Lås-og-nøkkelprinsippet beskriver et system med komplementære strukturer som griper sammen som en nøkkel i en lås og utløser visse kroppsprosesser med denne komplekse formasjonen. Prinsippet er også kjent som hand-in-hanske-prinsippet eller induced-fit konseptet og spiller en rolle for alle reseptorsubstratkomplekser. Prinsippet er også avgjørende for patologiske prosesser som infeksjoner med virus.
Hva er lås-og-nøkkelprinsippet?
Lås-og-nøkkelprinsippet beskriver et system med komplementære strukturer som griper sammen som en nøkkel i en lås og utløser visse kroppsprosesser med denne komplekse formasjonen. Prinsippet er også avgjørende for eksempel for patologiske prosesser som infeksjoner med virus. En nøkkel passer med sine strukturer med ekstrem nøyaktighet i den tilsvarende låsen. Så snart en spiss er brutt av, åpnes ikke døren lenger. I denne sammenhengen har vi også snakke om nøyaktighet i passform. Akkurat som nøkkelen passer i låsen, passer mange biologiske messenger-stoffer nøyaktig inn i strukturen til reseptorene som er gitt dem. I den større sammenhengen refererer det såkalte biologiske lås-og-nøkkelprinsippet til to eller flere komplementære strukturer med romlig tilpasning til hverandre. Denne tilpasningen er assosiert med biokjemiske reaksjoner. Lås-og-nøkkelprinsippet ble først beskrevet i 1894 av Emil Fischer, som på den tiden beskrev en hypotetisk binding av enzymer og underlag. I biologi og biokjemi resulterer den interaktive bindingen mellom gjesteligand og reseptorver i et kompleks med en viss binding styrke, også kjent som tilhørighet. I stedet for lås-og-nøkkelprinsippet blir disse forholdene nå også referert til som indusert-passform-konseptet eller hånd-i-hanske-prinsippet. I de fleste tilfeller er gjesteligander effektive i kompleks dannelse bare gjennom visse deler av deres generelle struktur. I dette tilfellet er deres gjenværende strukturer funksjonelt irrelevante for kompleks dannelse og effektene provosert av den.
Funksjon og oppgave
Lås-og-nøkkelprinsippet spiller en rolle i biokjemi og biologi i helt forskjellige sammenhenger. I biokjemi utløser sendere og modulatorer ved binding til en reseptor biokjemiske prosesser som kan simuleres eller blokkeres av narkotika eller legemidler. For slike bindinger spiller lås-og-nøkkel-prinsippet en viktig rolle. I endokrinologiderimot er det et samspill mellom hormonreseptorer og individ hormoner som utløser signalkjeder og har en tilbakemeldingseffekt på cellefunksjonen. Lås-og-nøkkelprinsippet er også relevant i denne sammenhengen. Det samme gjelder enzymfeltet enzymer legge til rette for biokjemiske reaksjoner. Denne prosessen skjer ved å bringe sammen biogene reaktanter. Enzymer la således to aktive stoffer danne et kompleks i henhold til lås-og-nøkkel-prinsippet. Enzymet gjennomgår strukturelle endringer på grunn av substratbinding, noe som ytterligere forbedrer eller muliggjør dets effektivitet som en katalysator på visse substrater. I immunologi er lås-og-nøkkel-prinsippet like relevant. Innenfor dette domenet samhandler komplementstrukturer på grensen til antigen-gjenkjennende og antigen-presenterende celler. Denne komplekse interaksjonen i henhold til lås-og-nøkkel-prinsippet er en forutsetning for spesifikk antigengjenkjenning. Videre spiller lås-og-nøkkelprinsippet en viktig rolle for celler i celleenheter som vev eller organer. Disse cellene er utstyrt med strukturer og deres komplementære motstrukturer på celleoverflaten. Dette lås-og-nøkkel komplementære systemet muliggjør kommunikasjon mellom celler i et vev og bidrar til strukturell funksjonell kohesjon. Immunceller kommuniserer også ved hjelp av det beskrevne komplementære systemet. I tillegg avhenger sirkulerende immunceller av spesielle overflatestrukturer for å gjøre det mulig for dem å bevege seg fra sted til sted og finne veien tilbake til utgangspunktet. sperm celler bruker et lignende prinsipp for å flytte til eggcellen. Lås-og-nøkkelprinsippet lar dem finne glykoproteiner på oocyttoverflaten som lar dem komme inn i cellen. Derfor, i større skala, spiller prinsippet en avgjørende rolle i menneskelig reproduksjon og er relevant i evolusjonær biologi.
Sykdommer og plager
Ikke bare for naturlige kroppsprosesser, men også for patologiske prosesser i menneske- eller dyrekroppen, er lås-og-nøkkelprinsippet avgjørende. For det første, visse stoffer i narkotika og andre stoffer blokkerer individuelle reseptorer i henhold til lås-og-nøkkel-prinsippet. morfin, for eksempel, slår av hostestimulansen ved å la sine aktive ingredienser binde seg nøyaktig til cellene i nervesystemet ansvarlig for hostestimulansen. I tillegg har stoffet smertestillende effekt på samme måte og binder seg til smerte reseptorer, spesielt i hjernebarken, i henhold til lås-og-nøkkelprinsippet. Som et resultat av bindingen, smerte stimuli overføres ikke lenger. Så selv om smertefulle stimuli teoretisk sett fortsatt mottas, behandles de ikke lenger og når ikke lenger bevissthet. Medisin bruker dette prinsippet for å behandle pasienter med akutt og kronisk smerte, Eksempel kreft pasienter. På den annen side kan blokkering av nerveceller i henhold til lås-og-nøkkelprinsippet også forstyrre eller slå av relevante kroppsprosesser og dermed vise negative effekter på pasientens Helse. Lås-og-nøkkelprinsippet er like patologisk i sammenheng med virus. Disse organismene har visse komplementære strukturer, også kjent som forankringssteder. Det er dokkingstedet til et virus som gjør det mulig å infisere verten. Hånd-i-hanske-prinsippet er også av medisinsk relevans i medisinsk diagnostikk. Diagnostiske prosedyrer som å skrive individuelle vev som en del av en biopsi, diagnosen infeksjoner og DNA-påvisning eller blod gruppediagnostikk er i hovedsak basert på deteksjon ved hjelp av prinsippet. I tillegg er mange metabolske sykdommer basert på en forstyrrelse av hånd-i-hanske-prinsippet. Dette gjelder for eksempel formen for diabetes mellitus der det er komplett insulin motstand. I insulin motstand, passer ikke "hånd" insulinet lenger inn i "hansken" insulinreseptoren. Cellereseptorene reagerer ikke lenger tilstrekkelig på insulin og opptaket av sukker inn i de enkelte cellene forekommer bare i utilstrekkelig grad. Utover disse sammenhengene spiller konseptet med indusert tilpasning en viktig rolle i medisinsk hverdag, for eksempel for vaksinasjoner, men også for allergier.
