Lukko ja avainperiaate kuvaa kuvaa komplementaaristen rakenteiden järjestelmän, joka lukittuu kuin avain lukossa ja laukaisee tietyt vartaloprosessit tällä monimutkaisella muodostelmalla. Periaatetta kutsutaan myös Käsi-käsineessä -periaate tai Induktoitu sopivuus tarkoittaa kaikkia reseptori-substraattikomplekseja ja pelaa sitä. Periaate on ratkaiseva myös patologisissa prosesseissa, kuten virustartunnissa.
Mikä on lukko ja avain -periaate?
Rakenteillaan avain sopii siihen liittyvään lukkoon äärimmäisen tarkkuudella. Heti kun piikki on katkennut, ovi ei enää aukea. Tässä yhteydessä puhutaan myös sopivuuden tarkkuudesta. Aivan kuten avain mahtuu lukkoon, monet biologiset lähettiläät sopivat täsmälleen heille tarkoitettujen reseptoreiden rakenteisiin.
Biologian ns. Lukitus ja avain -periaate liittyy laajemmassa yhteydessä kahteen tai useampaan komplementaariseen rakenteeseen, joiden tilallinen tila sopii toisiinsa. Tämä sopivuustarkkuus kulkee käsi kädessä biokemiallisten reaktioiden kanssa.
Lukon ja avaimen periaate kuvaa ensimmäisen kerran vuonna 1894 Emil Fischer, joka tuolloin kuvaili entsyymien ja substraattien hypoteettista sitoutumista. Biologiassa ja biokemiassa vierasligandin ja reseptori-isäntän välinen vuorovaikutteinen sidos johtaa kompleksiin, jolla on tietty sidoslujuus, joka tunnetaan myös affiniteettina. Näppäinlukko-periaatteen sijasta näitä suhteita kutsutaan nyt myös indusoidun sovituksen käsitteeksi tai käsine-käsineen -periaatteeksi.
Useimmissa tapauksissa vierasligandit ovat tehokkaita vain kompleksin muodostumisessa niiden rakenteen tiettyjen osien kautta. Tässä tapauksessa niiden jäljellä olevat rakenteet eivät ole toiminnallisesti merkityksellisiä kompleksin muodostumiselle ja sen aiheuttamille vaikutuksille.
Toiminto ja tehtävä
Näppäinlukitusperiaatteella on rooli biokemiassa ja biologiassa täysin erilaisissa yhteyksissä. Biokemiassa lähettimet ja modulaattorit laukaisevat biokemialliset prosessit sitoutumalla reseptoriin, jota lääkeaineet tai lääkkeet voivat simuloida tai estää. Lukko-ja-avain -periaatteella on olennainen rooli tällaisissa joukkovelkakirjoissa.
Endokrinologiassa sitä vastoin hormonireseptoreiden ja yksittäisten hormonien välillä on vuorovaikutus, joka laukaisee signaaliketjut ja vaikuttaa uudelleen solun toimintaan. Avainlukon periaate on myös merkityksellinen tässä yhteydessä. Sama pätee entsymologian kenttään, jossa entsyymit helpottavat biokemiallisia reaktioita.
Tämä prosessi tapahtuu yhdistämällä biogeeniset reagenssit. Entsyymit sallivat kahden vaikuttavan aineen muodostaa kompleksin lukitus- ja avainperiaatteen mukaisesti. Sitoutumalla substraattiin entsyymi käy läpi rakenteellisia muutoksia, jotka lisäävät tai mahdollistavat sen tehokkuuden katalysaattorina tietyillä substraateilla.
Lukko-ja-avain -periaate on merkityksellinen myös immunologiassa. Tällä alueella komplementaariset rakenteet pelaavat yhdessä antigeeniä tunnistavien ja antigeeniä esittelevien solujen välisellä rajalla. Tämä monimutkainen näppäinlukkoon perustuva vuorovaikutus on edellytys spesifiselle antigeenin havaitsemiselle.
