关于酶抑制作用介绍

[拼音]：meiyizhi zuoyong

[外文]：enzyme inhibition

酶的功能基团受到某种物质的影响，而导致酶活力降低或丧失的作用。该物质即称为酶抑制剂。酶抑制剂对酶有选择性，是研究酶作用机理的重要工具。很多药物，毒物和用于化学战争的毒剂都是酶抑制剂。此外，还有一些具有一定功能的存在于动植物体内的生物大分子也是酶抑制剂。

酶受抑制时其蛋白部分并未变性。由于酶蛋白变性造成的酶失活作用，以及除去活化剂（如酶活力所必需的金属离子）而造成酶活力的降低或丧失，不属于酶抑制作用的范畴。

酶抑制作用可分为可逆和不可逆抑制作用两大类。

可逆抑制作用

抑制剂与酶以非共价键可逆结合而引起酶活力的降低或丧失，用物理方法除去抑制剂后可使酶活力恢复的作用称为可逆抑制作用，这种抑制剂叫做可逆抑制剂。

可逆抑制剂与酶结合而抑制酶活力的方式又有两种。

抑制剂与酶分子的结合部位基本上和底物与酶分子的结合部位相同或相近。这类抑制剂称为同位抑制剂。

抑制剂与酶分子活性中心以外的部位相结合，即通过酶分子空间构象的改变，来影响底物与酶的结合或酶的催化效率。这种抑制剂称为别位抑制剂。

从酶动力学的观点又可分为三种类型。

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。这种抑制剂称为竞争性抑制剂。已结合S的ES复合体不能再结合I；已结合I的EI复合体也不能再结合S，即不存在 IES三联复合体。可用下式表示（其中P代表产物）：

竞争性抑制剂与底物在结构上常有类似之处，可与底物竞争酶的结合位点。例如琥珀酸脱氢酶的底物琥珀酸是丁二酸，而它的竞争性抑制剂是丙二酸，二者在结构上是同系物。

抑制剂不与游离酶结合，而与酶底物复合体结合而成三联复合体，三联复合体不能再分解生成产物。E和S的结合反而促进E和I的结合。可用下式表示：

从上式可知，当反应体系中加入抑制剂I时，可使E+S和ES的平衡倾向ES的形成。因此 I的存在反而增加E和S的亲和力。此情况正和竞争性抑制作用相反，故称为反竞争性抑制作用。L-苯丙氨酸等一些氨基酸对碱性磷酸酶的作用是反竞争性抑制。在多底物反应中，反竞争性抑制作用比较常见。

底物和抑制剂与游离酶的结合完全互不相关，既不排斥也不促进，底物与游离酶结合后，不影响抑制剂同游离酶的结合；同样，抑制剂与游离酶结合后，也不影响底物与酶的结合。但三联复合体也不再分解生成产物。可用下式表示：

当反应体系中加入抑制剂时，既可使游离酶和复合体IE的平衡倾向IE，又可使ES与IES的平衡倾向IES。例如乌本苷是细胞膜上钠-钾腺苷三磷酸(Na+-K+ATP)酶的非竞争性抑制剂。严格的非竞争性抑制作用(即表现为Ki=K者)比较少见，一些介于竞争性和非竞争之间的抑制作用通常称为混合性抑制作用。

不可逆抑制作用

抑制剂与酶的必需基团或活性部位以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶活力恢复者称为不可逆抑制作用，这种抑制剂叫做不可逆抑制剂。不可逆抑制作用可以分为非专一性的与专一性的两类。

抑制剂作用于酶蛋白分子中一类或几类基团，对酶不表现专一性。这类抑制剂叫做非专一性的不可逆抑制剂，实际上是氨基酸侧链基团的修饰剂。目前已合成很多这类修饰剂。虽然这类修饰剂主要作用于某类特定的侧链基团，如氨基、羟基、胍基、巯基、酚基等，但对其所修饰基团的选择性常常是不强的。因此在进行化学修饰时，应注意控制反应条件及保护可能引起副反应的基团等，以增强对所修饰基团的选择性。

抑制剂只对某类或某一个酶起作用，这类抑制剂叫做专一性的不可逆抑制剂，包括亲和标记剂和自杀底物两大类。

（1）亲和标记剂，具有和底物类似的结构，是通过对酶的亲和力来对酶进行修饰的。所以又称Ks型不可逆抑制剂。它们能与特定的酶结合，它们的结构中还带有一个活泼的化学基团可以与酶分子中的必需基团起反应使酶活力受到抑制。因而亲和标记剂只对底物结构与其相似的酶有抑制作用，显示其有专一性。如：L-苯甲磺酰赖氨酰氯甲酮（TLCK）是胰蛋白酶的亲和标记剂，而L-苯甲磺酰苯丙氨酰氯甲酮（TPCK）则是胰凝乳蛋白酶的亲和标记剂。

（2）自杀底物，有些酶的专一性较低，它们的天然底物的某些类似物或衍生物都能和它们发生作用。这些类似物或衍生物中的一类，在它们的结构中潜在着一种化学活性基团，当酶把它们作为一种底物来结合并在这一酶促催化作用进行到一定阶段以后，潜在的化学基团能被活化，成为有活性的化学基团并和酶蛋白活性中心发生共价结合，使酶失活。这种过程称为酶的“自杀”或酶的自杀失活作用，而这类底物则称为“自杀底物”也叫型不可逆抑制剂。自杀底物所作用的酶，称为自杀底物的靶酶。酶的自杀底物实际上是专一性很高的不可逆抑制剂，因此，设计出某些病原菌或异常组织中所特有的酶的自杀底物对于制服病原菌或制止组织的异常生长是有用的。例如：由于广泛使用青霉素，很多菌株对青霉素产生了耐药性，其原因多半是细菌体内被诱导产生出一种能分解青霉素结构中据以有杀菌能力的β-内酰胺环的酶。近年来，合成了多种这个酶的自杀底物，如青霉素亚砜等，在杀死对青霉素有耐药作用的病原菌上很有效。

此外，动、植物体内还有一些生物大分子酶抑制剂，其中绝大多数是多肽及蛋白质性的酶抑制剂，例如在胰脏、大豆、绿豆中都存在着胰蛋白酶的抑制剂。这些大分子抑制剂与人体的生物调控有关。