07第七章酶的抑制作用及抑制
酶的调节与抑制机制
酶的调节与抑制机制酶是生物体内负责加速化学反应的蛋白质分子。
它们在维持生命活动中起着重要的调节作用。
酶的调节可以通过多种机制实现，包括底物浓度的调节、酶活性的调节以及酶的抑制。
本文将探讨酶调节与抑制的机制，并分析它们在生物系统中的重要性。
一、底物浓度的调节底物浓度是酶催化速率的重要影响因素。
当底物浓度增加时，酶的活性常常呈现正相关关系。
这是因为底物浓度的增加会提高酶与底物之间的碰撞频率，从而增强酶催化反应的速率。
底物浓度调节酶活性是一种重要的自身调控机制。
在某些情况下，底物浓度还可以通过反馈机制调节酶的活性。
这种调节方式被称为反馈抑制。
反馈抑制通过产物的积累来抑制酶的活性，以维持反应的平衡。
典型的例子是糖酵解途径中的磷酸果糖激酶，它受到反馈抑制以调控糖代谢过程。
二、酶活性的调节除了底物浓度，酶活性的调节也对生物体的正常运作至关重要。
酶活性的调节机制多种多样，其中最典型的包括酶的磷酸化和去磷酸化、酶的翻译后修饰以及酶的构象变化等。
酶的磷酸化和去磷酸化是常见的酶活性调节机制。
酶的磷酸化通常由激酶催化，而去磷酸化则由磷酸酶催化。
这种反应可以在酶活性、局部构象以及蛋白质的亲和性上发挥作用，从而调节酶的催化活性。
酶的翻译后修饰也是重要的调节机制之一。
这类修饰方式包括如甲基化、乙酰化、泛素化等。
翻译后修饰可以通过改变酶蛋白质的结构、稳定性和亲和性等来调节其活性。
酶的构象变化是一种常见的调节机制。
酶活性可能受到底物结合后酶蛋白质的构象变化影响。
这种构象变化不仅与酶活性密切相关，还与酶与底物之间的相互作用和信号转导等过程有关。
三、酶的抑制机制除了调节酶活性，抑制酶活性也对维持细胞内环境的稳定至关重要。
酶的抑制通常可以通过竞争性抑制、非竞争性抑制和未竞争性抑制等方式实现。
竞争性抑制是指抑制剂与底物竞争结合到酶的活性部位上，从而降低酶与底物的结合能力，减少酶活性。
非竞争性抑制则是抑制剂结合到酶的其他位点，导致酶构象改变，降低其催化能力。
酶的抑制作用有哪些类型试述酶的抑制剂类型及特点
酶的抑制作用有哪些类型 - 试述酶的抑制剂类型及特点酶是生物体内一类特殊的蛋白质，它们在生物体内发挥着调节和催化化学反应的重要作用。
然而，在某些情况下，我们可能希望能够抑制酶的活性，以便实现特定的生物效应或疾病治疗。
酶的抑制剂是一类能够干扰酶正常功能的化合物，它们可以通过不同的机制实现对酶活性的抑制。
本文将介绍酶的抑制作用的几种类型，并试述不同类型酶抑制剂的特点。
1. 竞争性抑制剂竞争性抑制剂是一类与酶底物具有结构相似性的化合物，它们与酶的活性中心竞争结合，从而阻止底物与酶发生反应。
竞争性抑制剂的结合能力较强，会降低酶与底物结合的概率，从而使酶的反应速率下降。
特点如下：•竞争性抑制剂的结合是可逆的，它们可以与酶解离，重新释放酶活性。
•竞争性抑制剂的抑制程度可以通过增加底物浓度来减弱，因为增加底物浓度能够更多地占据酶活性中心，减少竞争性抑制剂的结合。
•竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增加竞争性抑制剂浓度来增强。
•酶底物结构与竞争性抑制剂之间的相似性影响竞争性抑制剂的选择性。
2. 非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂是一类与酶的活性中心非竞争结合的化合物，它们同时结合于活性中心和其他位点，从而干扰了酶的活性。
非竞争性抑制剂的结合通常改变了酶的构象，导致酶活性的降低。
特点如下：•非竞争性抑制剂的结合是可逆的，它们可以与酶解离，重新释放酶活性。
