Il Blocco e principio chiave descrive un sistema di strutture complementari che si incastrano come una chiave in una serratura e attivano determinati processi corporei con questa complessa formazione. Il principio è anche chiamato Principio mano nel guanto o Concetto di adattamento indotto denota e svolge un ruolo per tutti i complessi recettore-substrato. Il principio è decisivo anche per processi patologici come le infezioni da virus.
Qual è il principio della serratura e della chiave?
Con le sue strutture, una chiave si inserisce con estrema precisione nella relativa serratura. Non appena si rompe un polo, la porta non si apre più. In questo contesto, stiamo anche parlando di precisione di adattamento. Proprio come la chiave si inserisce nella serratura, molti messaggeri biologici si adattano esattamente alle strutture dei recettori a loro destinati.
Il cosiddetto principio della biologia lock-and-key si riferisce in un contesto più ampio a due o più strutture complementari con un adattamento spaziale l'una all'altra. Questa precisione di adattamento va di pari passo con le reazioni biochimiche.
Il principio della serratura e della chiave fu descritto per la prima volta nel 1894 da Emil Fischer, che all'epoca descrisse un ipotetico legame di enzimi e substrati. In biologia e biochimica, il legame interattivo tra il ligando ospite e il recettore ospite si traduce in un complesso con una certa forza di legame, nota anche come affinità. Invece del principio del blocco della chiave, queste relazioni vengono ora chiamate anche il concetto di adattamento indotto o il principio della mano nel guanto.
Nella maggior parte dei casi, i ligandi ospiti sono efficaci solo nella formazione complessa attraverso alcune parti della loro struttura complessiva. In questo caso, le loro strutture rimanenti sono funzionalmente irrilevanti per la complessa formazione e gli effetti che provoca.
Funzione e compito
Il principio del blocco dei tasti gioca un ruolo in biochimica e biologia in contesti completamente diversi. In biochimica, trasmettitori e modulatori attivano processi biochimici legandosi a un recettore, che può essere simulato o bloccato da sostanze medicinali o farmaci. Il principio lock-and-key gioca un ruolo essenziale per tali obbligazioni.
In endocrinologia, invece, c'è un'interazione tra recettori ormonali e singoli ormoni, che innesca catene di segnali e ri-influenza la funzione della cellula. Anche il principio della serratura a chiave è rilevante in questo contesto. Lo stesso vale per il campo dell'enzimologia, all'interno del quale gli enzimi facilitano le reazioni biochimiche.
Questo processo avviene riunendo reagenti biogenici. Gli enzimi consentono a due principi attivi di formare un complesso secondo il principio di blocco e chiave. Legandosi al substrato, l'enzima subisce cambiamenti strutturali che aumentano o consentono la sua efficacia come catalizzatore su determinati substrati.
Il principio lock-and-key è rilevante anche in immunologia. All'interno di quest'area, le strutture del complemento giocano insieme al confine tra le cellule che riconoscono l'antigene e le cellule che presentano l'antigene. Questa complessa interazione basata sul principio del blocco dei tasti è un prerequisito per il rilevamento di antigeni specifici.
Inoltre, il principio di blocco e chiave gioca un ruolo essenziale per le cellule negli aggregati cellulari come i tessuti o gli organi. Queste cellule sono dotate di strutture e delle loro contro-strutture complementari sulla superficie cellulare. Questo sistema complementare lock-and-lock consente la comunicazione tra le cellule di un tessuto e contribuisce alla coesione strutturale e funzionale.
Le cellule immunitarie comunicano anche utilizzando il sistema complementare descritto. Inoltre, le cellule immunitarie circolanti si basano su speciali strutture superficiali in modo che possano spostarsi da un luogo all'altro e trovare la strada per tornare al punto di partenza.
Lo sperma si sposta sull'uovo usando un principio simile. Il principio di blocco e chiave consente loro di trovare glicoproteine sulla superficie dell'uovo, che consentono loro di penetrare nella cellula. Il principio gioca quindi un ruolo decisivo per la riproduzione umana su scala più ampia ed è rilevante per la biologia evolutiva.
Malattie e disturbi
Il principio di blocco e chiave è cruciale non solo per i processi naturali del corpo, ma anche per i processi patologici nel corpo umano o animale. Da un lato, alcune sostanze nei farmaci e altre sostanze bloccano i recettori individuali secondo il principio della serratura e della chiave. La morfina, ad esempio, spegne la voglia di tossire perché i suoi principi attivi si legano proprio alle cellule del sistema nervoso responsabili della voglia di tossire.
Inoltre, la sostanza ha allo stesso modo un effetto antidolorifico e si lega ai recettori del dolore principalmente nella corteccia cerebrale secondo il principio di blocco e chiave. A causa del legame, gli stimoli dolorosi non vengono più trasmessi. Quindi, sebbene gli stimoli teoricamente dolorosi vengano ancora ricevuti, non vengono più elaborati e non raggiungono più la coscienza. La medicina fa uso di questo principio per trattare i pazienti con dolore acuto e cronico, come i malati di cancro.
D'altra parte, il blocco delle cellule nervose secondo il principio di blocco e chiave può anche interrompere o disattivare i processi corporei rilevanti e quindi avere effetti negativi sulla salute del paziente.
Il principio della serratura e della chiave è altrettanto patologico in relazione ai virus. Questi organismi hanno alcune strutture complementari, note anche come siti di attracco. Il punto di aggancio di un virus gli consente di infettare il rispettivo host.
Il principio del "hand-in-glove" è di rilevanza medica anche nell'ambito della diagnostica medica. Metodi diagnostici come la tipizzazione dei singoli tessuti nell'ambito di una biopsia, la diagnosi di infezioni e la rilevazione del DNA o la diagnosi del gruppo sanguigno si basano essenzialmente sulla rilevazione per mezzo del principio.
Inoltre, molte malattie metaboliche si basano su un disturbo del principio della mano nella mano. Ciò vale, ad esempio, per la forma del diabete mellito, in cui c'è una completa resistenza all'insulina. In caso di insulino-resistenza, l'insulina "mano" non si adatta più al recettore dell'insulina "guanto". I recettori cellulari non rispondono più adeguatamente all'insulina e l'assorbimento dello zucchero nelle singole cellule avviene solo in misura inadeguata.
Oltre a queste relazioni, il concetto di adattamento indotto gioca un ruolo importante nella pratica medica quotidiana, ad esempio per le vaccinazioni, ma anche per le allergie.
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