Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980

Ферменты: белковые катализаторы клеток
Специфичность действия ферментов
Прохиральные центры

Большинство ферментов способно безошибочно различать правую и левую стороны молекулы органического субстрата даже в том случае, если последняя обладает строгой двусторонней симметрией. Прежде чем обсуждать далее этот факт, мы должны ознакомиться с системой обозначения двух идентичных групп, расположенных у атома углерода вместе с двумя другими, неидентичными группами [44] Рассмотрим углеродный атом 2 яблочной кислоты око ю которого расположены два атома водорода и две другие группы

Приоритет групп, присоединенных к этому атому дерода, определяется в соответствии с RS-системой (2 разд A 5) Поставим теперь такой вопрос какова будет конфигурация молекулы (R пли S), если приоритет одной из двух идентичных групп станет более высоким, на пример вследствие замещения одного из атомов водорода на дентерий в про S- или в npo-R положении? Из приведенной выше схемы легко видеть (глядя вдоль линии связи по направлению к группе, имеющей меньший приоритет, и применяя обычное правило определения конфигурации), что если на дейтерий заменен атом водородa в пpo-R-положении (НR), то молекула будет иметь R-конфигурацию. И наоборот, замена на дейтерий HS-атома приводит к S-конфигурации.

Удивительно, что когда яблочная кислота дегидратируется под действием фумаразы (гл 7, разд 3,6), отщепляется только атом водорода находившийся в про R-положении, а атом в про S-положении не затрагивается. Это можно доказать с помощью изящных опытов, проведя гидратацию продукта реакции дегидратации, фумарата, с образованием малата в присутствии ²Н₂О

Образующийся малат содержит дейтерий в пpo-R-положении Инкубация этого малата с ферментом в Н₂O приводит к полному удалению дейтерия. Продукт дегидратации, фумарат, не содержит дейтерия, этого не наблюдалось бы, если бы стереоопецифичность действия фермента не была абсолютной.

Рассмотрим еще один удивительный пример — дегидрирование (окиснение) этанола, катализируемое алкогольдегидрогеназой:

В ходе реакции отщепляется атом водорода, находившийся в положении пpo-R. Если обратную реакцию провести таким образом, чтобы в этанол оказался включенным дейтерий от восстановленной формы кофермента, то образуется оптически активный R-2 дейтериоэтанол.

Способность фермента распознавать один из пары атомов водорода, входящих в состав СН₂-группы, поначалу очень удивила биохимиков. Однако теперь совершенно ясно, что подобная особенность действия ферментов является скорее правилом, чем исключением, и не более удивительна, чем тот факт, что на правую ногу можно надеть только правую туфлю. Стереоспецифичность ферментов — это естественное следствие комплементарности поверхностей фермента и субстрата.