第四章 酶化学5--9_PPT幻灯片

4.5 酶的抑制作用和抑制剂
竟争性抑制
v vmax [S] K m [S]
可逆的抑制作用
竟争性抑制 ✓ 某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与
酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排 斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。 ✓ 竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞 争能力来消除。
4.6.1 抗体酶
四肽链结构 ，链间二硫键连接 两条重链（H）和两条轻链（L） 氨基端和羧基端。
[S]
vmax
1
Km (1
[I] Ki
)
1
+
1
v
vmax
[S] vmax
4.6 人工合成酶的新进展
✓ 抗体酶 ✓ 杂化酶 ✓ 酶模型
4.6.1 抗体酶
✓ 抗体酶又称催化抗体, 是由与酶反应中底物过渡态类似物 作为半抗原刺激免疫系统产生的一类能够专一识别和催 化酶反应中的底物反应过渡态的一类抗体。
Ki
[Ef ][I] [EI]
[E0] = [Ef ] + [EI] + [ES]
Kmk2k1k3[S]([E[E0]S][ES])[S[E][SE]f]
[E0]
=[Ef]
+[EI]+[ES]=Km[ES][Ef
][I] + [ES]
[S] Ki
=Km[ES]Km[ES][I]+[ES] [S] Ki[S]
第四章 酶化学
4.1 酶——生物催化剂 4.2 酶的非蛋白组分——辅酶和金属离子 4.3 酶促反应的速率和影响因素 4.4 酶的结构和酶的催化作用机制 4.5 酶的抑制作用和抑制剂 4.6 人工合成酶的新进展 4.7 酶在化学研究中的应用 4.8 非水溶剂中的酶促反应 4.9 酶工程
4.5 酶的抑制作用和抑制剂
✓ 抗体酶是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋 予了酶的属性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能 力巧妙结合的产物。
✓ 抗体酶是一种新型人工酶制剂，是利用现代生物学与化 学的理论与技术交叉研究的成果，
4.6.1 抗体酶
抗体的概念 免疫系统是由中枢免疫组织（骨髓、胸腺、消化系统免
疫组织）和外周淋巴组织（淋巴结和脾脏）的免疫活性细胞 （B淋巴细胞、浆细胞），以及由它们产生的多种淋巴因子 和抗体所组成。
苯甲酸
二氢叶酸 尿嘧啶
（胸腺嘧啶） 黄嘌呤， 次黄嘌呤
-赖氨酸-氨基酰
抗菌作用（抑制四 氢叶酸）
抗白血病
抗癌作用 （抑制核苷酸合成）
抗通风 （抑制尿酸生成）
止血，抗纤溶 （抑制纤溶酶）
苯丙胺 （麻黄素）
单胺氧化酶
肾上腺素 （去甲肾上腺素）
中枢兴奋，抗哮喘
抑制剂与药物开发
✓不可逆抑制剂的专一性程度很强，前景广阔 ✓底物类似物型的竞争性抑制剂最易开发 ✓过渡态底物类似物型药物最具价值(高效\特异)
当外源物性物质，如蛋白质、毒素、糖蛋白、脂蛋白、 核酸、多糖、颗粒（细菌、细胞、病毒）进入人或动物体内 时，机体的免疫系统便产生相应的免疫球蛋白，并以之结合 ，以消除异物的毒害。此反应称为免疫反应，此异物便是抗 原，此球蛋白便是抗体。
4.6.1 抗体酶
抗体的概念 ✓完全抗原是指能够直接诱导机体产生特异性免疫应答的一 类物质。 ✓半抗原能与抗体特异性结合，但不能激发机体产生抗体， 必须与蛋白质（载体）结合后进入机体，才能产生有效的免 疫应答。 ✓抗体（antibody，Ab)是在抗原刺激下机体免疫应答的产物。 所有抗体都具有与抗原特异性结合的能力。抗体的化学本质 是免疫球蛋白（ Immunoglobulin，Ig ）即γ－球蛋白。不过 只有当免疫球蛋白针对已知抗原时，才能够称这种免疫球蛋 白为抗体。
某些金属离子（ Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与 酶分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引 起非竞争性抑制
可逆的抑制作用
4.5.2 可逆抑制作用的动力学特征
竞争性抑制作用的动力学特征
[ES]= [E0] [E0][S]
Km(1[I])+1 [S] Ki
Km(1[KI]i)+[S]
✓ 有些物质能与酶分子上某些必需基团结合（作用）,使酶 的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失， 这种现象称为酶的抑制作用。
✓ 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。 ✓ 抑制作用与变性作用是不同的。抑制剂只能使酶的催化活
性降低或丧失，而不引起酶蛋白变性。酶蛋白变性而引起 酶活力丧失的作用称为变性作用。 ✓ 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： a. 在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相 似。 b. 能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳 定的复合体或结合物。
过渡态底物类似物型药物
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可逆的抑制作用
非竟争性抑制 ✓ 酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至
酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中 心的结 合，所以称为非竞争性抑制剂。 ✓ 底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物ESI 不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。 ✓ 抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物无关 ✓ 不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用
=[ES]{ Km Km[I]+1}=[ES]{ Kmwk.baidu.com(1[I] )+1} [S] Ki[S] [S] Ki
v v 3 k 3 [E S ]
=
k 3[E 0 ][S ]
K m (1
[I] )+ Ki
[S ]
[S ]
v m ax
K m (1
[I] )+ Ki
[S ]
竞争性抑制作用的动力学特征
可通过增加底物浓度而使整 个反应平衡向生成产物的方 向移动，因而能削弱或解除 这种抑制作用。
非竞争性抑制作用的动力学特征
[S]
v
vmax (1 [I] ) Ki
1 Km (1
(Km +[S]) [I]
) Ki 1
v vmax
1 [I]K
+
Ki
m
(1
[S] [I]
Ki
)+
[S]
v
vmax
可逆的抑制作用
竟争性抑制
v vmax [S] K m [S]
磺胺类药物作用机理
某些药物或体内代谢物对酶的竞争性抑制作用
药物（抑制剂）
被抑制的酶
竞争底物
临床应用及机理
磺胺药 氨基蝶呤 5-氟尿嘧啶
别嘌呤醇 6-氨基已酸
二氢叶酸合成酶（细 菌）
二氢叶酸还原酶 尿嘧啶核苷磷酸化酶
黄嘌呤氧化酶
纤溶酶