يصف مبدأ القفل والمفتاح نظامًا من الهياكل التكميلية التي تتشابك مثل مفتاح في القفل وتطلق عمليات معينة للجسم مع هذا التكوين المعقد. يُعرف المبدأ أيضًا باسم مبدأ اليد في القفاز أو مفهوم الملاءمة المستحثة ويلعب دورًا لجميع مجمعات ركيزة المستقبلات. هذا المبدأ مهم أيضًا للعمليات المرضية مثل العدوى الفيروسات.
ما هو مبدأ القفل والمفتاح؟
يصف مبدأ القفل والمفتاح نظامًا من الهياكل التكميلية التي تتشابك مثل مفتاح في القفل وتطلق عمليات معينة للجسم مع هذا التكوين المعقد. المبدأ حاسم أيضًا ، على سبيل المثال ، للعمليات المرضية مثل العدوى الفيروسات. يتناسب المفتاح مع هياكله بدقة متناهية مع القفل المقابل. بمجرد قطع أحد الشق ، لا يفتح الباب بعد ذلك. في هذا السياق ، نحن أيضًا حديث حول دقة الملاءمة. تمامًا كما يتم تثبيت المفتاح في القفل ، فإن العديد من مواد الإرسال البيولوجية تتناسب تمامًا مع هياكل المستقبلات المتوفرة لها. في السياق الأكبر ، يشير ما يسمى بمبدأ القفل والمفتاح في علم الأحياء إلى هيكلين أو أكثر من الهياكل التكميلية ذات التوافق المكاني مع بعضها البعض. يرتبط هذا التوافق بتفاعلات كيميائية حيوية. تم وصف مبدأ القفل والمفتاح لأول مرة في عام 1894 من قبل إميل فيشر ، الذي وصف في ذلك الوقت ارتباطًا افتراضيًا بـ الانزيمات وركائز. في علم الأحياء والكيمياء الحيوية ، ينتج عن الارتباط التفاعلي بين رابط الضيف ومضيف المستقبل مجمع له ارتباط معين قوة، المعروف أيضًا باسم التقارب. بدلاً من مبدأ القفل والمفتاح ، يُشار إلى هذه العلاقات الآن أيضًا باسم مفهوم الملاءمة المستحثة أو مبدأ اليد في القفاز. في معظم الحالات ، تكون روابط الضيف فعالة في التكوين المعقد فقط من خلال أجزاء معينة من هيكلها العام. في هذه الحالة ، تكون هياكلها المتبقية غير ذات صلة وظيفيًا بالتشكيل المعقد والتأثيرات التي تثيرها.
الوظيفة والمهمة
يلعب مبدأ القفل والمفتاح دورًا في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا في سياقات مختلفة تمامًا. في الكيمياء الحيوية ، تُطلق أجهزة الإرسال والمعدِّلات ، من خلال الارتباط بمستقبل ، عمليات كيميائية حيوية يمكن محاكاتها أو منعها بواسطة المخدرات أو الأدوية. لمثل هذه الارتباطات ، يلعب مبدأ القفل والمفتاح دورًا أساسيًا. في الغدد الصماءمن ناحية أخرى ، هناك تفاعل بين مستقبلات الهرمونات والفرد هرمونات يؤدي إلى تشغيل سلاسل الإشارات وله تأثير تغذية مرتدة على وظيفة الخلية. مبدأ القفل والمفتاح مناسب أيضًا في هذا السياق. الأمر نفسه ينطبق على مجال علم الأنزيم ، الذي ضمنه الانزيمات تسهيل التفاعلات الكيميائية الحيوية. تحدث هذه العملية عن طريق الجمع بين المواد المتفاعلة الحيوية. الانزيمات وبالتالي ، تسمح لمادة فعالة بتكوين مركب وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. يخضع الإنزيم لتغييرات هيكلية بسبب ارتباط الركيزة ، مما يعزز أو يمكّن من فعاليته كمحفز على ركائز معينة. في علم المناعة ، فإن مبدأ القفل والمفتاح له نفس الأهمية. ضمن هذا المجال ، تتفاعل الهياكل التكميلية عند حدود خلايا التعرف على المستضد وعرضه. هذا التفاعل المعقد وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح هو شرط أساسي للتعرف على مستضد معين. علاوة على ذلك ، يلعب مبدأ القفل والمفتاح دورًا أساسيًا للخلايا في تجمعات الخلايا مثل الأنسجة أو الأعضاء. تم تجهيز هذه الخلايا بهياكل وبنياتها المضادة التكميلية على سطح الخلية. يتيح نظام القفل والمفتاح التكميلي هذا التواصل بين الخلايا في الأنسجة ويساهم في التماسك الوظيفي الهيكلي. تتواصل الخلايا المناعية أيضًا بمساعدة النظام التكميلي الموصوف. