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第二章下 酶的抑制动力学

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第二章下 酶的抑制动力学

第二章下 酶的抑制动力学
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非竞争性抑制
酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子 构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物 质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所 以称为非竞争性抑制剂。 如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA 等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基 团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性 抑制。
A链
B链
C链
酶活性中 心的氨基酸残基 来自B、C二链
◆
α--胰凝乳蛋白酶 （三链间有二硫键）
胰蛋白酶原
肠激酶 胰凝乳蛋白酶原
六肽
+
胰蛋白酶
弹性蛋白酶原
胰凝乳蛋白酶
弹性蛋白酶
羧肽酶
羧肽酶原
胰蛋白酶对各个胰脏蛋白酶原的激活作用
综上所述，酶原激活有两个特点：


是蛋白质肽链的水解过程，不可逆激活后，不能 变为酶原状态，因而这是“一次性”的调节，能 及时地从靶部位通过自身催化或组织蛋白酶的作 用而降解移去 都是通过级联系统实现的快速的信号放大过程， 以完成特定功能
胰凝乳蛋白酶原 （无活性） 胰蛋白酶
α --胰凝乳 蛋白酶为稳定的 形式，A、B两链 及B、C两链间各 通过一对大的二 硫键相连，其活 性只有π --胰凝 乳蛋白酶的2/5
◆
π--胰凝乳蛋白酶 （有活性） 胰凝乳蛋白酶 Ser14—Arg15 Thr147—Asn148 α--胰凝乳蛋白酶 （有活性,稳定）
1． 底物抑制 2． 产物抑制

退出
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2． 产物抑制
产物对酶反应的抑制作用在生物体中 较为常见，在细胞内，酶反应的产物虽然 不断被另外的酶作用，但S和P总是同时存 在的，因此，考虑产物对反应速度的影响， 可能具有一定的意义。

生化工程,第二章酶促反应动力学

生化工程,第二章酶促反应动力学

v
dP dt
t
v
dP dt
t5
反应分子数
• 反应分子数：是在反应中真正相互作用的分子的数目。
• 如：A → P
属于单分子反应
• 根据质量作用定律，单分子反应的速率方程式是：
v k[A] • 双如：A＋B → C＋D
属于双分子反应
• 其反应速率方程可表示为：
vk[A]B []
• 判断一个反应是单分子反应还是双分子反应，必须先了解反应机制， 即了解反应过程中各个单元反应是如何进行的。
V k E Pma x 2[0]
代入式(5)得：
vPd d [P t]kK 2 S [E 0 [ ]S S ] []V K PS m [ [ a S S x ] ]
(6)
式中：
Vp,max: 最大反应速率
如果酶的量发生改变，最大反应速率相应改变。
KS: 解离常数，饱和常数
低KS值意味着酶与底物结合力很强，
• 反应机制往往很复杂，不易弄清楚，但是反应速率与浓度的关系可用 实验方法来确定，从而帮助推论反应机制。
6
反应级数
根据实验结果，整个化学反应的速率服从哪种分子反 应速率方程式，则这个反应即为几级反应。 例：对于某一反应其总反应速率能以单分子反应的速 率方程式表示，那么这个反应为一级反应。 又如某一反应： A + B → C + D
2. 底物浓度[S]远大于酶的浓度[E]，因此[ES]的形成不会降低 底物浓度[S]，底物浓度以初始浓度计算。
3. 不考虑P+E→ES这个可逆反应的存在。
4. [ES]在反应开始后与E及S迅速达到动态平衡。
17
E ＋S
k+1
k-1

酶动力学和抑制作用

酶动力学和抑制作用
E+I → EI ESI
非竟争性抑制
酶可同时与底物及抑制剂结合，即底物和抑制剂没有竞争作用。酶与抑制剂结合后，还可与底物结合；酶与底物结合后，也可再结合抑制剂，但是三元的中间产物不能进一步分解为产物，所以酶活性降低。
非竞争性抑制剂与酶活性中心以外的基团结合。这类抑制作用不会因提高底物浓度而减弱
02
如含Ag+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等金属盐能使大多数酶失活。 重金属抑制剂
可逆抑制剂
01
最常见的是竞争性抑制剂
02
例1：磺胺药中的对一氨基苯磺酰胺
03
例2： 抗癌药物5一氟尿嘧啶
04
酶活性的调节
02
Control of enzyme activity
01
Feedback regulation 反馈调节
Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。
01
一般情况下，1/Km可以近似地表示酶对底物的亲和力大小， 1/Km愈大，表明亲和力愈大。
02
Km是酶的一个特征性常数，只与酶的性质有关，与酶的浓度无关
03
同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物 。
b.非竞争性抑制
非竞争性抑制剂
无抑制剂
1/km
1/v
1/Vmax
加入非竞争性抑制剂后，Km 不变，而Vmax减小。
1/[s]
可逆抑制的动力学比较
抑制类型 Vmax Km 无抑制剂 Vmax Km 竞争性抑制 不变 变大 非竞争性抑制 变小 不变
意义：避免自身受损伤

