很多药物都是酶的竞争性抑制剂。例如磺胺药与对氨基苯甲酸具有类似的结构(如图2-15),而对氨基苯甲酸、二氢喋呤及谷氨酸是某些细菌合成二氢叶酸的原料,后者能转变为四氢叶酸,它是细菌合成核酸不可缺少的辅酶。由于磺胺药是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂,进而减少菌体内四氢叶酸的合成,使核酸合成障碍,导致细菌死亡。抗菌增效剂-甲氧苄氨嘧啶(TMP)能特异地抑制细菌的二氢叶酸还原为四氢叶酸,故能增强磺胺药的作用。
图2-15 磺胺药物的抑菌作用
2.非竞争性抑制(non-competitive inhibition)
(1)含义和反应式
抑制剂I和底物S与酶E的结合完全互不相关,既不排斥,也不促进结合,抑制剂I可以和酶E结合生成EI,也可以和ES复合物结合生成ESI。底物S和酶E结合成ES后,仍可与I结合生成ESI,但一旦形成ESI复合物,再不能释放形成产物P。医学全在线www.med126.com
I和S在结构上一般无相似之处,I常与酶分子上结合基团以外的化学基团结合,这种结合并不影响底物和酶的结合,增加底物浓度并不能减少I对酶的抑制程度。
图2-16 非竞争性抑制
(2)反应速度公式及作图
按米氏公式推导方法可演算出非竞争性抑制时,抑制剂、底物浓度和反应速度之间动力学关系:
以1V分别为横坐标和纵坐标作图,此方程式可绘成非竞争性抑制作用的特性曲线(图2-16)。
有非竞争性抑制剂存在的曲线与无抑制剂存在的曲线相交于横坐标-1/Km处,纵坐标截距,因非竞争性抑制剂的存在而变大,说明该抑制作用,并不影响底物与酶的亲和力,而使酶促最大反应速度变小。
如赖氨酸是精氨酸酶的竞争性抑制剂,而中性氨基酸(如丙氨酸)则是非竞争性抑制剂。
总上所述,酶的竞争性和非竞争性抑制可通过双倒数作图加以区别。Vmax不因竞争性抑制剂的存在而改变,Km则不因非竞争性抑制剂的存在而改变。
六、激活剂对酶促反应速度的影响
能使酶活性提高的物质,都称为激活剂(activator),其中大部分是离子或简单的有机化合物。如Mg++是多种激酶和合成酶的激活剂,动物唾液中的α-淀粉酶则受Cl-的激活。