Lisäksi lukitus- ja avainperiaatteella on olennainen rooli soluille soluaggregaateissa, kuten kudoksissa tai elimissä. Nämä solut on varustettu rakenteilla ja niiden komplementaarisilla vastarakenteilla solun pinnalla. Tämä lukittava ja lukittava komplementaarinen järjestelmä mahdollistaa kommunikoinnin kudoksen solujen välillä ja myötävaikuttaa rakenteelliseen ja toiminnalliseen koheesioon.
Immuunisolut kommunikoivat myös käyttämällä kuvattua komplementaarista järjestelmää. Lisäksi kiertävät immuunisolut luottavat erityisiin pintarakenteisiin, jotta ne pääsevät paikasta toiseen ja löytävät tiensä takaisin lähtöpisteeseen.
Siittiö siirretään munaan samanlaisella periaatteella. Lukon ja avaimen periaate antaa heidän löytää munan pinnalta glykoproteiineja, joiden avulla ne voivat tunkeutua soluun. Periaatteella on siis ratkaiseva merkitys ihmisen lisääntymiselle laajemmassa mittakaavassa ja se on merkityksellinen evoluutiobiologian kannalta.
Sairaudet ja vaivat
Lukitus ja avainperiaate on ratkaisevan tärkeä paitsi luonnollisille kehon prosesseille myös ihmisten tai eläinten kehon patologisille prosesseille. Toisaalta tietyt lääkkeissä olevat aineet ja muut aineet estävät yksittäisiä reseptoreita lukitus- ja avainperiaatteen mukaisesti. Esimerkiksi morfiini sulkee yskänhalua, koska sen aktiiviset aineosat sitoutuvat tarkalleen hermostosysteemin soluihin, jotka vastaavat yskähaudoista.
Lisäksi aineella on samalla tavalla kipua lievittävä vaikutus ja se sitoutuu pääasiassa aivokuoren kivunreseptoreihin lukon ja avaimen periaatteen mukaisesti. Sidoksen takia kipuärsykkeitä ei enää välitetä. Joten vaikka teoreettisesti kivulias ärsykkeitä vastaanotetaan edelleen, niitä ei enää käsitellä eikä ne pääse enää tietoisuuteen. Lääketiede hyödyntää tätä periaatetta akuutin ja kroonisen kivun, kuten syöpäpotilaiden, hoidossa.
Toisaalta, hermosolujen lukitus lukitus- ja avainperiaatteen mukaisesti voi myös häiritä tai sammuttaa asiaankuuluvat kehon prosessit ja siten vaikuttaa negatiivisesti potilaan terveyteen.
Lukko ja avain -periaate on aivan yhtä patologinen virusten yhteydessä. Näillä organismeilla on tiettyjä komplementaarisia rakenteita, joita kutsutaan myös telakointikohdiksi. Viruksen telakointipiste mahdollistaa sen, että se tartuttaa vastaavan isännän.
Käsihansikka-periaatteella on myös lääketieteellistä merkitystä lääketieteellisessä diagnostiikassa. Diagnostiset menetelmät, kuten yksittäisten kudosten tyypitys osana biopsiaa, infektioiden diagnosointi ja DNA: n havaitseminen tai veriryhmädiagnoosit, perustuvat pääosin havaitsemiseen periaatteen avulla.
Lisäksi monet aineenvaihduntataudit perustuvat käsine-käsine-periaatteen häiriöön. Tämä koskee esimerkiksi diabetes mellituksen muotoa, jossa insuliiniresistenssi on täydellinen. Insuliiniresistenssin tapauksessa "käsin" -insuliini ei enää sovi "hansikkaan" -insuliinireseptoriin. Solureseptorit eivät enää reagoi riittävästi insuliiniin ja sokerin imeytyminen yksittäisiin soluihin tapahtuu vain riittämättömässä määrin.
Näiden suhteiden lisäksi indusoidulla sopivuudella on tärkeä merkitys jokapäiväisessä lääketieteellisessä käytännössä, esimerkiksi rokotuksiin, mutta myös allergioihin.
