blokady i klucza jest równie patologiczna w przypadku wirusów. Organizmy te mają pewne uzupełniające się struktury, które są również znane jako miejsca dokowania. Punkt dokowania wirusa umożliwia zainfekowanie odpowiedniego hosta.

Zasada ręki w rękawicy ma również znaczenie medyczne w diagnostyce medycznej. Metody diagnostyczne, takie jak typowanie poszczególnych tkanek w ramach biopsji, diagnostyka zakażeń i wykrywanie DNA lub diagnostyka grup krwi, są zasadniczo oparte na zasadzie wykrywania.

Ponadto wiele chorób metabolicznych opiera się na zaburzeniu zasady „ręka w rękawiczce”. Dotyczy to np. Postaci cukrzycy, w której występuje całkowita insulinooporność. W przypadku insulinooporności insulina „ręczna” nie pasuje już do receptora insulinowego „rękawiczkowego”. Receptory komórkowe nie reagują już odpowiednio na insulinę, a wchłanianie cukru do poszczególnych komórek zachodzi tylko w niewystarczającym stopniu.

Oprócz tych relacji, koncepcja indukowanego dopasowania odgrywa ważną rolę w codziennej praktyce lekarskiej, na przykład w przypadku szczepień, ale także w przypadku alergii.