Gli enzimi variano nella specificità dei substrati a cui si legano, per svolgere specifiche funzioni fisiologiche. Alcuni enzimi possono avere bisogno di essere meno specifici e quindi possono legarsi a numerosi substrati per catalizzare una reazione. D’altra parte, alcune funzioni fisiologiche richiedono un’estrema specificità dell’enzima per un singolo substrato specifico affinché si verifichi una reazione adeguata e un fenotipo fisiologico. I diversi tipi di categorizzazioni differiscono in base alla loro specificità per i substrati. Più generalmente, sono divisi in quattro gruppi: specificità assoluta, di gruppo, di legame e stereochimica.
Specificità assolutaModifica
La specificità assoluta può essere pensata come esclusiva, in cui un enzima agisce su un substrato specifico. Gli enzimi specifici assoluti catalizzano solo una reazione con il loro substrato specifico. Per esempio, la lattasi è un enzima specifico per la degradazione del lattosio in due monosaccaridi di zucchero, glucosio e galattosio. Un altro esempio è la glucochinasi, che è un enzima coinvolto nella fosforilazione del glucosio in glucosio-6-fosfato. È attivo principalmente nel fegato ed è il principale isoenzima dell’esochinasi. La sua specificità assoluta si riferisce al fatto che il glucosio è l’unico esoso che può essere il suo substrato, al contrario dell’esochinasi, che accoglie molti esosi come suo substrato.
Specificità di gruppoModifica
La specificità di gruppo si verifica quando un enzima reagisce solo con molecole che hanno specifici gruppi funzionali, come strutture aromatiche, gruppi fosfato e metili. Un esempio è la pepsina, un enzima cruciale nella digestione degli alimenti ingeriti nella nostra dieta, che idrolizza i legami peptidici tra gli amminoacidi idrofobici, con il riconoscimento delle catene laterali aromatiche come la fenilalanina, il triptofano e la tirosina. Un altro esempio è l’esochinasi, un enzima coinvolto nella glicolisi che fosforila il glucosio per produrre glucosio-6-fosfato. Questo enzima esibisce una specificità di gruppo permettendo più esosi (zuccheri a 6 carbonio) come substrato. Il glucosio è uno dei substrati più importanti nelle vie metaboliche che coinvolgono l’esochinasi a causa del suo ruolo nella glicolisi, ma non è l’unico substrato con cui l’esochinasi può catalizzare una reazione.
Specificità di legameModifica
La specificità di legame, diversamente dalla specificità di gruppo, riconosce particolari tipi di legame chimico. Questa differisce dalla specificità di gruppo, in quanto non dipende dalla presenza di particolari gruppi funzionali per catalizzare una particolare reazione, ma piuttosto da un certo tipo di legame (per esempio, un legame peptidico).
Specificità stereochimicaModifica
Questo tipo di specificità è sensibile all’attività ottica di orientamento del substrato. Le molecole stereochimiche differiscono per il modo in cui ruotano la luce polarizzata sul piano, o per gli orientamenti dei legami (vedi legami glicosidici alfa, beta). Gli enzimi che sono stereochimicamente specifici legheranno substrati con queste proprietà particolari. Per esempio, la beta-glicosidasi reagirà solo con i legami beta-glicosidici che sono presenti nella cellulosa, ma non nell’amido e nel glicogeno, che contengono legami alfa-glicosidici. Questo è rilevante nel modo in cui i mammiferi sono in grado di digerire il cibo. Per esempio, l’enzima Amilasi è presente nella saliva dei mammiferi, che è stereo-specifico per i legami alfa, ecco perché i mammiferi sono in grado di utilizzare in modo efficiente l’amido e il glicogeno come forme di energia, ma non la cellulosa (perché è un legame beta).