酶抑制

大多数（如果不是全部）生命所需的过程都需要酶。酶通过降低反应发生所需的活化能来催化反应。然而，酶需要受到严格监管，以确保产品的水平不会上升到不期望的水平。这是通过酶抑制来实现的。

抑制类型

可逆和不可逆抑制剂是与酶结合以抑制其活性的化学物质。实现这一目标的一种方法是几乎永久地与酶结合。这些类型的抑制剂称为不可逆抑制剂。

然而，其他化学物质可以短暂地与酶结合，这些化学物质被称为可逆的。可逆抑制剂要么结合到活性位点（竞争性抑制剂），要么结合到酶上的另一个位点（非竞争性抑制剂）。

作者：California16（自己的作品）[CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 1 – 显示竞争性和非竞争性酶抑制剂效果的图表。

竞争性抑制剂

竞争性抑制剂与活性位点的底物竞争，从而增加 Km（米氏常数）。然而，Vmax 不变，因为在足够的底物浓度下，反应仍然可以完成。由于 Km 的增加，酶活性对底物浓度的图会向右移动，而与无抑制剂相比，Lineweaver-Burke 图会更陡。

非竞争性抑制剂

非竞争性抑制剂与酶上的另一个位置结合，从而降低V _MAX。然而，K _M 不变。与无抑制剂相比，绘制酶活性对底物浓度的图上的最大值较低，以及 Lineweaver-Burke 图上的 y 截距较高，证明了这一点。

作者：CNX OpenStax [CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 2 – 显示酶抑制剂对反应速率的影响及其如何随底物浓度变化的图表。

变构抑制

变构酶显示出S 形曲线，与 Michaelis-Menten 酶显示的双曲曲线形成鲜明对比。这是因为大多数变构酶含有多个亚基，当底物与酶结合时，这些亚基可以相互影响。抑制可影响 K _0.5（半饱和的底物浓度）、Vmax 或两者。这导致曲线向右移动，并且在降低 Vmax 的情况下，曲线向下移动。

变构酶有两种状态：称为“T”状态的低亲和力状态和称为“R”状态的高亲和力状态。抑制剂通过优先结合变构酶的 T 状态来发挥作用，使酶保持这种低亲和力状态。

这对于限制酶产物的量非常有用，因为产物可以继续抑制相同类型的酶，以确保产物的量不会过量。这称为反馈抑制。例如，ATP 以变构方式抑制丙酮酸激酶，以防止丙酮酸形成增加，因此最终形成的 ATP 较少。此外，磷酸果糖激酶受到柠檬酸盐（TCA 循环的中间体）的变构抑制。这意味着当 TCA 循环产生大量 ATP 时，糖酵解将受到限制。

作者：CNX OpenStax [CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 3 – 显示变构抑制和激活机制的图表。

磷酸化

磷酸化提供了另一种抑制酶的机制。这通常是通过激酶的作用发生的，激酶可以根据情况抑制或激活酶。

激酶从 ATP 上切下磷酸基团并将其与酶结合。在这导致酶活性增加的情况下，它会产生级联反应，从而允许从小的刺激产生大的反应。

酶原

酶也可以以非活性状态分泌，称为酶原。酶原是一种有用的机制，可以将酶安全地运输到不同的位置，而酶不会在途中变得活跃并发挥其功能。

由于蛋白质中添加了氨基酸，它们保持非活性。因此，为了激活酶原，另一种酶必须裂解掉这些额外的氨基酸。

例如，胰凝乳蛋白酶原由胰腺合成，但已失活并且无法发挥作用。进入肠道后，另一种酶（胰蛋白酶）会裂解掉额外的氨基酸，产生活化形式的胰凝乳蛋白酶。

作者：Kristie.leong（自己的作品）[CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 4 – 显示胃肠系统内胰凝乳蛋白酶原的激活以及每个阶段涉及的酶的图表。