Ligand definiție

în biochimie, un ligand este orice moleculă sau atom care se leagă reversibil de o proteină. Un ligand poate fi un atom sau un ion individual. Poate fi, de asemenea, o moleculă mai mare și mai complexă formată din mai mulți atomi. Un ligand poate fi natural, ca o moleculă organică sau anorganică. Un ligand poate fi, de asemenea, realizat sintetic, în laborator. Acest lucru se datorează faptului că proprietățile cheie ale unui ligand se găsesc în structura sa chimică., Dacă această structură poate fi recreată în laborator, ligandul sintetic va putea interacționa în același mod în care acționează un ligand natural.

cum funcționează un Ligand

ligandul călătorește prin fluidele apoase ale unui organism, în sânge, țesuturi sau în interiorul unei celule în sine. Ligandul călătorește la întâmplare, dar odată ce concentrația este suficient de mare, un ligand va ajunge în cele din urmă la o proteină. Proteinele care primesc liganzi pot fi receptori, canale și pot fi chiar începutul unei serii complexe de proteine interconectate., Când ligandul se leagă de proteină, acesta suferă o schimbare conformațională. Aceasta înseamnă că, deși nu s-au format sau rupt legături chimice, acțiunea fizică a ligandului care se încadrează în proteină schimbă forma generală a întregii structuri. Acest lucru poate declanșa multe acțiuni. În cele mai multe cazuri, mișcarea proteinei în sine activează o altă cale chimică sau declanșează eliberarea unui alt ligand mesager, pentru a transporta mesajul către alți receptori.,

reversibilitatea legăturii dintre ligand și proteină este un aspect crucial al tuturor formelor de viață. Dacă liganzii s-ar lega ireversibil, nu ar putea servi ca mesageri, iar majoritatea proceselor biologice s-ar destrăma. Dacă liganzii ar fi schimbați, modul în care o enzimă schimbă un substrat, ligandul ar deveni altceva după interacțiune și nu ar putea fi la fel de ușor reciclat ca un mesager. Proteinele biologic active sunt active datorită formei lor., Această formă interacționează cu chimia ligandului pentru a crea o legătură stabilă între cele două molecule, care în cele din urmă se va inversa, lăsând ambele molecule la fel. Într-o reacție de substrat și enzimă, substratul este schimbat permanent.este această capacitate a ligandului, de a activa o proteină pentru o perioadă scurtă de timp și apoi de a fi reciclată, ceea ce permite controlul biologic al multor interacțiuni. Cantitatea de timp pe care un ligand o petrece atașată la receptorul său sau la proteina specifică este o funcție a afinității dintre ligand și proteină., Dacă există o afinitate ridicată, ligandul va avea tendința de a se lipi de proteină și de a-și modifica funcția mai mult timp. Dacă ligandul are o afinitate scăzută pentru proteină, va fi mai puțin probabil să se lege în primul rând și se va elibera mai repede de receptor.afinitatea unui ligand special pentru o anumită proteină este determinată în întregime de machiajul său chimic și de locul de legare al proteinei. La locul de legare, aminoacizii vor fi expuși care tind să completeze ligandul dorit. Aminoacizii se vor potrivi cu ligandul în anumite aspecte., De exemplu, ambele vor fi hidrofile sau hidrofobe. Aceasta crește atracția dintre substanțe. Aminoacizii tind să difere de ligand în ceea ce privește activitatea electrică. Dacă ligandul este încărcat pozitiv, locul de legare trebuie încărcat negativ. Aceasta creează cea mai puternică interacțiune. În acest fel, proteinele pot obține un anumit grad de specificitate pentru un ligand.

în Timp ce aceasta este baza pentru modul in care celulele pot începe să-i spun diferite molecule în afară, este, de asemenea, în inima unuia dintre un organism mai mari probleme., Multe otrăvuri și substanțe toxice sunt atât de toxice datorită capacității lor de a interfera cu procesul de legare a ligandului proteic. Fie toxina se leagă direct de proteina în sine, deoarece are o afinitate mai mare, fie toxina împiedică altfel legarea normală a unui ligand la proteina țintă. Exemple de liganzi și unele toxine competitive pot fi văzute mai jos.