•非竞争性抑制剂的抑制作用与底物浓度无关，因为它们不竞争酶活性中心。
•非竞争性抑制剂不受底物结构的影响，因此更具选择性，并且可以对酶的活性发生更广泛的抑制作用。
•非竞争性抑制剂的结合通常比竞争性抑制剂的结合更稳定，其抑制效果较持久。
3. 非竞争性亚型抑制剂非竞争性亚型抑制剂是一类与多个酶活性中心结合的化合物，它们影响多个酶亚型的活性。
非竞争性亚型抑制剂的抑制机制比较复杂，常常包括阻断底物结合、改变酶构象和干扰酶与其辅助因子的相互作用等。
特点如下：•非竞争性亚型抑制剂的结合是可逆的，它们可以与酶解离，重新释放酶活性。
酶的抑制作用及抑制
- S-CH3 咪唑基NH
-S (CH3)-R -咪唑基N-R
含有活泼双键试剂:(N-乙基顺丁烯二酸抱亚胺 (NEMI)、丙烯腈等
O N-CH2-CH3 + E
O
NH2 SH
O
NH
N-CH2-CH3
OO
S
N-CH2-CH3
O
亲电试剂:(四硝基甲烷(TNM)
NO2
O2N C NO2 + E--
OH
氧化剂: H2O2, NBS等 NO2
Kcat型抑制剂: 3.4-葵炔酰-N-乙酰半胱胺 CH3-(CH2)5-CC-CH2-CO-S-R
E
CH3-(CH2)5 HC=C=CH-CO-SR
N E
N H
CH3(CH2)5HC=C-CH2 -CO-SR
不可逆共价结合
第三节 可逆抑制作用的动力学:
可逆抑制作用: Reversible Inhibition
Vmapp [ S ] Km [S ]
Vmapp
Vm (1 [ I ])
KI
Vmapp为表观最大速度，减小
Km 为米氏常数 ， 不变。
KI 为抑制常数
双倒数作图法：1 K m (1 [I] ) 1 1 (1 [I] )
v Vm
K I [S ] Vm
KI
1/v (U/min) -1 1/ V m Km
第七章、酶的抑制作用及抑制动力学
失活作用: 通过变性作用引起酶活力下降或丧失 抑制作用: 改变必需基团性质,引起酶活力下降,丧失 第一节抑制作用的类型: 一、分类: (一)不可逆抑制作用: 抑制剂以很牢固的共价键与酶结合，不能用物理方法除
去，抑制后酶活力不能恢复 • 专一性的不可逆抑制剂: • 非专一性的不可逆抑制剂: (二)可逆抑制作用: 抑制剂以非共价键与酶结合阻遏酶的活性，可以用物理
第七章 酶抑制法
酶的抑制作用
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请老师和同学们批评指正
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二、可逆抑制剂及其动力学
2、可逆抑制动力学
（1）酶的竞争性抑制
8
二、可逆抑制剂及其动力学
动力学公式推导：
根据质量作用定律： ([E0]-[ES]-[EI])[S]=Km[ES] ([E0]-[ES]-[EI])[I]=Ki[EI] 解出[ES]并消去[EI]： 由于vi=K[ES],因此： 由于vm=K[E0],因此：
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参考文献
[1]彭志英.食品酶学导论[M].北京：中国轻工业出版社， 2002:155-158. [2]何国庆, 丁立孝. 食品酶学[M].北京: 化学工业出版社, 2006:64-66. [3]李斌,于国苹. 食品酶工程[M].北京: 中国农业大学出版 社, 2010:56-60. [4]彭志英.食品酶学导论[M]. 北京：中国轻工业出版社, 2009:53-56.
