A Zár és kulcs elv olyan komplementer struktúrák rendszerét írja le, amelyek összekapcsolódnak, mint egy kulcs a zárban, és bizonyos testfolyamatokat kiváltanak ezzel a komplex formációval. Ezt az elvet is nevezik Kéz a kesztyűben elv vagy Indukált illeszkedés koncepció Az összes receptor-szubsztrát komplexet jelöli és szerepet játszik. Az elv meghatározó az olyan kóros folyamatok esetében is, mint például a vírusfertőzések.
Mi a zár és a kulcs elv?
Szerkezeteivel a kulcs rendkívül pontosan illeszkedik a hozzá tartozó zárhoz. Amint egy szár megszakadt, az ajtó már nem nyílik ki. Ebben az összefüggésben az illesztés pontosságáról is beszélünk. Ahogy a kulcs beilleszkedik a zárba, sok biológiai hírvivő pontosan illeszkedik a számukra szánt receptorok szerkezetéhez.
A biológia úgynevezett „rekesz és kulcs” elve tágabb összefüggésben két vagy több, egymással térben illeszkedő egymást kiegészítő struktúrához kapcsolódik. Ez az illeszkedés pontossága együtt jár a biokémiai reakciókkal.
A zár és a kulcs elvét először 1894-ben írta le Emil Fischer, aki akkoriban ismertette az enzimek és szubsztrátok hipotetikus kötődését. A biológiában és a biokémiában az interaktív kötés a vendég ligandum és a receptor gazda között egy bizonyos kötési szilárdságú komplexet eredményez, amelyet affinitásnak is nevezünk. A kulcsos zár elve helyett ezeket a kapcsolatokat most már indukált illeszkedés koncepciónak vagy a kézben-kesztyűben elnevezésnek is nevezik.
A legtöbb esetben a vendég ligandumok csak akkor képesek komplexképződésre, ha az általános szerkezetük bizonyos részein keresztül képesek. Ebben az esetben fennmaradó struktúráik funkcionálisan nem relevánsak a komplex kialakulása és az által kiváltott hatások szempontjából.
Funkció és feladat
A kulcs-zár elv játszik szerepet a biokémiában és a biológiában, egészen más kontextusokban. A biokémiában az transzmitterek és modulátorok biokémiai folyamatokat indítanak el, kötődve egy receptorhoz, amelyet gyógyászati anyagok vagy gyógyszerek szimulálhatnak vagy blokkolhatnak. Az „lock-and-key” elv alapvető szerepet játszik az ilyen kötvényeknél.
Az endokrinológiában viszont kölcsönhatás lép fel a hormonreceptorok és az egyes hormonok között, ami jelzőláncokat vált ki és újra befolyásolja a sejt működését. A billentyűzár elve ebben az összefüggésben is releváns. Ugyanez vonatkozik az enzimológia területére, amelyen belül az enzimek megkönnyítik a biokémiai reakciókat.
Ez a folyamat a biogén reagensek összegyűjtésével zajlik. Az enzimek lehetővé teszik, hogy két aktív anyag komplexet képezzen a záró és kulcs elv szerint. A szubsztráttal való kötés révén az enzim szerkezeti változásokon megy keresztül, amelyek növelik vagy lehetővé teszik annak hatékonyságát katalizátorként bizonyos szubsztrátumokon.
A retesz és kulcs kulcsfontosságú az immunológiában is. Ezen a területen a komplement szerkezetek együtt játszanak az antigént felismerő és az antigént bemutató sejtek határán. Ez a kulcsos záron alapuló összetett játékmenet előfeltétele a specifikus antigén kimutatásának.
Ezenkívül a reteszelés és kulcseleme alapvető szerepet játszik a sejtekben olyan sejt-aggregátumokban, mint a szövetek vagy szervek. Ezek a sejtek fel vannak szerelve szerkezetekkel és komplementer ellenszerkezetükkel a sejt felületén. Ez a reteszelés-kiegészítő rendszer lehetővé teszi a kommunikációt a szövet sejtjei között, és hozzájárul a szerkezeti és funkcionális kohézióhoz.
Az immunsejtek a leírt komplementer rendszer segítségével is kommunikálnak. Ezen túlmenően a keringő immunsejtek speciális felületi struktúrákra támaszkodnak, hogy helyről helyre juthassanak, és visszatérjenek a kiindulási ponthoz.
A sperma hasonló elven mozog a tojáshoz. A zárolás és kulcs elv lehetővé teszi számukra a glikoproteinek megtalálását a petesejt felületén, amelyek lehetővé teszik a sejtekbe való behatolást. Ez az elv tehát döntő szerepet játszik az emberi szaporodás szélesebb skálájában, és releváns az evolúciós biológia szempontjából.
Betegségek és betegségek
A reteszelés és kulcsfontosságú elv nemcsak a természetes testfolyamatok, hanem az emberi vagy állati test kóros folyamatainak szempontjából is döntő fontosságú. Egyrészről, a drogokban és más anyagokban levő bizonyos anyagok a zár és a kulcs elve szerint blokkolják az egyes receptorokat. Például a morfin kikapcsolja a köhögési késztetést, mert aktív összetevői pontosan kötődnek az idegrendszer sejtjeihez, amelyek felelősek a köhögésért.
Ezenkívül az anyag ugyanúgy fájdalomcsillapító hatással rendelkezik, és főleg az agykéregben kötődik a fájdalom receptorokhoz, a reteszelés és kulcs elv alapján. A kötés miatt a fájdalomösztönzők már nem kerülnek továbbadásra. Tehát bár az elméletileg fájdalmas ingerek továbbra is megérkeznek, ezek már nem kerülnek feldolgozásra, és már nem érik el a tudatot. Az orvostudomány ezt az elvet alkalmazza akut és krónikus fájdalomú betegek, például rákos betegek kezelésére.
Másrészt az idegsejtek blokkolása a reteszelés és a kulcs elv szerint szintén megszakíthatja vagy lekapcsolhatja a releváns testfolyamatokat, és így negatív hatással lehet a beteg egészségére.
A zárolás és kulcseleme ugyanolyan kóros a vírusokkal kapcsolatban. Ezeknek az organizmusoknak vannak bizonyos komplementer struktúrái, amelyeket dokkolóhelyeknek is neveznek. A vírus dokkolópontja lehetővé teszi a megfelelő gazdaszervezet megfertőzését.
A kesztyűs kéz elve orvosi szempontból is releváns az orvosi diagnosztika területén. A diagnosztikai módszerek, például az egyes szövetek tipizálása egy biopszia részeként, a fertőzések diagnosztizálása és a DNS kimutatása vagy a vércsoport diagnosztizálása alapvetően az elv alapján történő kimutatáson alapulnak.
Ezen túlmenően számos anyagcsere-betegség a kesztyűs kéz elvének rendellenességén alapszik. Ez vonatkozik például a diabetes mellitus formájára, ahol teljes inzulinrezisztencia van. Az inzulinrezisztencia esetén a "kézi" inzulin már nem illeszkedik a "kesztyűs" inzulinreceptorba. A sejtreceptorok már nem reagálnak megfelelően az inzulinra, és a cukor abszorpciója az egyes sejtekben csak elégtelen mértékben megy végbe.
Ezen kapcsolatok mellett az indukált illeszkedés fogalma fontos szerepet játszik a mindennapi orvosi gyakorlatban is, például oltások, valamint allergiák esetén.