第二章 生物反应动力学.

第二章 生物反应动力学.

E S [ES] E P E I [EI] [EI] S KS [EIS] [ES] I KI [ESI]
底物 抑制
产物 抑制
E S [ES ] E P S [ES ] [SES ]
E S [ES ] E P E P [EP]
所消耗的底物. 3. 产物的抑制作用不计.
有两种推导反应速率方程的方法:平衡假设法和拟稳态假设法.
平衡假设法—Michaelis-Menten方程
平衡假设：认为酶催化反应历程中，生成产物一步的反应速率要慢于底物S和酶 形成中间复合物的可逆反应速率，因此生成产物一步的反应速率决定整个酶催 化反应的速率，生成复合物的可逆反应则达到平衡状态。
流量分析，介绍代谢工程进展。 • 重点：
各种情况下的酶和细胞反应（过程）的动力学方程及其在形式 上差异、简单的代谢流量分析。 • 难点：
酶催化反应动力学机理方程的推导。
第一节 均相酶催化反应动力学
酶催化反应过程分为：均相酶催化反应过程和非均相酶催化反应过程。 均相酶催化反应 定义: 指酶和反应物系处于同一相(液相)中的酶催化反应. 特点: 不存在相间的物质传递.所描述的反应速率与反应物系的基本关系反映
拟稳态假设法—Briggs-Haldane方程
拟稳态假设：认为由于反应体系中底物浓度要比酶的浓度高得多，中间复合物 分解时所得到的酶又立即与底物相结合，使得反应体系中复合物的浓度维持不 变，即中间复合物的浓度不随时间变化，即：
dC[ES] 0 dt
根据反应机理和拟稳态假设，有下述方程式：
dCP dt
所示。
rm ax
该曲线表示了三个不同动力学特点的区域： rS
1
•当CS KS 时，即底物浓度比值小得多时，该曲 2 rmax

第二章 酶抑制剂及反应动力学

第二章 酶抑制剂及反应动力学

农业领域
胆碱酯酶:胆碱酯酶催 化胆碱酯生成乙酰胆 碱（神经系统受体）， 缺乏受体造成昆虫神 经系统紊乱，痉挛而 死。
构建抗除草剂工程植物机理 （1）提高除草剂作用靶酶的剂量
❖ EPSP合成酶的生理作用与草甘膦的抑制作用
❖ EPSP合成酶: 5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶
❖ EPSP合成酶是芳香族氨基酸——色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸生 物合成过程中的关键酶，芳香族氨基酸参与植物体内一些生物碱、 香豆素、类黄酮、木质素、酚类物质等的次生代谢。
1．竞争性抑制动力学 若在反应体系中存在有与底物结构相类似的物质，该 物质能在酶的活性部位上结合，从而阻碍了酶与底物 的结合，使酶催化底物的反应速率下降。这种抑制称 为竞争性抑制。
例1：底物类似物 二氢叶酸合成酶 ：对氨基苯甲酸→二氢叶酸 其竞争性抑制剂：对氨基苯磺酸
反应式
Ks E+S
+
I
Ki
EI
竞争性抑制动力学的主要特点是增大米氏常数(即 亲和力下降)，即当[I] 增加，或KI减小，都将使 KmI增大，反应速率下降，但Vm不变,因为可以通 过增加底物浓度解除抑制。
V0：抑制后反应速度 Km：米氏常数 Ki：抑制常 数（酶抑制剂复合物解离常数） KmI：加入抑制剂 后的米氏常数
2、反竞争性抑制
❖ Kcat（catalyze)型不可逆抑制剂(自杀性底 物)：具有与天然底物相类似的结构，本身也是酶 的底物，被酶催化后，潜伏性的反应基团因酶的 催化而暴露或活化，作用于酶的活性中心或辅基， 使酶被共价修饰而失活。
E +Ss ESs EI
自杀性底物
克拉维酸在抑制β—内酰 胺酶的过程中，既为酶 的底物又为酶的抑制剂, 当每一个酶分子被不可 逆的钝化，约有115个 克拉维酸分子作为底物 被破坏。

