【文章內(nèi)容簡介】 些外源化合物的存在而使反應(yīng)速率下降 ， 這種物質(zhì)稱為抑制劑 。 抑制作用分為可逆抑制與不可逆抑制兩大類 。 如果某種抑制可用諸如透析等物理方法把抑制劑去掉而恢復(fù)酶的活性 ， 則此類抑制稱為可逆抑制 ， 此時酶與抑制劑的結(jié)合存在著解離平衡的關(guān)系 。 如果抑制劑與酶的基因成共價結(jié)合 ， 則此時不能用物理方法去掉抑制劑 。 此類抑制可使酶永久性地失活 。 例如重金屬離子 Hg2+”、Pb2+”等對木瓜蛋白酶 、 菠蘿蛋白酶的抑制都是不可逆抑制 。 根據(jù)產(chǎn)生抑制的機理不同，可逆抑制分為 : ? 競爭性抑制 ? 非競爭性抑制 ? 反競爭性抑制 ? 混合性抑制。 一 、 競爭性抑制動力學(xué) 若在反應(yīng)體系中存在有與底物結(jié)構(gòu)相類似的物質(zhì)，該物質(zhì)也能在酶的活性部位上結(jié)合，從而阻礙了酶與底物的結(jié)合，使酶催化底物的反應(yīng)速率下降。這種抑制稱為競爭性抑制，該物質(zhì)稱為競爭性抑制劑。其主要特點是，抑制劑與底物競爭酶的活性部位，當抑制劑與酶的活性部位結(jié)合之后，底物就不能再與酶結(jié)合，反之亦然。在琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸為延胡索酸時，丙二酸是其競爭性抑制劑。 式中： I為抑制劑； (EI)為非活性復(fù)方物 。 底物的反應(yīng)速率方程為 : 又： ? ? ? ?? ? ? ?? ? 0211 ???? ??? ESkkSEkdtESd? ? ? ?? ? ? ? 033 ??? ?? EIkIEkdtEId? ? ? ? ? ? ? ?EIESEE ???0經(jīng)整理后可得 KI— 抑制劑的解離常數(shù) （ mol/l） KmI— 有競爭性抑制時的米氏常數(shù)（ mol/l） 可以看出 ， 競爭性抑制動力學(xué)的主要特點是米氏常數(shù)值的改變 ， rmax不受競爭性抑制劑的影響 。 由于有抑制劑的存在 ， 須有較高的基質(zhì)濃度 ， 才能維持一定的rmax值 。 ? ?? ? ? ?? ?? ?SkSrSKIKSrrmImImSI ???????????????1m a x 競爭性抑制動力學(xué)的主要特點： 競爭性抑制劑的抑制程度取決于 [S]， [I]， Km和 KmI， 當 [I]增加，或 KI減小，都會使 KmI值增大，使酶與底物的結(jié)合能力下降，活性復(fù)合物減少，因而使底物反應(yīng)速率下降。若 [I]不變，增加 [S]， 抑制程度降低；若 [S]不變，增加 [I]，抑制程度增加。在一定的 [S]和 [I]條件下， KI值越低，抑制程度越大。 競爭性抑制的 sr關(guān)系圖： 競爭性抑制的雙倒數(shù)方程式 或 ? ?? ?SKIrKrr ImsI1111m a xm a x???????? ???? ?SrKrrmIsI111m a xm a x??? 以 對 作圖，得一直線，其斜率為 ，與縱坐標的交點為 ，與橫坐標的交點為 。 SIr1][1SmaxrKmImax1rmIK1? 又 以 KmI對 [I]作圖，據(jù)此圖可求出 Km和 KI值 競爭性抑制的 KI與 I關(guān)系圖 ? ? ? ?IKKKKIKKImmImmI ?????????? ?? 1抑制劑的解離常數(shù) 由此可看出 ， KI愈小 ， 表明抑制劑與酶的結(jié)合力愈強 ，對酶催化反應(yīng)能力的抑制作用就越強 。 當酶的活性部位與一個抑制劑分子相結(jié)合時 ， KmI與 [I]的關(guān)系為一直線 ， 可稱為線型競爭抑制；如果酶的活性部位與兩個以上的抑制劑分子相結(jié)合 ， 則與的關(guān)系為一拋物線 ， 可稱為拋物線型競爭抑制 。 33???kkKI例 42：在一定的酶濃度 、 pH和溫度條件下 ，沒有催化劑時 ， 酶催化反的反應(yīng)速率為 r0； 當抑制劑濃度為 5 103M時 ， 酶反應(yīng)速率為 rsI，底物濃度與對應(yīng)的反應(yīng)結(jié)果如下表 ， 求 Km、KmI、 rmax值 。 ? ? 