酶的抑制剂分为可逆抑制剂与不可逆抑制剂。可逆抑制剂通过非共价键与酶可逆结合,所以可用透析法除去,使酶活性恢复。根据抑制剂与底物的关系,典型的可逆抑制分为三种类型:
(1)竞争性抑制(competitive inhibiton) 抑制剂结构与底物类似,与酶形成可逆的EI复合物但不能分解成产物P。抑制剂与底物竞争活性中心,从而阻止底物与酶的结合。可通过提高底物浓度减弱这种抑制。最典型的例子是丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制。竞争性抑制剂使Km增大,Km'=Km×(1+[I]/Ki),Vm不变。
竞争性抑制,引自百度图片
竞争性抑制最常见,磺胺类药物就是竞争性抑制剂,如对氨基苯磺胺。它与对氨基苯甲酸相似,可抑制细菌二氢叶酸合成酶,从而抑制细菌生长繁殖。人体可利用食物中的叶酸,而细菌不能利用外源的叶酸,所以对此类药物敏感。抗菌增效剂TMP可增强磺胺的药效,因为其结构与二氢叶酸类似,可抑制细菌二氢叶酸还原酶,但很少抑制人体二氢叶酸还原酶。它与磺胺配合使用,可使细菌的四氢叶酸合成受到双重阻碍,严重影响细菌的核酸及蛋白质合成。
竞争性抑制的动力学特点
植物中的某些生物碱如毒扁豆碱是胆碱酯酶的竞争性抑制剂,含叔胺基团,与乙酰胆碱类似,能抑制胆碱酯酶活力。所以食用未完全煮熟的扁豆,会造成胃肠道平滑肌痉挛,导致恶心呕吐等症状。
过渡态底物类似物也可以作为竞争性抑制剂。因为酶与过渡态的亲和力更高,所以这种抑制剂的效率比一般的基态底物类似物高得多。例如,磷酸乙二醇羟胺是酵母醛缩酶的过渡态底物类似物,其Ki为10-8 mol/L,而正常底物磷酸二羟丙酮的Km是4ⅹ10-4 mol/L。也就是说,其结合能力比磷酸二羟丙酮高4万倍。而一种针对小牛肠腺苷脱氨酶的过渡态类似物:嘌呤核苷水合物,结合能力比底物高一亿倍。
(2)非竞争性抑制(noncompetitive inhibiton) 酶可以同时与底物和抑制剂结合,两者之间没有竞争。但形成的中间物ESI不能分解生成产物,因此酶活降低。非竞争性抑制使Km不变,Vm变小,Vm’= Vm/(1+[I]/Ki)。
非竞争性抑制,引自百度图片
非竞争抑制剂与酶活性中心以外的基团结合,其中很多是通过与巯基结合,破坏酶的构象,例如一些含金属离子(铜、汞、银等)的化合物。亮氨酸是精氨酸酶的非竞争抑制剂,EDTA络合