Det Lås og nøgleprincip beskriver et system med komplementære strukturer, der låses sammen som en nøgle i en lås og udløser visse kropsprocesser med denne komplekse formation. Princippet kaldes også Hand-in-handske-princip eller Koncept med induceret pasform betegner og spiller en rolle for alle receptorsubstratkomplekser. Princippet er også afgørende for patologiske processer såsom infektioner med vira.
Hvad er låse- og nøgleprincippet?
Med dens strukturer passer en nøgle ind i den tilhørende lås med ekstrem nøjagtighed. Så snart en hængsel er brækket op, åbnes døren ikke længere. I denne sammenhæng taler vi også om nøjagtighed af pasform. Ligesom nøglen passer i låsen, passer mange biologiske budbringere nøjagtigt på strukturer af receptorerne beregnet til dem.
Det såkaldte lås-og-nøgle-princip for biologi vedrører i en større sammenhæng to eller flere komplementære strukturer med en rumlig pasning til hinanden. Denne nøjagtighed af pasning går hånd i hånd med biokemiske reaktioner.
Lås og nøgleprincippet blev først beskrevet i 1894 af Emil Fischer, der på det tidspunkt beskrev en hypotetisk binding af enzymer og substrater. I biologi og biokemi resulterer den interaktive binding mellem gæsteligand og receptor vært i et kompleks med en bestemt bindingsstyrke, som også er kendt som affinitet. I stedet for nøglelåsprincippet kaldes disse forhold nu også det inducerede fit-koncept eller hand-in-handske-princippet.
I de fleste tilfælde er gæsteligander kun effektive i kompleks dannelse gennem visse dele af deres samlede struktur. I dette tilfælde er deres resterende strukturer funktionelt irrelevante for den komplekse dannelse og de virkninger, den provoserer.
Funktion & opgave
Nøglelåsprincippet spiller en rolle i biokemi og biologi i helt forskellige sammenhænge. I biokemi udløser transmittere og modulatorer biokemiske processer ved at binde til en receptor, som kan simuleres eller blokeres af medicinske stoffer eller lægemidler. Lock-and-key-princippet spiller en væsentlig rolle for sådanne obligationer.
I endokrinologi er derimod en vekselvirkning mellem hormonreceptorer og individuelle hormoner, der udløser signalkæder og genindflyder cellens funktion. Nøglelåsprincippet er også relevant i denne sammenhæng. Det samme gælder området enzymologi, inden for hvilket enzymer letter biokemiske reaktioner.
Denne proces finder sted ved at samle biogene reaktanter. Enzymerne tillader to aktive stoffer at danne et kompleks i henhold til låse- og nøgleprincippet. Ved at binde til underlaget gennemgår enzymet strukturelle ændringer, der øger eller muliggør dets effektivitet som katalysator på visse underlag.
Lock-and-key-princippet er også relevant inden for immunologi. Inden for dette område spiller komplementstrukturer sammen ved grænsen mellem de antigengenkendende og antigenpræsenterende celler. Dette komplekse samspil baseret på nøglelåsprincippet er en forudsætning for specifik antigendetektion.
Derudover spiller låse- og nøgleprincippet en væsentlig rolle for celler i celleaggregater såsom væv eller organer. Disse celler er udstyret med strukturer og deres komplementære modstrukturer på celleoverfladen. Dette komplementære system med lås og lås muliggør kommunikation mellem celler i et væv og bidrager til den strukturelle og funktionelle samhørighed.
Immuncellerne kommunikerer også under anvendelse af det beskrevne komplementære system. Derudover er cirkulerende immunceller afhængige af specielle overfladestrukturer, så de kan komme fra sted til sted og finde vej tilbage til deres udgangspunkt.
Sæd flytter til ægget ved hjælp af et lignende princip. Lås- og nøgleprincippet giver dem mulighed for at finde glycoproteiner på ægoverfladen, hvilket de tillader dem at trænge ind i cellen. Princippet spiller således en afgørende rolle for menneskelig reproduktion i større skala og er relevant for evolutionær biologi.
Sygdomme og lidelser
Lås og nøgleprincippet er ikke kun vigtigt for naturlige kropsprocesser, men også for patologiske processer i menneskets eller dyrs krop. På den ene side blokerer visse stoffer i lægemidler og andre stoffer individuelle receptorer i henhold til låse- og nøgleprincippet. For eksempel slukker morfin trangen til hoste, fordi dens aktive ingredienser binder nøjagtigt til cellerne i nervesystemet, der er ansvarlige for trangen til hoste.
Derudover har stoffet en smertelindrende virkning på samme måde og binder til smertereceptorer hovedsageligt i hjernebarken i henhold til låse- og nøgleprincippet. På grund af bindingen overføres ikke længere smertestimuli. Så selvom teoretisk smertefulde stimuli stadig modtages, behandles de ikke længere og når ikke længere bevidsthed. Medicin bruger dette princip til at behandle patienter med akut og kronisk smerte, såsom kræftpatienter.
På den anden side kan blokering af nerveceller i henhold til låse- og nøgleprincippet også forstyrre eller slukke for relevante kropsprocesser og således have negative effekter på en patients sundhed.
Lock and key-princippet er lige så patologisk i forbindelse med vira. Disse organismer har visse komplementære strukturer, der også kaldes dockingsteder. Doseringspunktet for en virus gør det muligt at inficere den respektive vært.
Hand-in-handske-princippet er også af medicinsk relevans inden for medicinsk diagnostik. Diagnostiske metoder, såsom typning af individuelt væv som en del af en biopsi, diagnose af infektioner og DNA-detektion eller blodgruppediagnose er i det væsentlige baseret på detektion ved hjælp af princippet.
Derudover er mange metaboliske sygdomme baseret på en forstyrrelse af hand-in-handske-princippet. Dette gælder for eksempel i form af diabetes mellitus, hvor der er fuldstændig insulinresistens. I tilfælde af insulinresistens passer "hånd" -insulinet ikke længere ind i "handske" -insulinreceptoren. Cellereceptorerne reagerer ikke længere tilstrækkeligt på insulinet, og absorptionen af sukker i de individuelle celler finder kun sted i utilstrækkelig grad.
Ud over disse forhold spiller det inducerede fit-koncept en vigtig rolle i den daglige medicinske praksis, for eksempel til vaccinationer, men også for allergier.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