第2章酶促反应动力学

第2章酶促反应动力学

酶应用的特点
1) 酶的稳定性及应用特点 2) 酶是以活力、而不是以质量购销的 3) 酶有不同的质量等级：
工业用酶 食品用酶 医药用酶 …… 实际应用酶时应注意，没有必要使用比工艺条件所需 纯度更高的酶。
酶应用的特点
酶应用的特点
酶应用的特点
酶应用的特点
• 经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内 进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学 研究的目的是探讨酶促反应的机制。
酶的分类
• 例如：
编号EC1.1.1.1（已醇脱氢酶）
第一大 类（氧 化还原 酶）
第一亚 类（氧 化基团 是CHO
H）
第一亚
亚类 （NAD 为H的 受体）
在此亚 亚类中 的顺序
号
酶的催化共性
1）降低反应的活化能 如过氧化氢的分解，无催化剂时反应 活化能为75.31kJ/mol，加入过氧化氢酶后，过氧化氢分 解反应的活化能为8.37kJ/mol；
酶的分类
• 国际生物化学联合会(International Union of Biochemistry IUB)国际酶学委员会(Enzyme Commission, EC)于1961年 提出的酶的分类与命名方案的规定，按照酶进行催化反应 的类型，可将酶分为六类： 1）氧化还原酶类(oxidoreductases) 2）转移酶类(transferases) 3）水解酶类(hydrolases) 4）裂合酶(lyases) 5）异构酶(isomerases) 6）连接（或合成）酶(ligase, synthetases)
2）加快反应速率 一般非酶催化反应速率太低，不易观察， 酶催化反应速率和在相同pH值与温度下非酶催化反应速 率可直接比较的例子很少。已知己糖激酶可加快反应速率， 大于1010倍；乙醇脱氢酶大于2×108倍。

酶的抑制动力学


2. 竞争性抑制作用的机理
（1 ）抑制剂与底物在结构上有类似之处 （2 ）可能结合在底物所结合的位点（如 结合基团）上，从而阻断了底物和酶的结 合 （3） 降低酶和底物的亲和力。
退出
3. 竞争性抑制作用举例
药物（抑制剂） 被抑制的酶
竞争底物
临床应用及机 理
磺胺药 氨基蝶呤
二氢叶酸合成酶（细 菌）
H7N9新药(帕拉米韦) 强效神经氨酸酶抑制剂
退出
退出
整合酶抑制剂的发现和发展
退出
4．过渡态的类似物作为竞争性 的抑制剂
所谓过渡态底物是指底物和酶结 合成中间复合体后被活化的过渡形式， 一般用S*表示，由于其能障小，和酶 结合就紧密得多。
退出
4过渡态的类似物作为竞争性的抑制剂
退出
（二） 反竞争性抑制
Enzyme Engineering 酶工程
退出
第二章 酶催化的基础知识
第三节 酶的抑制动力学及应用
退出
退出
去激活作用：
如EDTA去除二阶金属离子，以 降低酶的活性。
此作用并非是化学物质对酶蛋白 或其辅因子的直接作用。
退出
食品加工过程中由于多酚氧化 酶的作用，发生酶促褐变，使果蔬 类加工食品货架寿期缩短。多酚氧 化酶是含铜金属蛋白，因而许多金 属螯合剂是其抑制剂。
特点：
⑴ 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底 物的分子结构类似；
⑵ 底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部 位相结合；
⑶ 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底 物浓度的改变对抑制程度无影响；
⑷ 动力学参数：Km值不变，Vm值降低。
退出
退出
退出
非竞争性抑制的动力学
可推导得出如下的曲线

酶的抑制作用


19
请老师和同学们批评指正
7
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：
18
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)
17
四、例 题

