ความพอดี: ฟังก์ชันงานบทบาทและโรค

ทฤษฎีเหนี่ยวนำพอดีเกิดขึ้นจาก Koshland และสอดคล้องกับส่วนขยายของหลักการล็อคและกุญแจซึ่งถือว่าโครงสร้างทางกายวิภาคเข้ากันได้ดี ความพอดีหมายถึง เอนไซม์ เช่นไคเนสที่เปลี่ยนโครงสร้างเป็นเอนไซม์ลิแกนด์คอมเพล็กซ์ ในข้อบกพร่องของเอนไซม์หลักการเหนี่ยวนำให้พอดีอาจได้รับผลกระทบจากการรบกวน

เหนี่ยวนำพอดีคืออะไร?

มีความจำเพาะของผลผูกพันระหว่าง เอนไซม์ และพื้นผิว ความจำเพาะของการผูกนี้แสดงถึงหลักการล็อคและคีย์ มีรูปแบบพิเศษของหลักการล็อคและกุญแจพร้อมเหนี่ยวนำให้พอดี กระบวนการต่างๆในร่างกายทำงานตามหลักการล็อคและคีย์หรือสวมถุงมือ ตัวอย่างเช่นใช้กับข้อต่อ ข้อต่อ. ข้อต่อ หัว ประกอบเข้ากับซ็อกเก็ตข้อต่อเช่นกุญแจในตัวล็อคหรือมือในถุงมือ ประตูจะไม่เปิดจนกว่ากุญแจจะพอดีกับล็อคอย่างแม่นยำ ในบริบทเดียวกันฟังก์ชั่นบางอย่างของร่างกายจะเปิดขึ้นก็ต่อเมื่อโครงสร้างเข้ากันได้อย่างแม่นยำ รูปแบบพิเศษของหลักการล็อคกุญแจคือ Induced-fit นี่เป็นทฤษฎีสำหรับการก่อตัวของโปรตีน - ลิแกนด์คอมเพล็กซ์เช่นเอนไซม์ - สารตั้งต้นที่ซับซ้อนในบริบทของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ Daniel E. Koshland ถือเป็นคนแรกที่อธิบายทฤษฎีและตั้งสมมติฐานเป็นครั้งแรกในปี 1958 ซึ่งแตกต่างจากหลักการล็อคและคีย์ทฤษฎีเหนี่ยวนำพอดีไม่ถือว่าโครงสร้างคงที่สองแบบ ดังนั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโปรตีน - ลิแกนด์คอมเพล็กซ์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนที่เกี่ยวข้องเท่านั้นที่ควรทำให้คอมเพล็กซ์ก่อตัวได้ Koshland ถือว่าลิแกนด์และโปรตีนหรือเอนไซม์ที่ดีกว่าเป็นแบบไดนามิกและ ได้ตรัสแล้ว ของการมีปฏิสัมพันธ์ที่ชักจูงให้คู่ค้าทั้งสองฝ่ายเพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามโครงสร้าง

ฟังก์ชั่นและงาน

มีความจำเพาะของผลผูกพันระหว่าง เอนไซม์ และพื้นผิว ความจำเพาะของการผูกนี้แสดงถึงหลักการล็อคและคีย์ เอนไซม์แต่ละตัวมีแอคทีฟไซต์ จุดศูนย์กลางนี้มีรูปร่างเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์โดยมีแกนด์ในลักษณะที่เกือบจะพอดีกับรูปร่างเชิงพื้นที่ของวัสดุพิมพ์ที่มีไว้สำหรับมัน อย่างไรก็ตามในเอนไซม์หลายชนิดไซต์ที่ใช้งานอยู่นั้นมีอยู่ในรูปแบบที่น้อยกว่าที่สมบูรณ์แบบตราบเท่าที่ไม่ได้ผูกติดกับสารตั้งต้น ข้อสังเกตนี้ดูเหมือนจะขัดแย้งกับหลักการล็อคและคีย์เนื่องจากในกรณีของเอนไซม์และลิแกนด์ของพวกมันการจับคู่รูปร่างดูเหมือนจะเกิดขึ้นก่อน ดังนั้นทันทีที่เอนไซม์ยึดติดกับแกนด์ระหว่างโมเลกุล ปฏิสัมพันธ์ เกิดขึ้น เหล่านี้ ปฏิสัมพันธ์ ในระดับโมเลกุลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเอนไซม์ โครงสร้างหมายถึงความเป็นไปได้ในการจัดเรียงที่แตกต่างกันของแต่ละอะตอมของโมเลกุลซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนอย่างง่ายเกี่ยวกับแกน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเอนไซม์จึงสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของเอนไซม์ โมเลกุล และเป็นสิ่งที่ช่วยให้การสร้างสารประกอบเชิงซ้อนของเอนไซม์ - สารตั้งต้นในตอนแรก ตัวอย่างเช่นตัวเร่งปฏิกิริยา hexokinase เป็นเอนไซม์ขั้นตอนแรกของไกลโคไลซิส ทันทีที่เอนไซม์เหล่านี้พบสารตั้งต้น กลูโคสความพอดีแบบเหนี่ยวนำสามารถสังเกตได้ในความหมายของรูปแบบของ“ ความพอดีที่เกิดขึ้น” เอนไซม์เฮกโซไคเนสฟอสโฟรีเลตลิแกนด์ของมัน กลูโคส เป็นกลูโคส -6-ฟอสเฟต ด้วยการบริโภค ATP โครงสร้างของ น้ำ คล้ายกับภายในกลุ่มแอลกอฮอล์ของอะตอม C6 ที่เอนไซม์ฟอสโฟรีเลตระหว่างปฏิกิริยา เนื่องจากมีขนาดเล็ก น้ำ โมเลกุล สามารถยึดติดกับบริเวณที่ใช้งานของเอนไซม์ได้ดังนั้นจึงเกิดการไฮโดรไลซิสของ ATP อย่างไรก็ตามการเหนี่ยวนำให้พอดีช่วยให้เฮกโซไคเนสเร่งปฏิกิริยาได้ กลูโคส การแปลงที่มีความจำเพาะสูงดังนั้นการไฮโดรไลซิส ATP จึงต้องเกิดขึ้นในระดับเล็ก ๆ ดังนั้นด้วยกลไกเหนี่ยวนำให้พอดีความจำเพาะของพื้นผิวจึงเพิ่มขึ้น หลักการนี้สามารถสังเกตได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับไคเนสภายในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ Induced-fit ใช้ไม่ได้กับคอมเพล็กซ์ตัวรับลิแกนด์ทุกตัวเนื่องจากในหลาย ๆ กรณีมีข้อ จำกัด ตามธรรมชาติในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของทั้งคู่

