竞争性抑制剂是一种能够与酶的底物竞争性结合的分子。它们通常具有与底物类似的结构，可以与酶形成可逆的EI配位化合物，从而阻止底物与酶的结合。这种抑制作用的特点是，尽管抑制剂的存在增加了底物的浓度，但酶的最大反应速率（Vmax）保持不变，而米氏常数（Km）则变大。抑制程度取决于抑制剂浓度（I）、底物浓度（S）、Km和抑制剂的抑制常数（Ki）。当抑制剂浓度一定时，增加底物浓度可以减少抑制程度；而当底物浓度一定时，增加抑制剂浓度则会增加抑制程度。Ki值较低时，抑制程度较大；Ki值较大时，抑制作用较小。当抑制剂浓度等于Ki时，双倒数图直线的斜率会加倍。在一定的底物和抑制剂浓度下，Km值越低，抑制程度越小。

竞争性抑制剂可以分为两类。第一类竞争性抑制剂在结构和化学性质上与底物非常相似，它们与酶的活性位点结合。第二类竞争性抑制剂则与底物在结构和化学性质上没有相似之处，它们的结合位点也不是酶的活性位点。这两种类型的抑制剂都通过与酶的结合来影响酶的活性，但结合的位置和方式不同。

在动力学方面，竞争性抑制的一个经典实例是丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶。由于存在竞争关系，竞争性抑制剂能够降低酶与底物的亲和力，即提高Km值，但不影响Vmax。这意味着，尽管酶的反应速率在较低的底物浓度下可能会减慢，但在底物浓度足够高时，酶的反应速率可以达到其最大值。这种机制对于调节酶活性和代谢途径具有重要意义。

概念解析

如果抑制剂浓度恒定，则在低底物浓度([s])时抑制作用最为明显，增大[s]，抑制作用随之降低，直到[s]增大至很浓时，抑制作用近于消失，达到未加抑制剂时的最大反应速度()水平，其动力学特征是：表观反应常数( )增大、不变。抑制程度只与抑制剂浓度有关。

典型的例子如丙二酸和草酰乙酸对琥珀酸脱氢酶的抑制；磺胺药与对氨基苯甲酸(合成二氢叶酸的原料)抑制细菌二氢叶酸合成酶等。

结构特征

①底物类似物例如，α-葡糖酶抑制剂如阿卡波糖(acarbose)、伏格列波糖（voglibose）和米格列醇（米格列醇）

②过渡态类似物如苯甲丙氨醛是胰凝乳蛋白酶的过渡态抑制剂。

③其它化合物有些化合物的平面结构与底物并不相似，但立体构象十分相近，也成为竞争性抑制剂。某些竞争性抑制剂的作用原理是抑制剂与一些酶活性中心的金属离子络合，妨碍了底物的进入，从而起到抑制酶活性的目的。

双倒数方程

以此方程所作曲线和各参数的值如下图所示：

更详细的分析，可以由此参考双倒数方程与米氏常数相关的资料。

竞争性抑制作用Ki的求解方法

①从双倒数图计算出表观米氏常数，然后代入可计算出。

②从双倒数图求得各I浓度下的 值对相应[I]再作图，从再制图的纵截距可直接测得，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对相应[I]再制图，其纵截距为,斜率为，横截距即为-。

竞争性抑制剂

④Dixon作图法求值

计算公式

首先由此查看有关IC50的定义。它的值取决于实验所用的酶和底物浓度，当酶的浓度固定时，IC50值与、 和 竞争性抑制剂

底物浓度[S]呈如下关系：

根据该方程式，当底物浓度大于值时，IC50值高于值，尤其当底物浓度较高时，值偏低更加明显。

参考资料

竞争性抑制剂.qinqianshan.com.2024-04-01