310 ??MS0r r0(任意單位 ) 151 138 118 93 rsI(任意單位 ) 解：根據(jù)數(shù)據(jù)作圖 。 有抑制劑時 ， 抑制作用為競爭性抑制 MK m ???MK I ???264?mr051015202530 1 0 1 2 1/[S](M1)*1031/r0或1/rSI*103 ???mr ???mK)][1(1 ?????Im KIK? ?有抑制劑][ 1~1 SrSI? ?無抑制劑][ 1~10 Sr ???mK ???mIK二 、 非競爭性抑制動力學(xué) 若抑制劑可以在酶的活性部位以外與酶相結(jié)合 ， 并且這種結(jié)合與底物的結(jié)合沒有競爭關(guān)系 ， 這種抑制稱為非競爭性抑制 。 此時抑制劑既可與游離的酶相結(jié)合 ， 也可以與復(fù)合物 ES相結(jié)合 ， 生成了底物 — 酶 — 抑制劑的復(fù)合物 SEI。 絕大多數(shù)的情況是復(fù)合物 SEI為一無催化活性的端點復(fù)合物 ， 不能分解為產(chǎn)物 ， 即使增大底物的濃度也不能解除抑制劑的影響 。 還有一種是三元復(fù)合物 SEI也能分解為產(chǎn)物 ，但對酶的催化反應(yīng)速率仍然產(chǎn)生了抑制作用 。 如核苷對霉菌酸性磷酸酯酶的抑制屬于非競爭性抑制 。 非競爭性抑制的普遍機理式可表示為 式中： 為非競爭性抑制時的最大反應(yīng)速率 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?S E IEIESEE ????0? ? ? ? ? ? 0???dtSE IddtEIddtESd? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? ?SKSrSKKISrESkrmImIsI ???????????????? ? m a x,m a x21max,Ir對非競爭性抑制 ， 由于抑制劑的作用使最大反應(yīng)速率降低了 倍 ， 并且增加 [I]、 KI減小都使其抑制程度增加 。 此時 rSI對 [S]的關(guān)系如圖 。 ? ????????? ?IKI1根據(jù) L— B作圖法 ， 上式可整理成 或 以 作圖 ， 可得一直線 ， 并求出 Km和 rI,max值 。 ? ? ? ?? ?SrKKIrKIrmIISI1111m a xm a x?????????????????????? ?SrKrr ImISI111m a x,m a x,???? ?SrSI11 與 又根據(jù)式 可通過實驗測得不同 [I]下 rI,max的，進而確定 KI值。 ? ?? ?IKrrrKIr III ?????????????m a xm a xm a xm a x,1111 如果 SEI也能分解為產(chǎn)物 ， 同樣可整理出形式與 類似的速率方程式 ，所不同的只是 rI,max所包含的參數(shù)上 。 如何判斷復(fù)合物 SEI是否分解為產(chǎn)物 ， 可通過改變抑制劑用量并測定底物的反應(yīng)速率來判斷 。 當 [I]增加到某一程度 ， rSI減小直至趨于 0， 則為 SEI不能分解為產(chǎn)物；如果隨著 [I]的增加 ， rSI趨于一定值 ， 則 SEI能分解為產(chǎn)物 。 PEIS E I k ?? ?? ? 6? ?? ?SKSrrmISI ??? m a x, 非競爭性抑制與競爭性抑制的主要不同點是：對競爭性抑制，隨著底物濃度的增大，抑制劑的影響可減弱；而對非競爭性抑制，即使增大底物濃度也不能減弱抑制劑的影響。從這個意義上說，競爭性抑制作用是可逆的，非競爭性抑制作用是不可逆的。 例 43：水楊酸抑制谷氨酸脫氫酶催化的脫氫反應(yīng) 。 試根據(jù)下列實驗結(jié)果確定抑制類型 Km和 KI及值 。 又脫氫反應(yīng)速度 r的單位是根據(jù) 340 nm波長下光吸收速率的增加來表示的 。 谷氨酸脫氫酶的反應(yīng)結(jié)果 min, 340Er ?m in, 340ErSI ?谷氨酸 ， mmol （ 含 40mmol水楊酸 ） m in, 340ErSI ?解：以 對 和以 對 作圖結(jié)果如圖所示 。 顯然從圖中可以看出反應(yīng)為非競爭性抑制 。 從橫坐標截距得 mol 從縱坐標截距得