文档介绍：第七章
化学物质与酶的相互作用
自然界中发现的酶已达3000多种,而且这个数目随着基因工程和蛋白质工程方面研究的发展而大大增加。
酶可以直接作为药物用于医药工业,如溶菌酶可治疗各类炎症,如咽喉炎、口腔溃疡、慢性鼻炎、带状疤疹及各种刀伤引起的发炎等,天冬酞胺酶治疗癌症,治疗血栓的尿激酶等。
酶也广泛应用于食品工业、化学工业、医药工业、环保工业等,在临床检验、生物分析等领域也广泛使用。
另外,每种酶都有一定的抑制剂,这类抑制剂可以参与生物代谢过程的化学调控,因此有些酶抑制剂可能属于毒物,而有些抑制剂可以作为药物使用。
酶抑制剂作为新药寻找与开发,在近一、二十年来分子生物学发展的基础上得以实用化。
化学物质(无机物质、有机物质和高分子物质)与酶的相互作用包括化学物质对酶的激活作用、抑制作用、改性作用和酶对化学物质的催化作用等。
第一节化学物质对酶的抑制作用
凡能降低酶促反应速度的作用,称为酶的抑制作用。能使酶活性受抑制的物质,称为酶的抑制剂。近年来对酶抑制作用的研究进展迅速。
由于通过酶抑制作用的研究,不仅对了解酶的专—性,酶活性部位的物理和化学结构,酶的动力学性质以及酶的作用机制等;而且对了解药物和毒物作用于机体的方式及机理等也有重要意义;对代谢途径中酶的调节也能提供信息。
抑制剂之所以能抑制酶促反应,主要是由于它们能使酶的必需基因或活性部位的性质和结构发生改变,从而导致酶活性降低或丧失。
按抑制剂作用的方式不同,酶的抑制作用可分为可逆和不可逆两种类型。
一、可逆抑制作用
按可逆抑制剂对酶—底结合的影响不同,可分为许多类型,它们的反应历程可用一通式表示:
速度方程通式
根据此反应历程,根据快速平衡学说或恒态学说推导,得到其总速度方程通式如下
在不同的抑制作用中,仅在于Ki和Ki’两个数值的不同,一般可分为4种类型:即竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制和混合性抑制。
将该方程作双倒数处理,可得
1,竞争性抑制作用
竞争性抑制作用中I只与自由酶结合,因而阻止S与酶结合。而S又不能与EI结合,I也不能与ES结合,所以EIS不存在;EI亦不能分解成产物。
—个竞争性抑制剂只增加酶—底结合的表现Km(Kmapp),即I浓度增加,Kmapp就增加;而Vmax则保持不变。在竞争性抑制剂存在下, 要达到最大反应速度Vmax,必须加入更高的底物浓度。如[S]>100Km时,Vmaxi可达Vmax。
竞争性抑制剂对酶促反应的抑制程度,决定于[I],[S],Km和Ki的大小。[I]一定,增加[S], 减少抑制程度;[S]一定,增加[I],增加抑制程度,Ki值较低时,任何给定[I]和[S],抑制程度都较大;Km值越低,在一定[S]、[I]下,抑制程度越小。
竞争性抑制作用的双倒数图
竞争性抑制作用Ki的求解
①从双倒数图计算出表观米氏常数Kmapp,然后代入Kmapp=Km(1+[I]/Ki)可计算出Ki。
②从双倒数图求得各I浓度下的Kmapp值对相应[I]再作图,从再制图的纵截距可直接测得Km,从其横截距可直接测得Ki。
③从不同固定[I]下所作一簇直线的斜率1/S对相应[I]再制图,其纵截距为Km/Vmax, 斜率为Km/VmaxKi,横截距即为-Ki。