第二章酶促反应动力学


谢 谢 大 家
第二章
酶促反应动力学
2.1 酶促反应动力学的特点
2.1.1 酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级：工业用酶、食品用酶、 医药用酶。酶的实际应用中应注意，没有必要使 用比工艺条件所需纯度更高的酶。
经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应 的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓 度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨 酶促反应的机制。 工业上，为保证酶促反应高效率完成，常 需要使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持 续较长时间，反应体系多为非均相体系，有时 反应是在有机溶剂中进行。
x
i
i
1
E k d Ad exp d RT
2.4.1.3 温度对酶失活的影响
Ed kd Ad e xp RT
k 2 e S r p,max S r p (rs ) Ks S Ks S
• 式中rs为底物消耗速度（负号表示减少）； • rp为产物生成速率； • Ks为平衡常数,其又称饱和常数（saturation constant）。
利用稳态法获得米氏方程，同样基于三点假设。 其中第（1）和（2）两点与快速平衡法一致，第 三点是在基于底物浓度比酶的浓度高得多，中间 复合物ES分解时所得到的酶又立即与底物结合， 使中间复合物浓度维持不变。即在这段时间里， x的生成速率与x的消失速率相等，达到动态平衡， 即所谓“稳态”。
S
S
I
I E
E
竞争性抑制反应机理：
快速平衡法推导动力学方程：
解之，得
，
式中:
采用稳态法推导动力学方程：
解之， 得

第二章酶促反应动力学


rmax/2
Km
CS
图2－1 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影 响
对米氏方程 rmax C
反应。
Km r rmax
S
，属一级
• 当CS>>Km时，r rmax ，属零级反 2 应。
• 当CS＝Km时， 。Km在数 量上等于反应速度达到最大反应
双倒数法(Linewear Burk):
可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应A B CD，有：
rrArPkA C C B
rA


dCA dt
式中，
rP

dC P dt
k：酶促反应速率常数；
r：酶促反应速率；
rA：以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率；
rP：以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。
对连锁的酶促反应， A k1 M k2 P

dCA dt

k1CA
dCM dt
k1CAk2CM
dCP dt
k2CM
2.2.2 单底物酶促反应动力学
2.2.2.1 米氏方程
根据酶－底物中间复合物假说，
对单底物酶促反S应P ，其反应
机制可表示为：
k1
k2
ESESEP
k1
快速平衡法推导动力学方程：
几点假设：
（1）CS>>CE，中间复合物ES的形 成不会降低CS。
2.1.3 酶和细胞的固定化技术
一、固定化技术的基本概念 二、固定化酶的特性 三、固定化细胞的特性 四、酶和细胞的固定化技术
2.1.4 酶促反应的特征
一、优点： • 常温、常压、中性范围（个别除外）下进行反应； • 与一些化学反应相比，省能且效率较高； • 专一性好； • 反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制等。 二、不足， • 多限于一步或几步较简单的生化反应过程； • 一般周期较长。
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酶抑制剂：是一类可以结合酶并降低 其活性的分子。由于抑制特定酶的活性可 以杀死病原体或校正新陈代谢的不平衡， 许多相关药物就是酶抑制剂。一些酶抑制 剂还被用作除草剂或农药
退出
退出
20世纪60年代初，Umezawa提出了酶抑 制的概念,从而将抗生素的研究扩大到酶抑制剂 的新领域。酶抑制剂新药发现的途径：一是来 源于天然化合物，包括动植物和各种微生物等， 二是化学合成物。在目前上市的药物中，以受 体为作用靶点的药物占52%，以酶为靶点的药 物占22%，以离子通道为靶点的药物占6%，以 核酸为靶点的药物占3%。因此，酶抑制剂的开 发是新药来源的一个主要途径。以酶为靶点开 发新药存在巨大潜力，今后很长一段时间仍然 是发现新药的重要着手点。
1． 底物抑制 2． 产物抑制

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退出
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2． 产物抑制
产物对酶反应的抑制作用在生物体中 较为常见，在细胞内，酶反应的产物虽然 不断被另外的酶作用，但S和P总是同时存 在的，因此，考虑产物对反应速度的影响， 可能具有一定的意义。
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二、不可逆抑制作用
不可逆抑制作用： 如果[E ]> [I ],则I只能使部分的酶失活，余下 的酶仍是正常的，可以行使正常的催化功能。 米氏常数不变，而Vmax下降，得到的双倒 数图和可逆抑制中的非竞争性抑制非常相似。
退出
特点：




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⑴ 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底 物的分子结构类似； ⑵ 底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部 位相结合； ⑶ 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底 物浓度的改变对抑制程度无影响； ⑷ 动力学参数：Km值不变，Vm值降低。
退出
退出
非竞争性抑制的动力学
可推导得出如下的曲线
退出
（二） 专一性不可逆抑制剂