金属离子、CO、H2S、HCN、氟化物、有机阳离子 、碘代乙酸、乙二胺四乙酸（EDTA）以及表面活 性剂。
重要的 抑制剂
3
一、概述
2、抑制剂的分类
按作用方式
不可逆抑制剂
专一性： 仅仅和活性部位的有关基团反应
可逆抑制剂
竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
4
非专一性： 可以和一类或几类的基团反应
一、概述
列下式： （1+[I]/Ki） Km= [1+5×10-4/(3×10-4 )] ×4.7×10-5 =1.25×10-4 mol/L V0=2.2 ×10-5 ×2 ×10-4/ (1.25×10-4 + 2 ×10-4) =1.35 ×10-5 mol/(L· min)
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四、例 题
酶的可逆抑制作用有哪些
酶的可逆抑制作用有哪些酶是一种生物催化剂，能够促进化学反应的进行。
酶在生物体内发挥着重要的作用，包括催化代谢反应、调控细胞功能等。
然而，有些情况下，酶活性的过强可能会对生物体造成负面影响。
为了控制酶的活性，科学家们研究了许多方法，其中之一就是酶的可逆抑制作用。
本文将讨论酶的可逆抑制作用及其机制。
可逆抑制的定义可逆抑制是指抑制剂与酶发生相互作用，从而改变酶的构象和活性，但这种抑制作用可以通过一系列反应来撤销。
与不可逆抑制相比，可逆抑制的效果更为临时和可逆转。
竞争性抑制竞争性抑制是指抑制剂与酶的底物竞争结合在酶的活性部位上，从而降低底物的结合和反应速率。
竞争性抑制的特点是抑制剂与酶活性部位形成可逆的酶-抑制剂复合物，这种抑制可以通过增加底物的浓度来减轻。
例如，甲状腺素对于甲状腺素刺激素受体（TSHR）的活性具有竞争性抑制作用。
甲状腺素和TSHR之间形成的酶底物结合位点是相同的，因此，当甲状腺素存在于高浓度时，它可以与TSHR竞争结合，降低TSHR的活性。
非竞争性抑制非竞争性抑制是指抑制剂与酶的其他部位相互结合，从而改变酶的构象和活性，进而降低酶的活性。
与竞争性抑制不同，非竞争性抑制不受底物浓度的影响。
一种常见的非竞争性抑制方式是抑制剂与酶的调节位点发生结合，导致酶的构象改变，从而影响酶活性。
一个例子是常见的药物盐酸氯丙嗪。
这种药物作为一种非选择性抗组胺药，能够与组胺受体结合并抑制其活性。
氯丙嗪通过与组胺受体的调节位点相互作用，降低了组胺受体的活性，从而实现其治疗效果。
反竞争性抑制反竞争性抑制是指抑制剂与酶的底物结合位点同时存在，但它们的结合会相互抵消酶底物复合物的形成和反应。
这种抑制的机制较为复杂，需要抑制剂和底物在酶上形成相互作用。
丙磷酸二酸酶（MDH）对丙磷酸（PEP）和甲酸二酸（MAL）的活性就具有反竞争性抑制作用。
PEP和MAL可以与MDH的底物结合位点相互作用，从而降低MDH的活性。
酶的可逆抑制在药物设计中的应用酶的可逆抑制作用在药物设计和开发中发挥着重要的作用。
酶反应的抑制作用有哪些
酶反应的抑制作用有哪些酶是生物体内一类特殊的蛋白质，能够催化生物体内的各种化学反应。
然而，在某些情况下，有时需要抑制酶的活性。
酶的抑制作用可以发挥重要的调控作用，因此对此进行深入研究具有重要意义。
本文将介绍酶反应的抑制作用及其分类。
酶反应的抑制作用分类常见的酶反应抑制作用可以分为以下几类：竞争性抑制、非竞争性抑制、混合性抑制和抑制剂。
1. 竞争性抑制竞争性抑制是指某些化合物能够与底物竞争与酶结合，从而抑制酶的活性。
竞争性抑制物通常与酶的活性中心相似，能够结合在活性中心上阻碍底物的结合。
这样一来，酶与竞争性抑制物结合的机会就增加了，而底物与酶结合的机会则减少。
典型的例子是甲状腺素和胆固醇药物对甲状腺过氧化物酶和胆固醇合成酶的竞争性抑制作用。
2. 非竞争性抑制非竞争性抑制是指某些化合物能够与酶的其他部位结合，从而改变酶的构象和活性。
非竞争性抑制物的结合不影响底物的结合，但却能够影响酶的催化活性，例如改变酶的构象或阻碍催化步骤的进行。
这种类型的抑制作用通常不可逆，即一旦抑制物结合，酶的活性将受到长期影响。
例如，重金属离子对酶活性的抑制作用就是一种常见的非竞争性抑制作用。
3. 混合性抑制混合性抑制是一种介于竞争性抑制和非竞争性抑制之间的抑制作用。
它既能够影响底物的结合，又能够影响酶的催化活性。
