Абсолютная специфичность действия

Абсолютной специфичностью действия называют способность фермента катализировать превращение только единственного субстрата. Любые изменения (модификации) в структуре субстрата делают его недоступным для действия фермента. Хорошим примером фермента, обладающего высокой, практически абсолютной специфичностью, является уреаза, катализирующая гидролиз мочевины на углекислый газ и аммиак:

О ║			уреаза
NH2 ─С ─NH2	+	H2O	→	2NH3	+	CO2
мочевина				аммиак

Достаточно обработать пробу крови или мочи раствором уреазы и определить количество образовавшегося аммиака, чтобы точно сказать, сколько мочевины содержалось во взятой пробе. Благодаря чрезвычайно высокой специфичности уреазы её используют в качестве аналитического реагента, как реактив для количественного определения мочевины.

Также в лабораториях широко используют очень простой и точный метод определения глюкозы в крови и моче с помощью фермента глюкозооксидазы:

Принцип метода основан на специфическом окислении глюкозы под влиянием глюкозооксидазы, обладающий высокой субстратной специфичностью по отношению к глюкозе.

Этот метод позволяет определить содержание глюкозы в крови в присутствии других восстанавливающих веществ.

Стереоспецифичность ферментов

Имеются экспериментальные доказательства существования так называемой стереохимической специфичности, обусловленной существованием оптически изомерных L- и D-форм или геометрических цис-и транс-изомеров химических веществ. Так, известны оксидазы L- и D-аминокислот, хотя в природных белках обнаружены только L-аминокислоты. Каждый из видов оксидаз действует только на свой специфический стереоизомер:

Оксидаза L-аминокислот

Оксидаза D-аминокислот

Если какое-либо соединение существует в форме цис-и транс-изомеров с различным расположением групп атомов вокруг двойной связи, то, как правило, только один из этих геометрических изомеров может служить в качестве субстрата для действия фермента. Например, фумараза катализирует превращение только фумаровой кислоты (транс-изомер), но не действует на малеиновую кислоту (цис-изомер):

CH – COOH ║ COOH – CH	CH – COOH ║ CH – COOH
Фумаровая кислота	Малеиновая кислота

А- и В-классы NAD(P)-зависимых дегидрогеназ

В качестве примера ферментов, обладающих стереохимической специфичности можно привести А- и В-классы NAD(P)-зависимых дегидрогеназ (см. лекцию 1.4). Установлено, что передача атома водорода от субстрата к NAD и NADР происходит непосредственно, то есть без обмена протона с водной средой. Присоединение водорода происходит стереоспецифически, то есть для данного фермента всегда по одну сторону пиридинового ядра. В зависимости от направления присоединения водорода все никотинамидные дегидрогеназы делят на А и В тип (рис. 3.3.1).

А тип	В тип

Рис. 3.3.1. Типы присоединения водорода к пиридиновому ядру молекулы никотинамидного кофактора

К дегидрогеназам А типа относят дегидрогеназы спиртов, L-лактата, L-малата, D-глицерата. К дегидрогеназам В типа относят дегидрогеназу L-глутамата, D-глюкозы, D-глицеральдегид-3-фосфата.

Таким образом, благодаря высокой специфичности действия ферменты обеспечивают протекание с большой скоростью лишь определенных химических реакций из огромного разнообразия возможных превращений в микропространстве клеток и всём организме, регулируя интенсивность обмена веществ.