مبدأ القفل والمفتاح

ال مبدأ القفل والمفتاح يصف نظامًا من الهياكل التكميلية التي تتشابك مثل مفتاح في قفل وتطلق عمليات معينة للجسم مع هذا التكوين المعقد. المبدأ يسمى أيضا مبدأ اليد في القفاز أو مفهوم الملاءمة المستحثة يشير ويلعب دورًا في جميع مجمعات ركيزة المستقبلات. هذا المبدأ حاسم أيضًا في العمليات المرضية مثل العدوى بالفيروسات.

ما هو مبدأ القفل والمفتاح؟

يصف مبدأ قفل المفاتيح نظامًا من الهياكل التكميلية التي تتشابك مثل مفتاح في القفل وتطلق عمليات معينة للجسم مع هذا التكوين المعقد. المبدأ حاسم على سبيل المثال أيضًا للعمليات المرضية مثل العدوى بالفيروسات.

مع هياكله ، يتناسب المفتاح مع القفل المرتبط بدقة بالغة. بمجرد أن ينقطع الشق ، لا يفتح الباب. في هذا السياق ، نتحدث أيضًا عن دقة الملاءمة. تمامًا كما يتم تثبيت المفتاح في القفل ، فإن العديد من الرسل البيولوجي يتناسب تمامًا مع هياكل المستقبلات المخصصة لهم.

يرتبط ما يسمى بمبدأ القفل والمفتاح في علم الأحياء في سياق أكبر بهيكلين أو أكثر من الهياكل التكميلية ذات التوافق المكاني مع بعضها البعض. تتوافق دقة التوافق مع التفاعلات الكيميائية الحيوية.

تم وصف مبدأ القفل والمفتاح لأول مرة في عام 1894 من قبل إميل فيشر ، الذي وصف في ذلك الوقت ارتباطًا افتراضيًا بالإنزيمات والركائز. في علم الأحياء والكيمياء الحيوية ، ينتج عن الرابطة التفاعلية بين رابط الضيف ومضيف المستقبل معقدًا له قوة ارتباط معينة ، والتي تُعرف أيضًا باسم التقارب. بدلاً من مبدأ القفل الرئيسي ، يُشار إلى هذه العلاقات الآن أيضًا باسم مفهوم الملاءمة المستحث أو مبدأ اليد في القفاز.

في معظم الحالات ، تكون روابط الضيف فعالة فقط في التكوين المعقد من خلال أجزاء معينة من هيكلها العام. في هذه الحالة ، تكون هياكلها المتبقية غير ذات صلة وظيفيًا بالتكوين المعقد والتأثيرات التي تثيرها.

الوظيفة والمهمة

يلعب مبدأ القفل الرئيسي دورًا في الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء في سياقات مختلفة تمامًا. في الكيمياء الحيوية ، تطلق أجهزة الإرسال والمعدِّلات عمليات كيميائية حيوية من خلال الارتباط بمستقبل يمكن محاكاته أو منعه بواسطة مواد طبية أو عقاقير. يلعب مبدأ القفل والمفتاح دورًا أساسيًا لمثل هذه الروابط.

من ناحية أخرى ، يوجد في علم الغدد الصماء تفاعل بين مستقبلات الهرمونات والهرمونات الفردية ، مما يؤدي إلى تشغيل سلاسل الإشارات وإعادة التأثير على وظيفة الخلية. مبدأ قفل المفاتيح مناسب أيضًا في هذا السياق. الأمر نفسه ينطبق على مجال الأنزيمات ، حيث تسهل الإنزيمات التفاعلات الكيميائية الحيوية.

تحدث هذه العملية عن طريق الجمع بين المواد المتفاعلة الحيوية. تسمح الإنزيمات لمواد فعالة بتكوين مركب وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. نتيجة لربط الركيزة ، يواجه الإنزيم تغييرات هيكلية تزيد أو تتيح فعاليته كمحفز على ركائز معينة.

مبدأ القفل والمفتاح له صلة أيضًا بعلم المناعة. في هذه المنطقة ، تلعب الهياكل التكميلية معًا على الحدود بين خلايا التعرف على المستضد وخلايا تقديم المستضد. هذا التفاعل المعقد القائم على مبدأ قفل المفتاح هو شرط أساسي لاكتشاف مستضد محدد.

