酶的专一性
酶作用的专一性是酶不同于非酶催化剂的又一特征。例如酯类、酰胺、糖苷等都能在质子的催化下水解,但这些化合物的酶水解却由各不相同的专一的酶所催化。
酶的专一性主要有两方面的含义: 一是对于被作用的底物是专一的,另一是对于被催化的反应是专一的。
底物在酶催化下发生反应时,首先必须与酶的活性部位很好地契合,所以只有特定结构的分子才能作为某一个酶的底物,这就是酶的底物专一性。酶对于底物的专一性有着重要的生理意义。它使生物体内千百个酶分别在各自代谢途径的特定位置上发挥功能,保证了新陈代谢有规律地进行。
过去曾认为某些酶具有绝对专一性,只能作用于一个化合物。现在看来,在大多数情况下,除了天然存在的底物以外,人工合成的与天然底物结构类似的分子也能被酶所作用。
不同的酶,其专一性程度可以颇不相同。同样是蛋白水解酶,消化系统的胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶等几乎可用于任何一种蛋白质,这是与食物蛋白的多样性相适应的。而凝血酶仅作用于血纤维蛋白原这一种蛋白质,这是凝血机制所要求的。事实上,上述专一性的不同是由于消化系统的这些蛋白水解酶,仅对被水解键的一端在结构上有一定的选择性,而凝血酶则对键的两端的结构都有严格的要求。
一个酶可能以几个类似的化合物作为底物,但只能催化一类特定的化学反应,叫做酶的反应专一性。例如脂肪水解酶可以催化水解脂肪,也可催化有机酸脂的水解。只是对于不同的底物水解的速度不同,短链脂肪水解速度快,长链脂肪水解的速度较慢。又例如,苹果酸脱氢酶和苹果酸脱水酶都以苹果酸为底物,但前者只催化苹果酸氧化为草酰乙酸,而后者只催化从苹果酸分子上除去一个水分子生成反丁烯二酸。迄今为止,所有已知的酶对它所催化的化学反应的类型都是专一的。
在底物专一性方面,几乎所有的酶对于立体异构物都具有高度的专一性。当底物含有不对称碳原子时,酶仅能作用于旋光异构体的一种,而对其对映体则全无作用。同样,对于顺反异构体,酶也仅能作用于其中之一。酶作用的立体专一性这一事实说明,底物和酶分子之间的结合及其相互作用至少必需包括三个作用点。