混合性抑制物结合在酶的不同位置，既干扰底物结合，又可以改变酶的构象从而影响其活性。
典型的例子是某些药物对酶的混合性抑制作用。
4. 抑制剂抑制剂是一种特殊的化合物，能够与酶相互作用并抑制其活性。
抑制剂一般被广泛应用于生物研究、药物研发等领域。
抑制剂可以通过与酶结合、阻碍底物结合或改变酶的构象等方式发挥抑制作用。
抑制剂可以是天然物质也可以是合成化合物，其设计合成是药物研发的重要组成部分。
抑制剂的发现和研究对于了解酶反应、生物调控等方面起着重要的作用。
酶反应抑制作用的应用酶反应的抑制作用在生物研究和药物研发中具有重要的应用价值。
07-酶促反应动力学
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(二)、可逆抑制和不可逆 抑制的动力学鉴别
加入一定量的抑制剂，以V～[E]作图
不可逆抑制剂：部分酶失活 原点右移， 斜率不变 当[E] > 不可逆抑制剂浓度 时能显现出酶的活性
可逆抑制剂：原点不变， 斜率下降
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(三)、可逆抑制作用的动力学
1．竞争性抑制
底物、抑制剂和酶之间有如下平衡
S + E + I
ki2 ki1
k1 k2 k3
ES
P + E
k2 Km k1
ki 2 Ki ki1
EI Ki：抑制常数（inhibitor constant）
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(三)、可逆抑制作用的动力学
溶液平衡时 [E] = [Ef ] + [ES] + [EI]
Arg127,Glu270,Tyr248,Zn2+
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Ser48,His51,NAD+, Zn2+
4、活性中心位于酶表面的一个裂缝内
疏水微环境 使底物分子有效浓度很高 个别极性残基有利于催化作用
5、底物与酶通过弱相互作用结合
稳定酶与底物的结合
6、具有柔性
酶的活性中心易受影响
酶活性
一级序列决定三维结构 氨基酸残基提供了结构基础
Vmax [ S ] V Km [S ]
[S ] Km [S ] [S ] Km V Vmax Vmax Vmax Vmax
纵轴截距: Km/Vmax , 斜率: 1/ Vmax， 横轴截距: -Km
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二、酶的抑制作用
能引起蛋白质失活的条件都影响酶的活力， 引致酶活性丧失的作用称为失活作用 抑制作用(inhibition)： 引起酶活力降低或丧失的现象 抑制剂(inhibitor)： 使酶发生抑制作用的物质
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失活作用: 通过变性作用引起酶活力下降或丧失 抑制作用: 改变必需基团性质,引起酶活力下降,丧失 第一节抑制作用的类型: 一、分类: (一)不可逆抑制作用: 抑制剂以很牢固的共价键与酶结合，不能用物理方法除 去，抑制后酶活力不能恢复 • 专一性的不可逆抑制剂: • 非专一性的不可逆抑制剂: (二)可逆抑制作用: 抑制剂以非共价键与酶结合阻遏酶的活性，可以用物理 方法除去抑制剂后，酶活力能恢复
2.0
3.0
4.0
[I] (mM)
[] I K m 抑制常数：KI的求法： K m a p p K m ( 1 ) K m [] I K I K I 以Kmapp 对[I]作图，横轴截距为 - KI
i %与[S]有关, [S] i%
[ I ] 100 % 抑制率i % = (1 - vi / vo) 100% K I ( 1 [ S ] /K m ) [ I ]
O N CNO 2 +E 2 NO 2
E -
OH
+ CH (N ) 2 3
二、专一性不可逆抑制剂: （一）Ks型不可逆抑制剂: 1.概念 2.抑制机理 E + I EI E ＋ I EIn
EI
Ein
亲和标记法图解
判断Ks型抑制剂作用是否发生在活性部位方法:
化学定量法. 底物、竞争性抑制剂保护方法 酶先可逆失活,再研究KS型抑制情况
二、非竞争性抑制作用动力学: 动力学模型:
KI
I + E + S KI EI + S
I + ES k2 E + P
