竞争性与非竞争性抑制(competitive and noncompetitive inhibition)
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假设一种酶是一把椅子,底物坐进去才能完成工作。要让工作停下来有两种办法。其一:一个长得很像的闯入者冲进来抢了座位,于是真正的底物坐不下——但如果足够多的真底物挤进来,它仍能把座位夺回来。其二:一个破坏者在椅子别的地方打了个结,把椅子扭歪,于是即便底物坐下,椅子也不再好使——而且再多底物也修不好。这就是竞争性抑制和非竞争性抑制。
竞争性抑制剂长得像底物,会结合到活性位点本身,直接与底物争抢。因为这是一场数量的较量,往系统里灌入额外的底物就能在竞争中压倒抑制剂、恢复全速——所以Vmax不变,但表观Km升高(你需要更多底物才能达到半速)。非竞争性抑制剂则结合在酶的别处(一个单独的位点),改变酶的形状,使活性位点不再好用;这时加更多底物无济于事,因为问题不在于争抢座位。此时Vmax下降(酶的最高速度降低),而Km大致可以保持不变。
抑制作用并不只是教科书里的趣闻——它正是极大比例的药物和毒物起效的方式。许多药物是被刻意设计出来、用以减慢某种特定酶的抑制剂:他汀类、某些抗生素、许多抗癌和抗HIV药物。细胞也天然地利用抑制来调控自己的酶。一个有用的提醒:'用更多底物即可克服'这条简单规则,干净利落地适用于经典的竞争性抑制剂;而真实的抑制剂还有混合型和不可逆型,所以这个两格图景只是起点,并非全部。
防冻液中的毒物甲醇之所以危险,是因为身体会用乙醇脱氢酶把它转化成毒素。解药是普通的乙醇(饮用酒精):它争抢同一种酶的活性位点,让酶忙于处理它,从而使甲醇在被转化成毒物之前就被排出体外——把竞争性抑制当作解药来用。
竞争性:争夺活性位点(可被更多底物克服)。非竞争性:在别处扭曲酶(无法这样克服)。
只有竞争性抑制能通过加入更多底物来克服;非竞争性抑制会降低Vmax,无法靠'灌底物'冲掉。