بالإضافة إلى ذلك ، يلعب مبدأ القفل والمفتاح دورًا أساسيًا للخلايا في تجمعات الخلايا مثل الأنسجة أو الأعضاء. تم تجهيز هذه الخلايا بهياكل وهياكلها المضادة التكميلية على سطح الخلية. يتيح نظام القفل والقفل التكميلي هذا التواصل بين خلايا الأنسجة ويساهم في التماسك الهيكلي والوظيفي.

تتواصل الخلايا المناعية أيضًا باستخدام الجهاز التكميلي الموصوف. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد الخلايا المناعية المنتشرة على هياكل سطحية خاصة حتى تتمكن من الانتقال من مكان إلى آخر والعودة إلى نقطة البداية.

تنتقل الحيوانات المنوية إلى البويضة باستخدام مبدأ مماثل. يسمح مبدأ القفل والمفتاح لهم بالعثور على البروتينات السكرية على سطح البيضة ، والتي تسمح لهم باختراق الخلية. وبالتالي ، يلعب المبدأ دورًا حاسمًا في التكاثر البشري على نطاق أوسع وهو وثيق الصلة بالبيولوجيا التطورية.

الامراض والاعتلالات

يعد مبدأ القفل والمفتاح أمرًا بالغ الأهمية ليس فقط لعمليات الجسم الطبيعية ، ولكن أيضًا للعمليات المرضية في جسم الإنسان أو جسم الحيوان. من ناحية أخرى ، تحجب بعض المواد الموجودة في الأدوية والمواد الأخرى المستقبلات الفردية وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. على سبيل المثال ، يوقف المورفين الرغبة في السعال لأن مكوناته النشطة ترتبط بدقة بخلايا الجهاز العصبي المسؤولة عن الرغبة في السعال.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المادة لها تأثير مسكن للألم بنفس الطريقة وترتبط بمستقبلات الألم بشكل رئيسي في القشرة الدماغية وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. بسبب الرابطة ، لم تعد منبهات الألم تنتقل. لذلك على الرغم من استمرار تلقي المنبهات المؤلمة نظريًا ، إلا أنها لم تعد تُعالج ولم تعد تصل إلى الوعي. يستخدم الطب هذا المبدأ في علاج المرضى الذين يعانون من الآلام الحادة والمزمنة ، مثل مرضى السرطان.

من ناحية أخرى ، فإن الحصار المفروض على الخلايا العصبية وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح يمكن أيضًا أن يعطل أو يوقف عمليات الجسم ذات الصلة وبالتالي يكون له آثار سلبية على صحة المريض.

يعتبر مبدأ القفل والمفتاح مرضيًا تمامًا فيما يتعلق بالفيروسات. تحتوي هذه الكائنات على بعض الهياكل التكميلية ، والتي تُعرف أيضًا باسم مواقع الالتحام. تمكّن نقطة الالتحام للفيروس من إصابة المضيف المعني.

يعتبر مبدأ اليد في القفاز أيضًا ذا صلة طبية في التشخيص الطبي. تعتمد طرق التشخيص ، مثل تصنيف الأنسجة الفردية كجزء من الخزعة ، وتشخيص العدوى وكشف الحمض النووي أو تشخيص فصيلة الدم أساسًا على الكشف عن طريق المبدأ.

بالإضافة إلى ذلك ، تستند العديد من أمراض التمثيل الغذائي إلى اضطراب في مبدأ اليد في القفاز. وهذا ينطبق ، على سبيل المثال ، على شكل داء السكري ، حيث توجد مقاومة كاملة للأنسولين. في حالة مقاومة الأنسولين ، لم يعد الأنسولين "اليدوي" يلائم مستقبل الأنسولين "القفاز". لم تعد مستقبلات الخلايا تستجيب بشكل كافٍ للأنسولين وامتصاص السكر في الخلايا الفردية يحدث فقط بدرجة غير كافية.

بالإضافة إلى هذه العلاقات ، يلعب مفهوم الملاءمة المستحثة دورًا مهمًا في الممارسة الطبية اليومية ، على سبيل المثال في التطعيمات ، ولكن أيضًا للحساسية.