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد الخلايا المناعية المنتشرة على هياكل سطحية خاصة لتمكينها من الانتقال من مكان إلى آخر والعودة إلى نقطة البداية. نطفة تستخدم الخلايا مبدأ مشابهًا للانتقال إلى خلية البويضة. يتيح لهم مبدأ القفل والمفتاح العثور على البروتينات السكرية على سطح البويضة التي تسمح لهم بدخول الخلية. وبالتالي ، على نطاق أوسع ، يلعب المبدأ دورًا حاسمًا في التكاثر البشري وهو مهم في علم الأحياء التطوري.
الأمراض والعلل
ليس فقط لعمليات الجسم الطبيعية ، ولكن أيضًا للعمليات المرضية في جسم الإنسان أو الحيوان ، فإن مبدأ القفل والمفتاح أمر بالغ الأهمية. لسبب واحد ، بعض المواد في المخدرات والمواد الأخرى تحجب المستقبلات الفردية وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. مورفين، على سبيل المثال ، يوقف منبه السعال عن طريق جعل مكوناته النشطة مرتبطة بدقة بالخلايا في الجهاز العصبي مسؤول عن تحفيز السعال. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المادة لها تأثير مسكن بنفس الطريقة وترتبط بها الم المستقبلات ، خاصة في القشرة الدماغية ، وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح. نتيجة الربط ، الم المنبهات لم تعد تنتقل. لذلك على الرغم من استمرار تلقي المنبهات المؤلمة نظريًا ، إلا أنها لم تعد تتم معالجتها ولم تعد تصل إلى الوعي. يستخدم الطب هذا المبدأ في علاج المرضى المصابين بالحالات الحادة والمزمنة الم، مثل سرطان المرضى. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي حظر الخلايا العصبية وفقًا لمبدأ القفل والمفتاح إلى تعطيل أو إيقاف العمليات الجسدية ذات الصلة ، وبالتالي تظهر آثارًا سلبية على المريض. الصحية . مبدأ القفل والمفتاح مرضي بنفس القدر في سياق الفيروسات. تمتلك هذه الكائنات هياكل تكميلية معينة ، تُعرف أيضًا باسم مواقع الالتحام. إنه موقع الالتحام للفيروس الذي يمكّنه من إصابة مضيفه. يعتبر مبدأ اليد في القفاز أيضًا ذا أهمية طبية في التشخيص الطبي. الإجراءات التشخيصية مثل كتابة الأنسجة الفردية كجزء من أ خزعة، تشخيص الالتهابات وكشف الحمض النووي أو دم تعتمد تشخيصات المجموعة أساسًا على الاكتشاف باستخدام المبدأ. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد العديد من أمراض التمثيل الغذائي على اضطراب مبدأ اليد في القفاز. هذا ينطبق ، على سبيل المثال ، على شكل مرض السكري داء فيه كامل الانسولين مقاومة. في الانسولين المقاومة ، الأنسولين "اليدوي" لم يعد يلائم مستقبل الأنسولين "القفاز". مستقبلات الخلية لم تعد تستجيب بشكل كافٍ الانسولين وامتصاص السكر في الخلايا الفردية يحدث فقط إلى حد غير كاف. إلى جانب هذه الروابط ، يلعب مفهوم الملاءمة المستحثة دورًا مهمًا في الممارسة الطبية اليومية ، على سبيل المثال ، في التطعيمات ، ولكن أيضًا للحساسية.
