Genetik

Schlüssel-Schloss-Prinzip

Durch das Schlüssel Schloss Prinzip ist die Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes möglich. Aber wie funktioniert das Prinzip und wo kommt es vor? Das erfährst du in diesem Beitrag!%Du möchtest das Thema noch schneller verstehen? Dann schau dir unser Video dazu an!

Inhaltsübersicht

Schlüssel Schloss Prinzip einfach erklärt

Beim Schlüssel Schloss Prinzip (oft auch: Schlüssel-Schloss-Prinzip) gibt es ein „Schloss“, in das meist nur ein „Schlüssel“ passt. Damit sind jeweils Moleküle gemeint. Es können auch mehrere „Schlüssel“ in ein „Schloss“ passen. Das ist der Fall, wenn mehrere Moleküle („Schlüssel“) eine komplementäre (ergänzende) Struktur zu einem anderen Molekül („Schloss“) haben.

Beim Schlüssel Schloss Prinzip verbinden sich also mindestens zwei Moleküle miteinander. Das Schlüssel Schloss Prinzip ist sehr wichtig, weil viele Moleküle erst ihrer Funktion nachgehen können, wenn sie sich mit ihrem passenden Gegenstück verbunden haben.

Du hast vom Schlüssel Schloss Prinzip wahrscheinlich meistens im Zusammenhang mit Enzymen  gehört. Durch das Schlüssel Schloss Prinzip kann sich ein Enzym-Substrat-Komplex bilden. 

Definition

Das Schlüssel Schloss Prinzip beschreibt die Passgenauigkeit zweier oder mehrerer komplementärer (ergänzender) molekularer Strukturen.

Schlüssel Schloss Prinzip Enzyme

Für deine Haustür benötigst du einen bestimmten Schlüssel. Bei der Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes ist das genauso. Ein Substrat bindet an das aktive Zentrum eines Enzyms. In das aktive Zentrum des Enzyms passen aber nur ganz bestimmte Substrate. Deshalb bezeichnest du das Enzym auch als substratspezifisch. Aber wie erkennt das Enzym das passende Substrat?

%<img class="alignnone  wp-image-104411" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/schlüsselschlossenzyme-300x111.png" alt="" width="405" height="150" /> %Beschriftung: Schlüssel Schloss Prinzip bei Enzymen %alt.Text: Schlüssel-Schloss-Prinzip Enzyme, Enzyme Schlüssel Schloss Prinzip, Schlüssel und Schloss, Schlüssel Schloss Prinzip Bio, Schloss und Schlüssel %@animation: Bitte Formen und Farben abändern und am besten noch einmal das Enzym "leer" , also ohne Substrat, zeigen

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Schlüssel Schloss Prinzip bei Enzymen

Das kannst du anhand des Schlüssel Schloss Prinzips erklären. Das Enzym ist dabei dein Schloss und das Substrat dein Schlüssel. Das aktive Zentrum des Enzyms hat eine bestimmte molekulare Struktur. Es kann nur das Substrat an das Enzym binden, welches die komplementäre molekulare Struktur zum aktiven Zentrum hat. Das bedeutet, das Substrat muss genau die gegenteilige Form zum aktiven Zentrum des Enzyms haben.

Nur dann kann das Substrat an das Enzym binden. Dadurch setzt das Enzym dann das Substrat um und katalysiert (beschleunigt) eine bestimmte Reaktion. Da das Enzym nur eine bestimmte Reaktion katalysiert, nennst du es auch wirkungsspezifisch. Somit entstehen ein oder mehrere Produkte. Du siehst, dass das Enzym erst seiner Funktion als Katalysator nachgehen kann, wenn das passende Substrat an sein aktives Zentrum gebunden hat. 

