五、抑制剂对反应速度的影响
凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称做酶的抑制剂(inhibitor)。使酶变性失活(称为酶的钝化)的因素如强酸、强碱等,不属于抑制剂。通常抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。
(一)不可逆性抑制作用(irreversible inhibition)
不可逆性抑制作用的抑制剂,通常以共价键方式与酶的必需基团进行不可逆结合而使酶丧失活性,按其作用特点,又有专一性及非专一性之分。医.学.全.在.线网站www.lindalemus.com
1.非专一性不可逆抑制
抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用,不论是必需基团与否,皆可共价结合,由于其中必需基团也被抑制剂结合,从而导致酶的失活。某些重金属(Pb++、Cu++、Hg++)及对氯汞苯甲酸等,能与酶分子的巯基进行不可逆适合,许多以巯基作为必需基团的酶(通称巯基酶),会因此而遭受抑制,属于此种类型。用二巯基丙醇(british antilewisite,BAL)或二巯基丁二酸钠等含巯基的化合物可使酶复活。
2.专一性不可逆抑制
此属抑制剂专一地作用于酶的活性中心或其必需基团,进行共价结合,从而抑制酶的活性。有机磷杀虫剂能专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基,使其磷酰化而不可逆抑制酶的活性。当胆碱酯酶被有机磷杀虫剂抑制后,胆碱能神经末稍分泌的乙酰胆碱不能及时分解,过多的乙酰胆碱会导致胆碱能神经过度兴奋的症状。解磷定等药物可与有机磷杀虫剂结合,使酶和有机磷杀虫剂分离而复活。
(二)可逆性抑制(reversible inhibition)
抑制剂与酶以非共价键结合,在用透析等物理方法除去抑制剂后,酶的活性能恢复,即抑制剂与酶的结合是可逆的。这类抑制剂大致可分为以下二类。
1.竞争性抑制(competitive inhibition)
(1)含义和反应式
抑制剂I和底物S对游离酶E的结合有竞争作用,互相排斥,已结合底物的ES复合体,不能再结合I。同样已结合抑制剂的EI复合体,不能再结合S。
抑制剂I在化学结构上与底物S个相似,能与底物S竞争酶E分子活性中心的结合基团,因此,抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比,加大底物浓度,可使抑制作用减弱。
例如,丙二酸、苹果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的结构相似,是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。
(2)反应速度公式及作图
按米氏公式推导方法,也可演算出竞争性抑制时,抑制剂、底物和反应速度之间的动力学关系及其双倒数方程式为:
以1V分别为横坐标和纵坐标作图,此方程式可绘成竞争性抑制作用的特性曲线(图2-14)。
图 2-14 竞争性抑制
有竞争性抑制剂存在的曲线与无抑制剂的曲线相交于纵坐标I/Vmax处,但横坐标的截距,因竞争性抑制存在变小,说明该抑制作用,并不影响酶促反应的最大速度,而使Km值变大。