竞争性抑制

当抑制剂和底物竞争酶上的同一结合位点时，就会发生竞争性抑制，因此在任何给定时间只有一个能占据活性位点。由于更多的底物可以胜过抑制剂，竞争性抑制会提高表观 Km，同时保持最大反应速率 Vmax 不变。

Definition

竞争性抑制是一种可逆抑制形式，其中抑制剂与游离酶在活性位点或其附近结合，与底物相互排斥，从而增加表观 Km 而不改变 Vmax。

Scope

本条目涵盖了竞争性抑制剂的结合逻辑、它们对米氏-门氏参数的特征性影响、抑制常数 Ki，以及如何将竞争性抑制与其他可逆类型区分开来。它是一个方法学和生物化学参考，而非临床指导。

Core questions

• 增加底物浓度能否克服抑制作用？
• Vmax 是否保持不变，而表观 Km 升高？
• 抑制剂相对于底物位点在哪里结合？

Key concepts

• 抑制剂和底物的相互排斥
• Vmax 不变，表观 Km 增加
• 抑制常数 (Ki)
• 过量底物可克服性
• Lineweaver-Burk 图上在 1/v 轴相交的线

Key theories

相互排斥结合模型

竞争性抑制通过抑制剂和底物以相互排斥的方式结合游离酶来建模；稳态处理预测 Vmax 不变，表观 Km 按因子 (1 + [I]/Ki) 缩放。

Mechanisms

竞争性抑制剂与游离酶结合，通常在活性位点或与其重叠，当其结合时阻止底物结合。由于结合是可逆且相互排斥的，提高底物浓度会使平衡向酶-底物复合物移动，并能完全克服抑制；因此 Vmax 不变，而表观 Km 增加因子 (1 + [I]/Ki) (Goldstein, 1944; Cornish-Bowden, 2012)。在双倒数（Lineweaver-Burk）图上，不同抑制剂浓度的线在 1/v 轴上相交。对于竞争性抑制剂，Cheng-Prusoff 关系将测得的 IC50 与 Ki 和底物浓度联系起来 (Cheng & Prusoff, 1973)。

Clinical relevance

许多药物是竞争性抑制剂，它们类似于天然底物并竞争活性位点；了解可克服性有助于解释为什么它们的作用可能取决于底物或辅因子水平 (Copeland, 2013)。本条目描述了该机制以供参考和教育，不提供剂量或治疗建议。

History

竞争性抑制与其他可逆类型的动力学区分在 20 世纪 40 年代在酶动力学的稳态框架内被正式确立 (Goldstein, 1944)，而实验上方便的 IC50 与竞争性抑制剂的内在常数 Ki 之间的关系由 Cheng 和 Prusoff 于 1973 年提出 (Cheng & Prusoff, 1973)。

Key figures

• Avram Goldstein
• Athel Cornish-Bowden
• Yung-Chi Cheng
• William Prusoff

Seminal works

• goldstein-1944
• cheng-prusoff-1973

Frequently asked questions

如何判断抑制剂是竞争性的？

增加底物可以克服抑制作用，最大反应速率 Vmax 不变，表观 Km 升高；在双倒数图上，不同抑制剂水平的线在 1/v 轴上相交。

为什么在竞争性抑制中 Vmax 保持不变？

因为在非常高的底物浓度下，底物会与抑制剂竞争活性位点，因此酶仍然可以达到其最大反应速率。