Zásada zámky a kľúča

Zásada zámky a kľúča opisuje systém komplementárnych štruktúr, ktoré blokujú ako kľúč v zámku a spúšťajú určité procesy tela s touto komplexnou tvorbou. Princíp sa tiež nazýva Princíp ruka v rukavici alebo Indukovaný koncept označuje a hrá úlohu pre všetky komplexy receptor-substrát. Táto zásada je rozhodujúca aj pre patologické procesy, ako sú infekcie vírusmi.

Aký je princíp zámku a kľúča?

Princíp „lock-key“ popisuje systém komplementárnych štruktúr, ktoré sa vzájomne blokujú ako kľúč v zámku a spúšťajú určité procesy tela s touto komplexnou tvorbou. Princíp je rozhodujúci napr. tiež pri patologických procesoch, ako sú infekcie vírusmi.

Kľúč sa svojimi štruktúrami hodí do pridruženého zámku s extrémnou presnosťou. Akonáhle sa hrot zlomil, dvere sa už neotvárajú. V tejto súvislosti hovoríme aj o presnosti prispôsobenia. Rovnako ako kľúč zapadá do zámku, veľa biologických poslov zapadá presne na štruktúry receptorov, ktoré sú pre nich určené.

Takzvaný princíp biológie typu zámok a kľúč sa vo väčšom kontexte týka dvoch alebo viacerých komplementárnych štruktúr s priestorovým prispôsobením sa sebe. Táto presnosť prispôsobenia ide ruka v ruke s biochemickými reakciami.

Zásada zámky a kľúča bola prvýkrát opísaná v roku 1894 Emilom Fischerom, ktorý v tom čase opísal hypotetickú väzbu enzýmov a substrátov. V biológii a biochémii vedie interaktívna väzba medzi hosťujúcim ligandom a hostiteľským receptorom k komplexu s určitou pevnosťou väzby, ktorý je známy aj ako afinita. Namiesto zásady kľúčového zámku sa tieto vzťahy v súčasnosti označujú aj ako koncepcia indukovaného padnutia alebo princíp ruka v ruke.

Vo väčšine prípadov sú hosťujúce ligandy účinné iba pri komplexnej tvorbe prostredníctvom určitých častí ich celkovej štruktúry. V tomto prípade sú ich zostávajúce štruktúry funkčne irelevantné pre komplexnú tvorbu a účinky, ktoré vyvoláva.

Funkcia a úloha

Princíp „key-lock“ hrá úlohu v biochémii a biológii v úplne odlišných kontextoch. V biochémii, vysielače a modulátory spúšťajú biochemické procesy väzbou na receptor, ktorý môže byť simulovaný alebo blokovaný liečivými látkami alebo liečivami. Zásada zámku a kľúča zohráva pri takýchto väzbách zásadnú úlohu.

Na druhej strane v endokrinológii existuje interakcia medzi hormonálnymi receptormi a jednotlivými hormónmi, ktorá spúšťa signálne reťazce a znova ovplyvňuje funkciu bunky. V tejto súvislosti je relevantná aj zásada zámky kľúčov. To isté platí pre oblasť enzýmov, v ktorých enzýmy uľahčujú biochemické reakcie.

Tento proces sa uskutočňuje spojením biogénnych reaktantov. Enzýmy umožňujú, aby dve účinné látky vytvorili komplex podľa princípu zámku a kľúča. Väzbou na substrát prechádza enzým štruktúrnymi zmenami, ktoré zvyšujú alebo umožňujú jeho účinnosť ako katalyzátora na určitých substrátoch.

Princíp zámok a kľúč je tiež dôležitý v imunológii. V rámci tejto oblasti sa komplementárne štruktúry hrajú spolu na hranici medzi antigén-rozpoznávajúcimi a antigén-prezentujúcimi bunkami. Táto komplexná súhra založená na princípe key-lock je nevyhnutnou podmienkou pre detekciu špecifického antigénu.

Princíp zámku a kľúča navyše hrá zásadnú úlohu pre bunky v bunkových agregátoch, ako sú tkanivá alebo orgány. Tieto bunky sú vybavené štruktúrami a ich komplementárnymi proti-štruktúrami na bunkovom povrchu. Tento komplementárny systém zámok-zámok umožňuje komunikáciu medzi bunkami tkaniva a prispieva k štrukturálnej a funkčnej súdržnosti.

Imunitné bunky tiež komunikujú pomocou opísaného komplementárneho systému. Okrem toho cirkulujúce imunitné bunky sa spoliehajú na špeciálne povrchové štruktúry, aby sa mohli dostať z miesta na miesto a nájsť cestu späť do svojho východiskového bodu.

Sperma sa presunie na vajíčko pomocou podobného princípu. Princíp zámku a kľúča im umožňuje nájsť glykoproteíny na povrchu vajec, ktoré im umožňujú preniknúť do bunky. Tento princíp teda zohráva rozhodujúcu úlohu pri reprodukcii ľudí vo väčšom rozsahu a je relevantný pre evolučnú biológiu.

Choroby a choroby

Princíp zámky a kľúča je rozhodujúci nielen pri prirodzených procesoch tela, ale aj pri patologických procesoch v tele ľudí alebo zvierat. Na jednej strane určité látky v drogách a iné látky blokujú jednotlivé receptory podľa princípu zámku a kľúča. Napríklad morfín vypína nutkanie na kašeľ, pretože jeho aktívne zložky sa presne viažu na bunky v nervovom systéme zodpovedné za nutkanie na kašeľ.

Okrem toho má látka rovnakým spôsobom úľavu od bolesti a viaže sa na receptory bolesti hlavne v mozgovej kôre podľa princípu zámok a kľúč. Vďaka puto sa už viac nepodporujú bolesti. Takže aj keď sa stále prijímajú teoreticky bolestivé podnety, už sa nespracovávajú a už nedosahujú vedomie. Medicína využíva tento princíp na liečbu pacientov s akútnou a chronickou bolesťou, ako sú pacienti s rakovinou.

Na druhej strane blokáda nervových buniek podľa princípu zámku a kľúča môže tiež narušiť alebo vypnúť príslušné procesy v tele, a tým negatívne ovplyvniť zdravie pacienta.

Princíp zámku a kľúča je v súvislosti s vírusmi rovnako patologický. Tieto organizmy majú určité komplementárne štruktúry, ktoré sú známe aj ako miesta doku. Dokovací bod vírusu mu umožňuje infikovať príslušného hostiteľa.

Zásada „ruka v ruke“ má tiež lekársky význam v rámci lekárskej diagnostiky. Diagnostické metódy, ako je typizácia jednotlivých tkanív ako súčasť biopsie, diagnostika infekcií a detekcia DNA alebo diagnostika krvných skupín, sú v zásade založené na detekcii pomocou tohto princípu.

Mnohé metabolické choroby sú navyše založené na poruche princípu ruka v ruke. To sa týka napríklad formy diabetes mellitus, pri ktorej existuje úplná inzulínová rezistencia. V prípade inzulínovej rezistencie sa „ručný“ inzulín už nehodí do inzulínového receptora „rukavíc“. Bunkové receptory už nereagujú primerane na inzulín a absorpcia cukru do jednotlivých buniek sa uskutočňuje iba v neadekvátnom rozsahu.

Okrem týchto vzťahov hrá koncepcia indukovaného fitovania dôležitú úlohu v každodennej lekárskej praxi, napríklad pri očkovaní, ale aj pri alergiách.