STEREOCHIMICA DELLEREAZIONI ENZIMATICHE

GI ENZIMI SONO STEREOSPECIFICI

Enantiomeri Due enantiomerinon sono sovrapponibili

2, cloropropano 2, clorobutano

Possiede un piano disimmetria ed è achirale

Non possiede un piano disimmetria ed è chirale

Formule proiettive di Fisher

H OH

CH2CH3

CH3

LA CONVENZIONE DI FISHER (notazione D L

H OH

CHO

CH2OH

H

COOH

NH2

R

D-gliceraldeide D-amminoacido

IL SISTEMA CAHN-INGOLD-PRELOG (Notazione R S)

“R”

Il sito attivo di enzima, essendo asimmetrico, può conferireasimmetria alle reazioni di substrati simmetrici (prochiralici)in quanto li lega in modo asimmetrico.

L’etanolo è una molecola prochiralica

Ha è pro-R, mentre Hb è pro-S.

“R”

Le due facce di un composto contenenti un atomo di carboniotrigonale sono definite “re” (rectus) e “si” (sinister)

Un altro esempio di reazione asimmetrica di composti simmetricilegati ad un enzima si trova nelle reazioni dei composti carbonilicie di doppi legami carbonio-carbonio

Il riconoscimento di un carbonio chiralico da parte di un enzimaimplica che almeno tre dei sostituenti interagiscano con l’enzima.

Se interagiscono solo due gruppi, gli altri due possono essereinterscambiati:

STEREOSPECIFICITA’ DEGLI ENZIMI

• Gli enzimi sono altamente stereospecifici nelle reazioni che catalizzano

Il caso dell’alcol deidrogenasi del lievito (YADH) :

NICOTINAMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE

NAD + NADH

Westheimer e Vennesland identificarono la natura stereospecifica della reazionedella YADH mediante la seguente serie di esperimenti:

1) Usando etanolo deuterato si produce NADD 2) Se il NADD viene isolato ed usato nella reazioneinversa, il deuterio viene trasferito quantitativamenteall’etanolo

3) Se viene prodotto l’enantiomero dell’etanolomostrato nel passaggio precedente, questo nonè in grado di trasferire il deuterio al NAD+

Individuazione di intermedi dal mantenimento o dall’inversionedi configurazione nei centri chiralici:

Stereochimica delle reazioni nucleofile.

1) La reazione di tipo SN2 porta all’inversione della configurazione

1) La reazione di tipo SN1 non porta all’inversione della configurazione

L’attesa inversione di configurazione a condotto a certi criteri perL’individuazione di intermedi in reazioni enzimatiche.

Un attacco diretto del nucleofilo porta ad inversione della configurazione, mentre la partecipazione dell’enzima come nucleofilocomporta il mantenimento della configurazione:

LE REAZIONI DEL FOSFATO CHIRALICO

Una reazione di trasferimento fosforilico quale:

Può procedere secondo due tipi di meccanismi, analoghi aimeccanismi SN1 e SN2 della chimica del carbonio

Meccanismo dissociativo:

Procede attraverso l’eliminazione del gruppo dislocatoper produrre un intermedio metafosfato instabile e poila rapida addizione del nucleofilo

Meccanismo associativo:

Addizione del nucleofilo con formazionedi un intermedio pentacovalente, seguita dall’eliminazione delgruppo dislocato.

Meccanismo allineato:

Meccanismo adiacente:

bipiramide trigonale

Il processo di pseudorotazione del meccanismo adiacente

(Gruppo entrante)

(Gruppo uscente)

(Gruppo entrante)

(Gruppo uscente)

a) Reazione associativaallineata (inversione)

b) Reazione dissociativa(inversione)

c) Reazione associativaadiacente (mantenimento)

d) Formazione di un intermediocovalente tra substrato ed enzima meccanismo allineato(mantenimento)meccanismo adiacente(inversione)

Controllo stereoelettronico delle reazioni enzimatiche :

gli enzimi dipendenti dal piridossale 5’-fosfato

1) Reactions proceeding through elimination of CO2 from C:

decarboxylationtransaminating decarboxylation

2) Reactions proceeding through deprotonation of C:

racemizationtransamination-decarboxylation-elimination-replacement-elimination-replacement

3) Reactions proceeding through elimination of the side chain

-synthesisaldolic cleavage