ESI
VS m [] VS m [] v 动力学方程： [ I ][ I ] [ I ] K m [] S K m [] S ( K m [] S ) ( 1 ) K I K I K I Vm V m a p p[ S ] V mapp [I ] (1 ) K m [ S ] K I Vm=k2[E]o
一、竞争性抑制作用动力学 模型图:
竞争性抑制作用动力学方程推导： I
+
k2 E k -3 EI k 3[I] k1[S ] k -1 ES
E + S k-3 EI k3
k1 k-1 ES
k2
E + P
酶形式 E ES EI
矢量图
动力学项 k-1k-3+k-3k2 k1k-3[S] k-1k3[I]+k2k3[I]
v k k3[ S ] k [ES ] 0 2k 1 2 [E] [E] k3(k [ S ]k k I] 0 t 1 k 2)k 3k 1 3( 1 k 2)[ v 0 k E] ] V [ S ] 2[ 0[S m k (k 1 k [I] (k 1 k 2) 2) ( 1 )[ S ] [ S ] 3 [I] K m K k k k I 1 3 1
含有活泼双键试剂:(N-乙基顺丁烯二酸抱亚胺 (NEMI)、丙烯腈等
O N CH CH 2 3 + E O SH S O N H 2 N H N CH CH 2 3 O O N CH CH 2 3 O
亲电试剂:(四硝基甲烷(TNM)
NO 2 NO 2
OH
氧化剂: H2O2, NBS等 作用-SH、Trp、吲哚基等 还原剂: ME, DTT等, 作用-S-S-、
Kcat型抑制剂: 3.4-葵炔酰-N-乙酰半胱胺 CH3-(CH2)5-CC-CH2-CO-S-R E CH3-(CH2)5 HC=C=CH-CO-SR
N E N H
CH3(CH2)5HC=C-CH2 -CO-SR 不可逆共价结合
第三节 可逆抑制作用的动力学: 可逆抑制作用: Reversible Inhibition 1.概念 2.类型: 竞争性抑制: Comp. C Competitive inhibition 非竞争性抑制 NonC. NC Non-Competitive 反竞争性抑制 UnC. UC Un-Competitive 混合型抑制 MT Mixed Type inhibition
双倒数作图法：
14 12
4 3 2 1 0
1 K m [ I ] 1 1 ( 1 ) V V m K I [ S ] V m
2.0 1.5
-1
1/v (OD/min)
10 8 6 4 2
Km
1.0 0.5 0.0 0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
-2.0
-1.0
0.0
1.0
1/[S] (mM -1 )
动力学模型:
KI
I + E + S Km ES k2 E + P
EI
动力学方程：
v
Vm[S] [I ] Km (1 ) [S] KI
Km a p p K m ( 1 ) K I
式中Vm=k2[E]o 不变 Km 为米氏常数 Kmapp 表观米氏常数，增大 KI 为抑制常数
--NH2 R-CO-X + E- --OH --C6H5-OH --SH －NH－CO-R E- －O －CO-R + HX －C6H5-O－CO-R －S－CO-R
烷化试剂:(2.4-二硝基苯氟,碘代乙酸,碘代乙酰 胺等) -NH3 -NH-R -SH -S-R R-X + E -COOH E－-COOR + HX - S-CH3 -S (CH3)-R 咪唑基NH -咪唑基N-R
二、区别方法 (一)物理方法: (二)动力学方法: 1.酶预先用抑制剂处理后 测定酶活力变化情况:
2.在测活系统中加入抑制剂, 然后加入不同酶量, 测定酶 活力变化情况:
第二节不可逆抑制作用 一. 非专一性的不可逆抑制作用: 1.概念: 2. 非专一性的不可逆抑制剂 酰化试剂:(酸酐,乙酰咪唑,硫代三氟乙酸乙酯,O-甲基 异脲)
（二）Kcat型不可逆抑制动力学 概念:自杀性底物 例如中E.coli中-羟基葵酰硫酯脱水酶 CH3-(CH2)6-CH2-CH(OH)-CO-S-R R = -CH2-CH2-NH-CO-CH3 CH3-(CH2)6-CH=CH-CO-S-R (-反式双键) CH3(CH2)5-CH=CH-CH2-CO-S-R (,顺式双键)