โรคและความผิดปกติ

รบกวนเป็นหลักการเหนี่ยวนำให้พอดีกับข้อบกพร่องของเอนไซม์ที่แตกต่างกัน ใน ฟีนิลคีโตนูเรียตัวอย่างเช่นเอนไซม์ถูก จำกัด ในการทำงานหรือล้มเหลวโดยสิ้นเชิง ซึ่งมักเกิดจากความบกพร่องทางพันธุกรรม ใน ฟีนิลคีโตนูเรียเอนไซม์ฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซิเลสมีข้อบกพร่อง ฟีนิลอะลานีนจะไม่เปลี่ยนเป็นไทโรซีนอีกต่อไปและสะสมตามนั้นมีการผลิตสารพิษต่อเซลล์ประสาทเพื่อให้นอกเหนือไปจากจิต การหน่วงเหนี่ยวผู้ป่วยมีแนวโน้มที่จะชัก ข้อบกพร่องของเอนไซม์มักจะถูกกำหนดโดยพันธุกรรมและเกิดจากลำดับกรดอะมิโนที่มีรหัสบกพร่องในดีเอ็นเอ โรคเมตาบอลิกที่เกิดจากความบกพร่องของเอนไซม์และหลักการเหนี่ยวนำที่ถูกรบกวนดังกล่าวเรียกว่าเอนไซม์ ไพรู มีข้อบกพร่องของไคเนสตัวอย่างเช่นในการเข้ารหัส PKLR ที่บกพร่อง ยีน. นี้ ยีน อยู่บนยีนโลคัส 1q22 ของโครโมโซม 1 การกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันนั้นทราบจากอัลลีล PKLR ของ ไพรู ไคเนสซึ่งแสดงเป็นข้อบกพร่องในรูปแบบ R โรคของเธอเรียกว่าไกลโคเจนประเภท VI และอยู่ในกลุ่มของโรคที่เก็บไกลโคเจน มันเป็นความผิดปกติของการเผาผลาญที่สืบทอดโดย autosomal recessive หรือ X-linked เนื่องจากความบกพร่องของเอนไซม์ อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นสาเหตุอยู่ในข้อบกพร่องของเอนไซม์ต่างๆของระบบฟอสโฟรีเลสไคเนสภายใน ตับ และกล้ามเนื้อ ที่รู้จักกันในบริบทนี้คือตัวอย่างเช่นข้อบกพร่องฟอสโฟรีเลส - บี - ไคเนสที่เชื่อมโยงกับ X ในไฟล์ ตับความบกพร่องของตับ phosphorylase ของการสืบทอด autosomal recessive และความล้มเหลวรวมของ phosphorylase-b-kinase ภายในตับและกล้ามเนื้อ ในบริบทของ ตับ phosphorylase การกลายพันธุ์เชิงสาเหตุได้รับการแปลเป็นภาษา PYGL ยีน และตั้งอยู่ที่โครโมโซม 14q21 ถึง q22 การขาด phosphorylase ของกล้ามเนื้อตับและกล้ามเนื้อร่วมกับการกลายพันธุ์ในยีน PHKB ที่ locus 16q12-q13 มีการระบุการกลายพันธุ์ที่เป็นสาเหตุในยีน PHKA2 ที่ locus Xp22.2-p22.1 สำหรับข้อบกพร่องไคเนส X-linked liver phosphorylase kinase ไกลโคเจนอื่น ๆ อาจยกเลิกหรือทำให้ผลของไคเนสที่สอดคล้องกันซับซ้อนขึ้น