概念：抑制剂通常只作用于酶蛋白分子中一 种氨基酸侧链基团或仅作用于一类酶。 专一性不可逆抑制剂的类型:
1． Ks型结合型不可逆抑制剂
2． Kcat型催化型不可逆抑制剂（自杀底 物）
退出
1、Ks型结合型专一性不可逆抑制剂
抑制剂只能专一地与某种酶结合而引起的 不可逆抑制作用 根据底物的化学结构设计，可以和酶 结合，并对酶的必需基团进行化学修饰， 从而抑制酶的活性。是利用对酶的亲和力 而对酶进行修饰标记，所以又称亲和标记 试剂。 举例： 1 对甲苯磺酰-L-苯丙氨酰氯甲酮抑制胰凝 乳蛋白酶 2 对甲苯磺酰-L-赖氨酰氯甲酮抑制胰蛋白 酶
单胺氧化酶
肾上腺素（去甲肾上 腺素）
中枢兴奋，抗哮喘
丙二酸是琥珀酸的结构类似物， 可逆抑制琥珀酸脱氢酶活性
乙醇作为竞争性底物可以抑制乙二醇氧 化成乙醛的反应，（因此乙醇可以用于 治疗乙二醇中毒）
抑菌剂

二氢叶酸合成酶
转肽基酶
退出
退出
退出
退出

两者结构类似，故可竞争性地抑制转 肽酶，导致胞壁合成障碍。
1、Vm降低
形成不能转变为 产物的EI和EIS 越多，V降低的程度越
显著。 2、Km不变 3、增大底物浓度，不能 减轻抑制作用，无竞争关 系；
即I越大、Ki越小，
2. 非竞争性抑制举例
退出
（四）混合型抑制作用
是非竞争性与其他两种类型的混合， 竞争性与反竞争性抑制二者之间不存 在混合型。
退出
（五） 其他可逆抑制
退出
第四节 酶的调节
酶活性的调节
酶浓度的调节
退出
酶活性调节的实例：
凝血酶、胰蛋白酶激活 糖元磷酸化酶活性转化 母体分娩后母乳中乳糖合成 丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶活性 苏氨酸到异亮氨酸的代谢途径控制
退出


说明了—— 正常情况下生物体并不要求每个酶处于最 有效的催化状态，而是要求有快有慢。 在长期的进化、选择过程中，生物体为适 应外界环境变化，满足生理功能的需要， 形成了一整套调节机制。（酶合成水平上 的调节和酶结构活性水平上的调节)
腺苷酸环化酶
AMP
磷酸二脂酶
cAMP + H2O
乳糖操纵子模型
2. 生理调节或激素调节
在特殊生理条件下，分泌某一种激素来调
节酶的活性。如：乳腺组织中的乳糖合成酶。
乳糖合成酶是蛋白A和蛋白B两组分构成的 复合物，可以催化乳糖合成反应：
E
UDP-半乳糖 + 葡萄糖
乳糖 + UDP
蛋白A不能催化上述反应而能催化下述合成反应：
胰凝乳蛋白酶原 （无活性） 胰蛋白酶
α --胰凝乳 蛋白酶为稳定的 形式，A、B两链 及B、C两链间各 通过一对大的二 硫键相连，其活 性只有π --胰凝 乳蛋白酶的2/5
◆
π--胰凝乳蛋白酶 （有活性） 胰凝乳蛋白酶 Ser14—Arg15 Thr147—Asn148 α--胰凝乳蛋白酶 （有活性,稳定）
治疗高血压；癫痫；抗青霉素的菌株； 在肿瘤治疗上；治疗震颠麻痹症；痛风症 的自杀底物疗法。
退出
例：以FMN或FAD为辅酶的单胺氧 化酶的Kcat型不可逆抑制剂迫降灵
退出
退出
退出
酶抑制剂的抑制程度：
在抑制剂存在下，酶反应速度下降的成 都，常用有抑制作用的反应速度（vi）与 无抑制作用的反应速度（v）。 a：相对活力分数 i：抑制分数 i＝1－a
UDP-半乳糖 + N-乙酰葡糖胺
A N-乙酰半乳糖胺 + UDP
蛋白B本身无催化能力，但其与蛋白Байду номын сангаас结合，可以 改变蛋白A的底物专一性。
3、共价修饰调节 不可逆共价调节——酶原激活
◆一些酶（主要是消化酶和执行防御功能的酶）在细胞内以
无活性前体形式（即酶原）合成和分泌，然后输送到胞内 外作用部位去，当功能需要时就会被活化而起作用。可以 想象，必须有一种调控机制，使其在胞内合成时处于失活 状态，而在需要时激活； ◆在酶原激活过程中，酶原分子结构发生了这样的变化： 首先，酶原分子被切去若干小段，即发生一级结构变化、 一级结构变化引起酶分子活性部位构象变化，形成能与 特异性底物相结合的完整的疏水口袋。
退出
非竞争性抑制
酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子 构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物 质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所 以称为非竞争性抑制剂。 如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA 等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基 团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性 抑制。
H7N9新药(帕拉米韦) 强效神经氨酸酶抑制剂
退出
退出
退出
整合酶抑制剂的发现和发展
4．过渡态的类似物作为竞争性 的抑制剂
所谓过渡态底物是指底物和酶结 合成中间复合体后被活化的过渡形式， 一般用S*表示，由于其能障小，和酶 结合就紧密得多。
退出
4过渡态的类似物作为竞争性的抑制剂
退出
（二） 反竞争性抑制
理论上： 阐明酶活性中心、酶催化机理、代谢途径、 代谢调节、药物和毒物作用机理。 应用上： （1）药物：抑制病原微生物；治疗代谢疾病；保 健、美容等功效。 （2）农业中的杀虫剂和杀菌剂。 （3）食品加工过程中有害酶的活性抑制剂。
退出
（一）竞争性抑制作用的含义
退出
退出
(1) 竟争性抑制
某些抑制剂的化学结构与底物相似， 因而能与底物竟争与酶活性中心结合。 当抑制剂与活性中心结合后，底物被 排斥在反应中心之外，其结果是酶促 反应被抑制了。 米氏常数变大 竟争性抑制通常可以通过增大底物浓 度，即提高底物的竞争能力来消除。