Exemple de Ligand

oxigen

un ligand pe care oamenii îl ignoră adesea este oxigenul. În fluxul sanguin și țesuturile corpului, oxigenul trebuie să ajungă la toate mitocondriile din organism dacă organismul trebuie să supraviețuiască., Dar, nu este o sarcină ușoară de a obține oxigen peste tot. Dacă oxigenul a fost lăsat să difuzeze prin țesut către celule, acesta poate trece doar câteva straturi celulare groase. De aceea, toate organismele de o anumită dimensiune trebuie să conțină un fel de sistem circulator. Chiar și totuși, este greu să mutați ligandul de oxigen acolo unde este nevoie. Multe organisme folosesc proteine specializate pentru acest lucru.la om și la alte mamifere, hemoglobina este principala proteină din sânge responsabilă de transportul oxigenului. Proteina hemoglobinei se atașează mai întâi la un ligand numit heme, care are un atom de fier și poate ajuta la legarea oxigenului., Astfel, hemoglobina preia oxigenul în plămâni. Pe măsură ce se deplasează în organism, conținutul de dioxid de carbon din sânge crește. Pe măsură ce se întâmplă acest lucru, pH-ul scade, iar conformația hemoglobinei se schimbă. Aceasta forțează eliberarea ligandului, a oxigenului, care poate fi apoi absorbit de celulele care au nevoie de el.un concurent principal al oxigenului este monoxidul de carbon. Acest lucru se datorează faptului că monoxidul de carbon are o afinitate mai mare pentru hemoglobină decât oxigenul. Cu alte cuvinte, odată ce monoxidul de carbon este legat de hemoglobină, nu se va desprinde., Aceasta înseamnă că cineva expus la cantități mari de monoxid de carbon va avea în curând toată hemoglobina saturată de ligandul greșit. Corpul lor nu va avea capacitatea de a transfera oxigenul către creier și țesuturi. Chiar dacă persoana primește oxigen după aceasta, ei se pot sufoca din cauza incapacității lor de a transporta oxigenul.

dopamina

dopamina este un ligand folosit puternic în creier. Când creierul eliberează dopamina, este ca un semnal al unei plăceri care vine din succes. Cu alte cuvinte, dopamina este legată de senzația de motivație., Receptorii dopaminei din creierul dvs. sunt activate atunci când dopamina ligand este eliberată de creier. Când receptorii sunt plini de dopamină, creierul tău se simte ca și cum ai fi făcut ceva bun. Acest centru comun de recompense poate fi ușor aruncat de droguri, cum ar fi cocaina și metamfetamina.aceste medicamente, în loc să fie în concurență directă cu ligandul, sporesc efectiv eficacitatea acestuia. Ei fac acest lucru prin limitarea cantității de dopamină care poate fi reciclată. Astfel, creierul rămâne într-o stare constantă de sentiment „recompensat”., Acesta este sentimentul periculos care poate duce cu ușurință la dependența de droguri. Chiar dacă logica vă spune că medicamentele sunt rele, sentimentele produse de creierul dvs. și dopamina suplimentară se simt reale și vă spun să utilizați medicamentul mai mult.

alte utilizări Ligand

liganzii sunt utilizați în multe alte aplicații de către celule. Proteinele pe care le controlează pot varia foarte mult în funcție de tip și funcție. Unii liganzi, cum ar fi insulina, sunt folosiți pentru a semnala diverse lucruri metabolismului fiecărei celule. Un alt ligand, cum ar fi acetilcolina, este folosit de creier pentru a transfera impulsurile nervoase între nervi., În acest caz, se deschide un canal cu ligand, care permite impulsului electric să curgă în celulă și în jos pe lungimea acesteia. Această celulă va transmite apoi acetilcolina la următoarea celulă, iar semnalul va continua.unele enzime sunt controlate de liganzi de reglementare, care activează efectiv enzima. Fără ea, ei nu au forma potrivită pentru a transforma moleculele pe care operează. Cu toate acestea, atunci când ligandul este prezent, aceste enzime prind viață și funcționează corect. Mulți liganzi sunt necesari pentru controlul metabolismului și a altor procese complexe., Fiecare ligand are o anumită afinitate, care este importantă și, de asemenea, un punct în care receptorii devin saturați. Peste această limită, nici o concentrație mai mare de ligand nu va aduce o reacție mai mare.în chimia generală, un ligand se poate referi la orice moleculă legată de un metal de tranziție. Nu este cazul în biologie. În biologie, un ligand este orice moleculă care se atașează reversibil la o proteină. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în semnalizarea celulară și reglarea celulară, dar au multe alte utilizări.

test

1. Care dintre următoarele nu este un ligand?A. aer B. insulină C., Proteina bacteriană

2. Selectați true statement.
A. toți liganzii au evoluat pentru proteina lor specifică
B. un ligand poate fi utilizat o singură dată
C., Un ligand modifică conformația proteinei pe care o afectează

3. Care organism de mai jos nu utilizează liganzi?
A. copac
B. pește
C. vierme
D. toate organismele folosesc liganzi