競爭性與非競爭性抑制(competitive and noncompetitive inhibition)
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假設一種酵素是一把椅子,受質坐進去才能完成工作。要讓工作停下來有兩種辦法。其一:一個長得很像的闖入者衝進來搶了座位,於是真正的受質坐不下——但如果足夠多的真受質擠進來,它仍能把座位奪回來。其二:一個破壞者在椅子別的地方打了個結,把椅子扭歪,於是即便受質坐下,椅子也不再好使——而且再多受質也修不好。這就是競爭性抑制和非競爭性抑制。
競爭性抑制劑長得像受質,會結合到活性部位本身,直接與受質爭搶。因為這是一場數量的較量,往系統裡灌入額外的受質就能在競爭中壓倒抑制劑、恢復全速——所以Vmax不變,但表觀Km升高(你需要更多受質才能達到半速)。非競爭性抑制劑則結合在酵素的別處(一個單獨的位點),改變酵素的形狀,使活性部位不再好用;這時加更多受質無濟於事,因為問題不在於爭搶座位。此時Vmax下降(酵素的最高速度降低),而Km大致可以保持不變。
抑制作用並不只是教科書裡的趣聞——它正是極大比例的藥物和毒物起效的方式。許多藥物是被刻意設計出來、用以減慢某種特定酵素的抑制劑:他汀類、某些抗生素、許多抗癌和抗HIV藥物。細胞也天然地利用抑制來調控自己的酵素。一個有用的提醒:'用更多受質即可克服'這條簡單規則,乾淨利落地適用於經典的競爭性抑制劑;而真實的抑制劑還有混合型和不可逆型,所以這個兩格圖景只是起點,並非全部。
防凍液中的毒物甲醇之所以危險,是因為身體會用乙醇脫氫酶把它轉化成毒素。解藥是普通的乙醇(飲用酒精):它爭搶同一種酵素的活性部位,讓酵素忙於處理它,從而使甲醇在被轉化成毒物之前就被排出體外——把競爭性抑制當作解藥來用。
競爭性:爭奪活性部位(可被更多受質克服)。非競爭性:在別處扭曲酵素(無法這樣克服)。
只有競爭性抑制能通過加入更多受質來克服;非競爭性抑制會降低Vmax,無法靠'灌受質'沖掉。