第二章 酶抑制剂及反应动力学

酪氨酸酶（微生物产黑色素的关键酶）
酪氨酸
L-多巴（DOPA）
酪氨酸酶抑制剂（曲酸）
黑色素
❖肉毒素的小分子抑制剂 肉毒素是由两个肽链构成的，一个重链和一个轻 链。重链靶向并结合到神经末梢的表面受体。这 样肉毒素就可进入神经末梢内部。一旦进入，轻 链就与重链分离，切断控制神经肌肉功能的特异 蛋白。这些蛋白的破坏有效阻止了引起肌肉收缩 的神经递质的释放，而肌肉收缩是呼吸所必需的。 肉毒素侵入神经末梢的结果就是导致瘫痪，最终 导致窒息和死亡。
❖ 3． 抑制分数 指被抑制而失去活力的分数i=1-a=1-Vi/Vo
❖ 4． 抑制百分数 i%=(1-a)*100%==(1-Vi/Vo)*100% 通常所谓抑制率是指抑制分数或 抑制百分数。
三. 抑制作用的分类
❖不可逆抑制作用（非专一性不可逆抑制作 用；专一性不可逆抑制作用）
❖可逆抑制作用（竞争性抑制作用，非竞争 性抑制作用，反竞争性抑制作用，混合型 抑制）
四. 抑制作用的定义
❖ 不可逆抑制作用 抑制剂与酶分子上的某必需基团以共价键结合， 使酶失活，不能用透析、过滤等物理方法除去抑 制剂而使酶复活。
三. 抑制作用的分类
四. 抑制作用的定义
❖有些不可逆抑制剂能与酶分子中一类或几 类基团反应，称为非专一性不可逆抑制剂。 重金属离子：共价结合巯基、氨基和吲哚 基，从而使酶失活。
四. 抑制作用的定义
❖ Ks型不可逆抑制剂：根据底物的化学结构而设计的抑 制剂，具有和底物类似的结构，可以和相应的酶相结合， 同时所带活泼化学基团化学修饰酶分子中必需基团从而 抑制酶的活性。这种抑制剂是通过其对酶的亲和力而对 酶进行修饰标记的，所以又称亲和标记试剂。
❖ Kcat（catalyze)型不可逆抑制剂(自杀性底 物)：具有与天然底物相类似的结构，本身也是酶 的底物，被酶催化后，潜伏性的反应基团因酶的 催化而暴露或活化，作用于酶的活性中心或辅基， 使酶被共价修饰而失活。
❖1. 失活作用 ❖2. 抑制作用 ❖3. 去激活作用 ❖4. 阻遏作用
1. 失活作用
❖ 失活作用是指由于一些物理因素和化学试剂部分 或全部破坏了酶的三维结构，即引起酶蛋白变性， 导致部分或全部丧失活性。
2. 抑制作用
❖ 抑制作用是指在酶不变性的情况下，由于必需基 团或活性中心化学性质的改变而引起的酶活性的 降低或丧失。
E +Ss ESs EI
自杀性底物
克拉维酸在抑制β—内酰 胺酶的过程中，既为酶 的底物又为酶的抑制剂, 当每一个酶分子被不可 逆的钝化，约有115个 克拉维酸分子作为底物 被破坏。
三. 抑制作用的分类
Fra Baidu bibliotek
四. 抑制作用的定义
❖ 抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低 或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活 者称为可逆抑制作用。
二 酶抑制剂的应用
保健药物 美容药物
农用药物
医药领域的应用
❖ 二氢叶酸合成酶 ❖对氨基苯甲酸 二氢叶酸合成酶 二氢叶酸
二氢叶酸还原酶 四氢叶酸
❖转肽基酶
痛风病药物作用机理
一些药物对酶的抑制效应
药物 磺胺
氨基蝶呤， 氨甲 蝶呤 青霉素，β-氟代D-丙氨酸 5-氟尿嘧啶(尿嘧 啶类似物） 5-氟脱氧尿苷酸
农业领域
胆碱酯酶:胆碱酯酶催 化胆碱酯生成乙酰胆 碱（神经系统受体）， 缺乏受体造成昆虫神 经系统紊乱，痉挛而 死。
构建抗除草剂工程植物机理 （1）提高除草剂作用靶酶的剂量
❖ EPSP合成酶的生理作用与草甘膦的抑制作用
❖ EPSP合成酶: 5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶
二．抑制程度的表示
二．抑制程度的表示
一般用反应速度的变化来表示。若以不加抑 制剂时的反应速度为 Vo，加入抑制剂后的反 应速度为Vi，则酶的抑制程度有下列几种表 示方法：
二．抑制程度的表示
❖ 1． 相对活力分数（残余活力分数） a=Vi/Vo
❖ 2． 相对活力百分数（残余活力百分数） a%==Vi/Vo*100%
3. 去激活作用
❖ 去激活作用，某些酶只有在金属离子存在下才有 活性，去除金属离子也会引起这些酶活性的降低 或丧失。去激活作用通过去除金属离子而间接地 影响酶的活性。当金属离子去除后，底物与酶的 结合减少，实际上是降低了底物的有效浓度。
4. 阻遏作用
❖ 阻遏作用指某些因素（如激素或药物等）使细胞 内酶蛋白的合成减少，反应速度的降低是由于酶 分子数量的减少，每分子酶的催化效力并无变化， 而抑制作用是指一定量酶分子催化效力的减少， 不涉及酶分子合成的问题。
❖ 动画
五 可逆抑制作用和不可逆抑制作用的鉴别
1.物理方法 用透析、超滤和凝胶过滤等方法是否能 除去抑制剂来鉴别可逆抑制作用和不可逆抑制作用。 2.动力学方法 在测定酶活力系统中加入一定量的抑 制剂，测定酶反应的初速度，以初速度和酶浓度作图。
四. 抑制作用的定义
第二节 酶抑制剂及其应用
❖一 概述 酶抑制剂（Enzyme inhibitor)：使酶活 性降低乃至完全丧失活性的配体。 IC50：酶的活性抑制50%时所需的酶抑制 剂浓度。
酶工程
主讲:阮丽芳 生命科学技术学院 农业微生物国家重点试验室 ruanlifang@m2a020i/4l/7.hzau.edu.cn
第二章 酶抑制剂及反应动力学
第一节 酶抑制作用的概念和分类
❖一 概念 ❖二 抑制程度的表示 ❖三 抑制作用的分类 ❖四 抑制作用的定义
一 概念：能降低酶催化反应速度的因素
被抑制的酶 二氢叶酸合成 酶 二氢叶酸还原 酶 细菌转肽酶
尿苷磷酸化酶
胸苷酸合成酶
治疗机理概要
抗菌。苯甲酸类似物；核酸合 成障碍。
抗白血病。FH4合成障碍；核 酸合成障碍。
抗菌。酶的自杀底物；胞壁合 成障碍。
抗癌。酶的自杀底物；肿瘤细 胞不能合成核酸。
抗癌。酶的自杀底物；肿瘤细 胞不能合成DNA。
一些药物对酶的抑制效应
药物 别嘌呤醇
被抑制的酶 治疗机理概要
黄嘌呤氧化酶 抗痛风。酶的自杀底物；抑制尿 酸生成。
优降宁
线粒体单胺氧 降血压。降低去甲肾上腺素在血
化酶
管上积累。
开搏通(巯基 血管紧张素转 降血压。自杀性底物；抑制血管
甲脯氨酸) 化酶
紧张素Ⅱ的生成。
阿卡波糖
α-葡萄糖苷酶 治疗糖尿病。酶的竞争性抑制剂； 降低血糖。