第3章酶催化反應(yīng)動力學(xué)2學(xué)時(編輯修改稿)
2025-08-16 10:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為自殺性底物 （ suicide substrate） 。 可逆的抑制作用 ? 由于抑制劑與酶以非共價鍵的形式結(jié)合而引起酶活力降低或喪失 ， 但是能用透析 、 超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復(fù)活 ， 這種抑制作用是可逆的 ， 我們稱之為可逆抑制 (reversible inhibition)。 ? 根據(jù)可逆抑制劑與底物的關(guān)系 ， 我們將可逆抑制作用分為三種類型 ， 它們分別是競爭性抑制 、非競爭性抑制和反競爭性抑制 。 ? ① 競爭性抑制 (petitive inhibition) ： ? 是最常見的一種可逆抑制作用 。 抑制劑 (I)與底物(S)競爭酶 (E)的同一結(jié)合部位 ， 因此抑制劑的存在直接影響底物與酶的正常結(jié)合 。 這是由于酶的活性部位不能同時既與底物結(jié)合又與抑制劑結(jié)合 ， 所以在底物和抑制劑之間會產(chǎn)生競爭 ， 從而形成一定的平衡關(guān)系 。 ? 對于絕大多數(shù)競爭性抑制劑而言 ， 其結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)十分類似 ， 因此也能與酶的活性部位結(jié)合形成可逆的酶 抑制劑復(fù)合物 EI， 但酶 抑制劑復(fù)合物EI不能分解成產(chǎn)物 P， 導(dǎo)致相應(yīng)的酶促反應(yīng)速度下降 。 其抑制程度取決于底物和抑制劑的相對濃度 ，可以通過增加底物濃度的方法來解除這種抑制作用 。 這類抑制最典型的例子是丙二酸和戊二酸競爭與琥珀酸脫氫酶結(jié)合 ， 但不能催化脫氫反應(yīng) 。 ? ② 非競爭性抑制 (nonpetitive inhibition) ： –這類抑制作用的特點是底物 (S)和抑制劑 (I)可以同時與酶 (E)結(jié)合 ， 兩者之間不存在競爭關(guān)系 。但是在酶與抑制劑結(jié)合后 ， 還可以進(jìn)一步與底物結(jié)合形成酶 底物 抑制劑復(fù)合物 ESI；酶與底物結(jié)合后 ， 也可以進(jìn)一步與抑制劑結(jié)合形成酶 底物 抑制劑復(fù)合物 ESI。 但是這種中間的三元復(fù)合物 ， 即酶 底物 抑制劑復(fù)合物 ESI不能進(jìn)一步分解產(chǎn)生產(chǎn)物 ， 因此相應(yīng)的酶促反應(yīng)速度下降 。 –由于這類抑制劑與酶活性部位以外的基團(tuán)相結(jié)合 ， 因此其結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)并無相似之處 ， 而且不能用增加底物濃度的方法來解除這種抑制作用 ， 故稱非競爭性抑制 。 這類抑制最典型的例子是亮氨酸是精氨酸酶的一種非競爭性抑制劑 。 還有某些重金屬離子如 Ag+、 Cu2+、 Hg2+、Pb2+等對酶的抑制作用也屬于這一類 。 ? ③ 反競爭性抑制 (unpetitive inhibition) ： –這類抑制作用的特點是只有在酶 (E)與底物 (S)結(jié)合后 ， 才能與抑制劑 (I)結(jié)合 ， 形成酶 底物 抑制劑復(fù)合物 ESI， 與非競爭性抑制相似 ， 這種中間的三元復(fù)合物 ， 即酶 底物 抑制劑復(fù)合物ESI不能進(jìn)一步分解產(chǎn)生產(chǎn)物 ， 因此相應(yīng)的酶促反應(yīng)速度下降 。 –這種抑制作用在單底物反應(yīng)中比較少見 ， 而常見于多底物反應(yīng)中 。 目前已經(jīng)證明 ， 肼類化合物對胃蛋白酶的抑制作用 、 氰化物對芳香硫酸酯酶的抑制作用 、 LPhe和 L同型精氨酸等多種氨基酸對堿性磷酸酶的抑制作用都屬于反競爭性抑制 。 圖 33酶與底物或抑制劑結(jié)合的中間物 ? 鑒別可逆抑制作用和不可逆抑制作用 ， 除了用透析 、 超濾和凝膠過濾等物理方法能否除去抑制劑來判斷外 ， 還可采用化學(xué)動力學(xué)的方法來區(qū)分 。 圖 34 可逆抑制劑與不可逆抑制劑的區(qū)別（一） 曲線 1，無抑制劑；曲線 2，不可逆抑制劑；曲線 3，可逆抑制劑 ? 在測定酶活力的系統(tǒng)中加入一定量的抑制劑 ， 然后測定不同酶濃度條件下的酶促反應(yīng)初速度 ， 以酶促反 應(yīng)初速度對酶濃度作 圖 。 在測定酶活力的系統(tǒng)中不加抑制劑時 ， 以酶促反應(yīng)初速度對酶濃度作圖得到如圖 34曲線 1所示的一條通過原點的直線；當(dāng)測定酶活力的系統(tǒng)中加入一定量的不可逆抑制劑時 ， 由于抑制劑會使一定量的酶失活 ，因此只有加入的酶量大于不可逆抑制劑的量時 ，才表現(xiàn)出酶活力 。 ? 以酶促反應(yīng)初速度對酶濃度作圖得到如圖 34曲線2所示的一條與曲線 1平行的相交于橫坐標(biāo)正側(cè)的直線 ， 所以不可逆抑制劑的作用相當(dāng)于把原點向右移動；當(dāng)測定酶活力的系統(tǒng)中加入一定量的可逆抑制劑時 ， 由于抑制劑的量是恒定的 ， 因此以酶促反應(yīng)初速度對酶濃度作圖得到如圖 34曲線 3所示的一條通過原點 ， 但斜率較低于曲線 1的直線 。 ? 對于可逆抑制劑與酶結(jié)合后產(chǎn)生的抑制作用 ， 可以根據(jù)米氏學(xué)說基本原理加以推導(dǎo) ， 來定量說明可逆抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響 ， 下面著重討論三種類型可逆抑制作用的化學(xué)動力學(xué) 。 競爭性抑制 ? 在競爭性抑制中 ， 底物 (S)或抑制劑 (I)與酶 (E)的結(jié)合都是可逆的 ， 因此存在著如下的化學(xué)平衡式： ? 在加入競爭性抑制劑后 ， Vmax不變 ， Km變大 ，Km’﹥ Km， 而且 Km隨抑制劑濃
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