人教课标生物必修1抑制剂对酶作用的影响

抑制剂对酶作用的影响

酶是蛋白质，凡使酶蛋白变性而引起酶活性丧失的作用称为失活作用（inactivation）。酶的催化作用也可被结合到酶分子上的专一性小分子或离子所抑制，这些物质并不引起酶的变性，但会使酶活性中心的结构和性质发生变化，从而引起酶活力下降或丧失，这种作用称为酶的抑制作用（inhibition）。酶的抑制作用可作为生物体内的主要调控机制，具有重要的生理意义。如许多药物的药理作用和许多毒素的毒理作用均是通过抑制某些酶活性来实现的。能引起酶抑制作用的物质称为酶的抑制剂（inhibitor）。这些物质包括药物、抗菌素、毒物和抗代谢物等。抑制剂对酶的作用有一定的选择性。一种抑制剂只能引起某一种酶或某一类酶的活性降低或丧失。而蛋白质变性剂对酶的作用没有选择性。

酶的抑制作用包括可逆抑制作用和不可逆抑制作用。

一、不可逆抑制作用

抑制剂通过共价键牢固地结合到酶分子上而使酶活性丧失，不能用透析或超滤的方法除去抑制剂而恢复酶活性。这种抑制作用称为不可逆抑制作用（irreversible-inhibition）。

有机磷化合物如二异丙基氟磷（DIPF）能与胰蛋白酶或乙酰胆碱酯酶活性中心的Ser 残基反应，形成稳定的共价键而使酶丧失活性。

乙酰胆碱是昆虫和脊椎动物体内传导神经冲动和刺激的化学介质。乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱水解为乙酸和胆碱。若乙酰胆碱酯酶被抑制，则会导致乙酰胆碱的积累，因而引起一系列神经中毒症状，过度兴奋导致功能失调，最终导致死亡。这就是有机磷化合物的毒性原理。

另外重金属离子、有机汞、有机砷化物如Pb2+、Hg2+及含Hg2+、Ag+、As3+离子化合物可与酶活性中心的必需基团（如巯基）结合而使酶丧失活性。

氰化物和一氧化碳能与金属离子形成稳定络合物，而使一些需要金属离子的酶的活性受到抑制，如含铁卜啉辅基的细胞色素氧化酶。

有些不可逆抑制剂是重要的药物，如Pinicillin的作用通过共价修饰转肽酶，阻止细菌细胞壁的合成，杀灭细菌。

二、可逆抑制作用

抑制剂与酶以非共价键的方式结合，一般用透析、超滤等方法可除去抑制剂而恢复酶活性。此种抑制作用称为可逆抑制作用（reversible-inhibition）。主要包括两种类型1．竞争性抑制作用（competitive inhibition）

抑制剂与底物竞争同酶的活性部位结合，从而阻止了底物与酶的结合。即酶能结合底物形成ES，或者酶与抑制剂（I）结合形成EI，但酶不能同时结合底物和抑制剂形成EIS。

竞争性抑制作用可以通过增加底物浓度得以解除。在这种情况下，底物超过抑制剂竞争结合到活性部位。所以在竞争性抑制剂存在时，仍然能达到最大反应速度（Vmax）。但表观Km值（Km′）已被改变。这个新的表观Km的数值等于

Km′= Km（1+[I] / Ki）

这里[I]是抑制剂浓度，Ki是酶-抑制剂复合物的解离常数。当[I]增加时，Km′的值升高，而Vmax与无抑制作用相同。

2．非竞争性抑制作用（noncompetitive inhibition）

抑制剂和底物可同时结合到同一酶的不同部位。即抑制剂与酶结合后，并不防碍酶再与底物结合，底物仍然能结合到酶-抑制剂复合物上形成酶-抑制剂-底物三元复合物（EIS）。

由于酶-抑制剂-底物三元复合物不能分解形成产物，所以Vmax降低。实际上是非竞争性抑制剂降低了有功能酶的浓度，剩余酶的表现象稀释了的酶溶液一样，Vmax减小，但Km 保持不变。非竞争性抑制作用不能通过增加底物浓度而被解除。