酶抑制作用

酶抑制作用（enzyme inhibition）是指酶的功能基團受到某種物質的影響，而導致酶活力降低或喪失的作用。該物質即稱為酶抑制劑。酶抑制劑對酶有選擇性，是研究酶作用機理的重要工具。很多藥物，毒物和用於化學戰爭的毒劑都是酶抑制劑。此外，還有一些具有一定功能的存在於動植物體內的生物大分子也是酶抑制劑。 酶受抑制時其蛋白部分並未變性。由於酶蛋白變性造成的酶失活作用，以及除去活化劑（如酶活力所必需的金屬離子）而造成酶活力的降低或喪失，不屬於酶抑制作用的範疇。

基本介紹

• 中文名：酶抑制作用
• 外文名：enzyme inhibition
• 物質：酶抑制劑
• 方式：同位抑制作用，別位抑制作用
• 分類：分為可逆和不可逆抑制作用
• 類型：競爭性抑制作用等

分為可逆和不可逆抑制作用兩大類

可逆抑制作用 抑制劑與酶以非共價鍵可逆結合而引起酶活力的降低或喪失，用物理方法除去抑制劑後可使酶活力恢復的作用稱為可逆抑制作用，這種抑制劑叫做可逆抑制劑。

可逆抑制劑與酶結合而抑制酶活力的方式兩種

同位抑制作用

抑制劑與酶分子的結合部位基本上和底物與酶分子的結合部位相同或相近。這類抑制劑稱為同位抑制劑。

別位抑制作用

抑制劑與酶分子活性中心以外的部位相結合，即通過酶分子空間構象的改變，來影響底物與酶的結合或酶的催化效率。這種抑制劑稱為別位抑制劑。

從酶動力學的觀點又可分為三種類型

競爭性抑制作用

抑制劑（I）和底物（S）對游離酶（E）的結合有競爭作用，互相排斥。這種抑制劑稱為競爭性抑制劑。已結合S的ES複合體不能再結合I；已結合I的EI複合體也不能再綜合S，即不存在IES三聯複合體。可用下式表示（其中P代表產物）：

競爭性抑制劑與底物在結構上常有類似之處，可與底物競爭酶的結合位點。例如琥珀酸脫氫酶的底物琥珀酸是丁二酸，而它的競爭性抑制劑是丙二酸，二者在結構上是同系物。

反競爭性抑制作用

抑制劑不與游離酶結合，而與酶底物複合體結合而成三聯複合體，三聯複合體不能再分解生成產物。E和s的結合反而促進E和I的結合。可用下式表示：　從上式可知，當反應體系中加入抑制劑I時，可使E+S和ES的平衡傾向ES的形成。因此I的存在反而增加E和S的親和力。此情況正和競爭性抑制作用相反，故稱為反競爭性抑制作用。L-苯丙氨酸等一些胺基酸對鹼性磷酸酶的作用是反競爭性抑制。在多底物反應中，反競爭性抑制作用比較常見。

非競爭性抑制作用

底物和抑制劑與游離酶的結合完全互不相關，既不排斥也不促進，底物與游離酶結合後，不影響抑制劑同游離酶的結合；同樣，抑制劑與游離酶結合後，也不影響底物與酶的結合。但三聯複合體也不再分解生成產物。可用下式表示：

當反應體系中加入抑制劑時，既可使游離酶和複合體IE的平衡傾向IE，又可使ES與IES的平衡傾向IES。例如烏本苷是細胞膜上鈉-鉀腺苷三磷酸（Na+—K+ATP）酶的非競爭性抑制劑。嚴格的非競爭性抑制作用（即表現為Ki=K′i者）比較少見，一些介於競爭性和非競爭之間的抑制作用通常稱為混合性抑制作用。

不可逆抑制作用

抑制劑與酶的必需基團或活性部位以共價鍵結合而引起酶活力喪失，不能用透析、超濾或凝膠過濾等物理方法去除抑制劑而使酶活力恢復者稱為不可逆抑制作用，這種抑制劑叫做不可逆抑制劑。不可逆抑制作用可以分為非專一性的與專一性的兩類。

非專一性的不可逆抑制作用

抑制劑作用於酶蛋白分子中一類或幾類基團，對酶不表現專一性。這類抑制劑叫做非專一性的不可逆抑制劑，實際上是胺基酸側鏈基團的修飾劑。目前已合成很多這類修飾劑。雖然這類修飾劑主要作用於某類特定的側鏈基因，如氨基、羥基、胍基、巰基、酚基等，但對其所修飾基團的選擇性常常是不強的。因此在進行化學修飾時，應注意控制反應條件及保護可能引起副反應的基團等，以增強對所修飾基團的選擇性。

專一性的不可逆抑制作用

抑制劑只對某類或某一個酶起作用，這類抑制劑叫做專一性的不可逆抑制劑，包括親和標記劑和自殺底物兩大類。①親和標記劑，具有和底物類似的結構，是通過對酶的親和力來對酶進行修飾的。所以又稱Ks型不可逆抑制劑。它們能與特定的酶結合，它們的結構中還帶有一個活潑的化學基團可以與酶分子中的必需基團起反應使酶活力受到抑制。因而親和標記劑只對底物結構與其相似的酶有抑制作用，顯示其有專一性。如： L-苯甲磺醯賴氨醯氯甲酮（TLCK）是胰蛋白酶的親和標記劑，而L-苯甲磺醯苯丙氨醯氯甲酮（TPCK）則是胰凝乳蛋白酶的親和標記劑。②自殺底物，有些酶的專一性較低，它們的天然底物的某些類似物或衍生物都能和它們發生作用。這些類似物或衍生物中的一類，在它們的結構中潛在著一種化學活性基團，當酶把它們作為一種底物來結合併在這一酶促催化作用進行到一定階段以後，潛在的化學基團能被活化，成為有活性的化學基團並和酶蛋白活性中心發生共價結合，使酶失活。這種過程稱為酶的“自殺”或酶的自殺失活作用，而這類底物則稱為“自殺底物”也叫Kcat型不可逆抑制劑。自殺底物所作用的酶，稱為自殺底物的靶酶。酶的自殺底物實際上是專一性很高的不可逆抑制劑，因此，設計出某些病原菌或異常組織中所特有的酶的自殺底物對於制服病原菌或制止組織的異常生長是有用的。例如：由於廣泛使用青黴素，很多菌株對青黴素產生了耐藥性，其原因多半是細菌體內被誘導產生出一種能分解青黴素結構中具有殺菌能力的β-內醯胺環的酶。近年來，合成了多種這個酶的自殺底物，如青黴素亞碸等，在殺死對青黴素有耐藥作用的病原菌上很有效。

此外，動、植物體內還有—些生物大分子酶抑制劑，其中絕大多數是多肽及蛋白質性的酶抑制劑，例如在胰臟、大豆、綠豆中都存在著胰蛋白酶的抑制劑。這些大分子抑制劑與人體的生物調控有關。