%<img class="alignnone size-medium wp-image-104749" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/enzymsubstratssp-1-300x225.png" alt="" width="300" height="225" /> %@animation: Mit diesem Bild bitte an dem oberen anknüpfen also unter das Enzym mit dem blauen Substrat (vom oberen Bild) dann vielleicht noch einen Pfeil machen und dann noch zeigen, wie die Produkte entstehen (also hier ganz rechts); dementsprechend auch bitte die selben abgeänderten Formen und Farben verwenden wie im oberen Bild

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Schlüssel-Schloss-Prinzip bei Enzymen
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Enzymhemmung durch Schlüssel Schloss Prinzip

Nicht nur Substrate können an das Enzym binden, sondern auch Hemmstoffe (Inhibitoren). Dabei gibt es zwei Arten: den kompetitiven Hemmstoff und den allosterischen Hemmstoff.

Der kompetitive Hemmstoff bindet an das aktive Zentrum und der allosterische Hemmstoff an das allosterische Zentrum eines Enzyms. Das allosterische Zentrum ist, neben dem aktiven Zentrum, ein weiteres Zentrum am Enzym. Der kompetitive Inhibitor hat also auch die komplementäre Struktur zum aktiven Zentrum des Enzyms. Deshalb kann er an das aktive Zentrum des Enzyms binden.

Der allosterische Hemmstoff besitzt die komplementäre Form zum allosterischen Zentrum des Enzyms. Auf diese zwei unterschiedlichen Arten kann das Enzym gehemmt werden. %Du möchtest wissen, wie die allosterische Hemmung funktioniert? Dann schau dir unser Video dazu an! %Thumbnail allosterische Hemmung

Induced-Fit-Modell

Manchmal passen Enzyme die Form ihres aktiven Zentrums an das Substrat an. Dabei bindet das Substrat an das aktive Zentrum, obwohl die Formen noch gar nicht zusammenpassen. Erst nach der Bindung des Substrats nimmt das aktive Zentrum des Enzyms die komplementäre Struktur zum Substrat an. Dieser Prozess läuft nach einem Modell ab, das du Induced-Fit-Modell nennst.

%<img class="alignnone  wp-image-104584" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/induced-fit-modell-300x91.png" alt="" width="362" height="110" /> %Beschriftung: Induced-Fit-Modell. %alt.Text: Schlüssel Schloss Prinzip, Schlüssel Schloss Prinzip Enzyme, Schloss und Schlüssel %@animation: Bitte wieder Formen und Farben ändern

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Induced-Fit-Modell

Schlüssel Schloss Prinzip Beispiel

Damit du weißt, wo das Schlüssel Schloss Prinzip neben Enzymen noch vorkommt, schauen wir uns am besten ein Beispiel an. 

%<img class="alignnone size-medium wp-image-104497" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/02/antigenantikörper-300x206.png" alt="" width="300" height="206" /> %Beschriftung: Schlüssel Schloss Prinzip am Beispiel von Antikörpern. %alt.Text: Schlüssel-Schloss-Prinzip, Schlüssel Schloss Prinzip Bio, Schloss und Schlüssel, Schlüssel und Schloss. %@animation: bitte wieder andere Formen und Farben verwenden; am besten Formen, die man besser auseinander halten kann als in diesem Bild (Viereck und Kreis o.ä.)

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Schlüssel Schloss Prinzip am Beispiel von Antikörpern

Antikörper bewahren dich vor Krankheiten, indem sie fremde Moleküle binden. Die fremden Moleküle nennst du Antigene. Antikörper binden die Antigene an ihre Antigenbindungsstelle. Die Antigenbindungsstelle ist spezifisch für gewisse Antigene. Auch hier passen also nur bestimmte  Antigene auf einen Antikörper. Für eine Bindung muss die molekulare Struktur des Antigens komplementär zur molekularen Struktur des Antikörpers sein. Deshalb kannst du den Antikörper als Schloss und das Antigen als Schlüssel bezeichnen.

Durch die Bindung des Antigens an den Antikörper verändert sich die Struktur des Antigens. Deswegen können die Antigene nicht mehr an deine Körperzellen andocken und ihre schädliche Funktion nicht mehr ausüben. Deine Antikörper schützen dich somit vor vielen Krankheiten wie zum Beispiel vor einer Infektion durch Viren.

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