退出
退出
竞争性抑制动力学曲线
退出
竞争性抑制的动力学
经推导可得如下曲线
1、Km增大
即抑制剂与酶结合后， 酶和底物亲和力降低； I越高、Ki越小，Km增大。 酶和底物亲和力降低，酶 反应速度减慢。 2、Vm不变 3、增大底物浓度，有利于 酶和底物结合，可减轻抑 制作用；反之，增加抑制 剂浓度，加深抑制程度。
2. 竞争性抑制作用的机理
（1 ）抑制剂与底物在结构上有类似之处
（2 ）可能结合在底物所结合的位点（如 结合基团）上，从而阻断了底物和酶的结
合
（3） 降低酶和底物的亲和力。
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3. 竞争性抑制作用举例
被抑制的酶
二氢叶酸合成酶（细 菌） 二氢叶酸还原酶
药物（抑制剂）
磺胺药 氨基蝶呤
竞争底物
苯甲酸 二氢叶酸 尿嘧啶（胸腺嘧啶）
多种调节方式： 浓度调节（ 合成降解调节)； 生理调节(激素调节)； 共价修饰调节（可逆，不可逆)； 抑制剂调节； 反馈调节（别构调节）； 存在方式调节（多酶体系）； 寡聚酶的聚合、解聚调节；
1. 调节酶在细胞内的浓度
如：大肠杆菌的葡萄糖效应，即在有葡萄 糖存在时，它不利用乳糖。原理可以 用乳糖操纵子模型来解释。
Enzyme Engineering 酶工程
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第二章 酶催化的基础知识
第三节
酶的抑制动力学及应用
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去激活作用：
如EDTA去除二阶金属离子，以 降低酶的活性。 此作用并非是化学物质对酶蛋白 或其辅因子的直接作用。
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食品加工过程中由于多酚氧化 酶的作用，发生酶促褐变，使果蔬 类加工食品货架寿期缩短。多酚氧 化酶是含铜金属蛋白，因而许多金 属螯合剂是其抑制剂。
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（三）非竞争性抑制
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非竞争性抑制（noncompetitive inhibition）
抑制剂在酶的活性部位以外的部位与酶结合， 不对底物与酶的活性产生竞争。
作用：抑制剂不仅与游离酶结合，也可以与 酶-底物复合物结合的一种酶促反应抑制作 用。酶-底物-抑制剂复合物（ESI）不能进 一步释放出产物。