關(guān)于酶的專(zhuān)一性概念的探討

趙 贛

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，廣東 廣州 510642)

酶的專(zhuān)一性是酶這一類(lèi)生物催化劑的特點(diǎn)之一。但是不同的教材里面有關(guān)這個(gè)概念的表述卻有差異。有的認(rèn)為酶作用于某一種或者某一類(lèi)底物的性質(zhì)即酶的專(zhuān)一性[1]，有的則認(rèn)為酶催化某一種或者某一類(lèi)底物發(fā)生特定的反應(yīng)生成特定的產(chǎn)物這個(gè)性質(zhì)即酶的專(zhuān)一性[2-4]。那么，哪個(gè)表述更加準(zhǔn)確呢？

我們不妨看看生物化學(xué)教材里面的磷酸戊糖途徑中的以下兩個(gè)反應(yīng)。反應(yīng)(1)是轉(zhuǎn)酮(醇)酶催化的可逆反應(yīng)，5-磷酸木酮糖與5-磷酸核糖作為底物被該酶催化反應(yīng)生成產(chǎn)物7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛。反過(guò)來(lái)，7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛也可以作為底物被該酶催化反應(yīng)生成產(chǎn)物5-磷酸木酮糖與5-磷酸核糖。換言之，7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛既可以看作是該酶催化的反應(yīng)的底物，也可以看作是該酶催化的反應(yīng)的產(chǎn)物。

(1)

同理，在可逆的反應(yīng)(2)中，7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛既可以看作是轉(zhuǎn)醛(醇)酶催化的反應(yīng)的底物，也可以看作是該酶催化的反應(yīng)的產(chǎn)物。

(2)

從反應(yīng)(1)和(2)可以看到，雖然7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛既可以作為轉(zhuǎn)酮(醇)酶催化的反應(yīng)的底物，也可以作為轉(zhuǎn)醛(醇)酶催化的反應(yīng)的底物，但是，在這兩個(gè)反應(yīng)里面生成的產(chǎn)物卻是截然不同的，即同樣作為底物，7-磷酸(景天)庚酮糖和3-磷酸甘油醛，被轉(zhuǎn)酮(醇)酶催化反應(yīng)生成的產(chǎn)物是 5-磷酸木酮糖和5-磷酸核糖，而被轉(zhuǎn)醛(醇)酶催化反應(yīng)生成的產(chǎn)物卻是4-磷酸赤蘚糖和6-磷酸果糖！假如僅僅從酶的底物(即酶作用于某一種或者某一類(lèi)底物)這個(gè)角度，來(lái)定義和理解酶的專(zhuān)一性這個(gè)概念的話(huà)，則轉(zhuǎn)酮(醇)酶和轉(zhuǎn)醛(醇)酶完全可以被看作是專(zhuān)一性相同的酶，甚至可能被看作是同一種酶！

再看文獻(xiàn)[5]中所述的磷酸果糖激酶(-1)催化的反應(yīng)(3)與磷酸果糖激酶-2催化的反應(yīng)(4):

(3)

(4)

可以看出，在這兩種酶催化的不可逆反應(yīng)中，底物都相同，反應(yīng)的性質(zhì)也都是轉(zhuǎn)移反應(yīng)，連這兩個(gè)反應(yīng)生成的產(chǎn)物都各是兩個(gè)，且其中的一個(gè)產(chǎn)物都是ADP，甚至于連這兩個(gè)反應(yīng)的另一個(gè)產(chǎn)物分子都是由果糖分子(骨架)上連有兩個(gè)磷酸基團(tuán)而構(gòu)成的！其差別僅僅是磷酸果糖激酶(-1)催化的反應(yīng)產(chǎn)物中是果糖-1，6-二磷酸，而磷酸果糖激酶-2催化的反應(yīng)產(chǎn)物中卻是果糖-2，6-二磷酸。盡管這兩個(gè)反應(yīng)如此相似，可是僅僅由于這一點(diǎn)產(chǎn)物上的差異，導(dǎo)致這兩種酶連同工酶都不是！

由此可見(jiàn)，在介紹和應(yīng)用酶的專(zhuān)一性這個(gè)概念的時(shí)候，不能只是著眼于酶所催化的反應(yīng)的底物，而必須全面、綜合地考慮酶所催化的底物、反應(yīng)性質(zhì)以及反應(yīng)生成的產(chǎn)物，這樣的考慮和敘述才是完整的、準(zhǔn)確的。所以，準(zhǔn)確地講，酶的專(zhuān)一性宜指酶催化某一種或者某一類(lèi)底物發(fā)生特定的反應(yīng)生成特定的產(chǎn)物這個(gè)性質(zhì)。