Kompetitiiviset inhibiittorit kuuluvat entsyymien kategoriaan, jota kutsutaan reversiibeleiksi inhibiittoreiksi. Reversiibelit inhibiittorit dissosioivat entsyymi-inhibiittorikompleksin mahdollisimman pian. Ne ovat inhibiittoreita, jotka sitoutuvat suoraan entsyymin aktiiviseen kohtaan, mutta ne voivat myös sitoutua entsyymin ja substraatin väliin. Kompetitiivinen inhibiittori kilpailee substraatin kanssa sitoutumisesta entsyymiin. Kompetitiivinen inhibiittori jäljittelee substraattia ja kilpailee aktiivisesta kohdasta. Kompetitiivinen inhibiittori voidaan voittaa lisäämällä substraatin pitoisuutta. Ylimääräinen määrä substraattia voi mitätöidä kilpailevan inhibiittorin ja maksiminopeuteen ei lopulta vaikuteta.Kompetitiiviset inhibiittorit ovat tehokkaita, koska ne ovat usein entsyymin sitoman substraatin rakenteellisia analogeja, minkä vuoksi inhibiittori pystyy sitoutumaan entsyymin aktiiviseen kohtaan ja kilpailemaan alkuperäisen substraatin kanssa.
Kilpailukykyiset inhibiittorit sitoutuvat entsyymin aktiiviseen kohtaan ja vähentävät substraatin tai ligandin sitoutumisen määrää entsyymiin. Seurauksena on, että Km kasvaa ja Vmax pysyy samana. Lopulta kemiallinen reaktio voidaan kumota lisäämällä substraatin pitoisuutta.
E + S → ES → E + P vs. EI -(S tulee ja korvaa I:n)→ ES → E + P
(samalla tapahtuu myös tasapainoreaktio: E + I ⇌ EI)
jossa E on entsyymi, I on inhibiittori, ES on entsyymi-substraattikompleksi, P on tuote ja EI on entsyymi-inhibiittorikompleksi.
Huomaa: Kaikki nuolet edustavat myös reversiibeleitä reaktioita. Reaktiolla on kuitenkin taipumus edetä tuotteiden muodostumisessa oikealle. Huomaa, että ESI:n muodostumista ei tapahdu lainkaan. Tämä tarkoittaa, että entsyymi ei voi sitoutua sekä substraattiin että inhibiittoriin.
- Kompetitiivinen inhibitio on reversiibeli, kun läsnä on riittävästi substraattia, mikä tarkoittaa sitä, että inhibitio määrä riippuu inhibiittorin konsentraatiosta sekä substraattien konsentraatiosta.
- Tämä inhibitio saa entsyymin kinetiikan maksiminopeuden pysymään muuttumattomana, mutta KM, Michaelis-vakio*, kasvaa.
Michaelis-vakio (Km) on:
1) substraattikonsentraation saanto nopeuden ollessa puolet maksiminopeudesta tai
2) substraattien saantoa puolet maksiminopeudesta.
Kuvassa on esitetty V0:n ja . X-välin leikkauspiste on -1/Km, kun taas y-välin leikkauspiste on 1/Vmax. Suoran kaltevuus on Km/Vmax. Näin ollen kuvaaja osoittaa, että Km kasvaa ja Vmax ei muutu.
Michaelis-Mentenin yhtälöstä tuleeVo= Vmax/ aKm + Jossa a = 1 + /KI ja KI = /
Kompetitiivisia inhibiittoreita voidaan käyttää myös entsyymin aktiivisen paikan löytämiseen. N-(fosfonaasetyyli)-L-asparaatti, joka tunnetaan myös nimellä PALA, on kilpaileva inhibiittori, joka estää aspartaattitranskarbanoylaasin sitoutumisen sen aktiiviseen kohtaan. PALA stabiloi R-tilan.
Penisilliinipohjaiset antibakteeriset aineet ovat esimerkkejä aineista, jotka kilpailevat entsyymin aktiiviseen kohtaan inhiboivasti. Yleisesti ottaen penisilliinilääkkeitä käytetään lääketieteellisesti antibiootteina monien bakteeri-infektioiden hoidossa; lisäksi penisilliinilääkkeet saavat antibakteerisen vaikutuksensa siitä, että ne sitoutuvat irreversiibelisti bakteerien glykopeptiditranspeptidaasiin. Kun bakteeri-infektioita ei valvota, ne lisääntyvät osittain siksi, että ne pystyvät rakentamaan soluseiniä. Bakteerien soluseinien synteesissä keskeinen entsyymi on transpeptidaasi. Tällä entsyymillä on ratkaiseva rooli peptidoglykaanisäikeiden ristisilloittamisessa. Penisilliinilääkkeet estävät transpeptidaasin kykyä suorittaa tämä tärkeä tehtävä. Ilman soluseinää bakteerit eivät pysty lisääntymään, mikä tarkoittaa, että bakteerit käytännössä tuhoutuvat. Mekanistisesti penisilliinipohjaisten lääkkeiden inhiboivan vaikutuksen alkuvaiheessa penisilliinin β-laktaamirenkaan karbonyylihiilen ja typpiatomin välinen sidos pilkkoutuu. Syntynyt elektrofiili hyökkää vastaperustetun alkoksidi-ionin kimppuun seriinijäämään muodostaen esterin, jolloin syntyy lopputuote: glykopeptiditranspeptidaasin ja penisilliinin välinen penisilliini-entsyymikompleksi. Huomionarvoista on mainita, että tämä kompleksi on stabiili loputtomiin.
