Competitieve remmers behoren tot de categorie enzymen die bekend staan als omkeerbare remmers. Reversibele remmers splitsen het enzym-remmercomplex zo snel mogelijk af. Het zijn remmers die zich rechtstreeks binden aan de actieve site van een enzym, maar ze kunnen zich ook binden tussen een enzym en een substraat. De competitieve remmer concurreert met het substraat om zich aan het enzym te binden. Een competitieve remmer bootst het substraat na en concurreert om de actieve plaats. Een competitieve remmer kan worden overwonnen door de concentratie van het substraat te verhogen. De overmaat aan substraat kan de competitieve remmer teniet doen en de maximale snelheid blijft uiteindelijk onaangetast.Competitieve remmers zijn effectief omdat zij vaak structurele analogen zijn van het substraat dat het enzym bindt, daarom kan de remmer zich binden aan de actieve plaats van het enzym en concurreren met het oorspronkelijke substraat.
Competitieve remmers binden zich aan de actieve plaatsen van een enzym en verminderen de hoeveelheid binding van het substraat of ligand aan het enzym. Het resultaat is dat de Km wordt verhoogd en de Vmax gelijk blijft. Uiteindelijk kan de chemische reactie worden omgekeerd door de concentratie van het substraat te verhogen.
E + S → ES → E + P vs. EI -(S komt in en vervangt I)→ ES → E + P
(tegelijkertijd treedt ook een evenwichtsreactie op: E + I ⇌ EI)
waarbij E het enzym is, I de remmer, ES het enzym-substraatcomplex, P het product, en EI het enzym-remmercomplex.
Noot: Alle pijlen stellen ook de omkeerbare reacties voor. De reactie heeft echter de neiging naar rechts te verlopen bij de vorming van producten. Merk op dat er geen ESI-vorming is. Dit betekent dat het enzym zich niet kan binden aan zowel het substraat als de remmer.
- Competitieve remming is omkeerbaar wanneer er voldoende substraat aanwezig is, wat betekent dat de mate van remming afhangt van zowel de concentratie van de remmer als de concentratie van de substraten.
- Door deze remming blijft de maximale snelheid van de kinetiek van het enzym onveranderd, maar neemt KM, de Michaelis-constante*, toe.
De Michaelis-constante (Km) is:
1) de opbrengst van de substraatconcentratie bij de snelheid van de helft van de maximale snelheid, of
2) de helft van de substraten bij de maximale snelheid.
De afbeelding toont een dubbel-reciproke kromme van V0 en . Het x-afsnijpunt is gelijk aan -1/Km terwijl het y-afsnijpunt 1/Vmax is. De helling van de lijn is Km/Vmax. Uit de grafiek blijkt dus dat Km toeneemt en Vmax niet verandert.
De Michaelis-Menten-vergelijking wordtVo= Vmax/ aKm + Waarbij a = 1 + /KI en KI = /
Competitieve remmers kunnen ook worden gebruikt om de actieve plaats van een enzym te vinden. N-(fosfonacetyl)-L-asparaat, ook bekend als PALA, is een competitieve remmer die de binding van aspartaattranscarbanoylase op zijn actieve site blokkeert. PALA stabiliseert de R-toestand.
Penicilline-houdende antibacteriële middelen zijn voorbeelden van stoffen die op een remmende manier concurreren op de actieve site van een enzym. In het algemeen worden penicilline-geneesmiddelen medicinaal gebruikt als antibiotica bij de behandeling van vele bacteriële infecties; bovendien ontlenen penicilline-geneesmiddelen hun antibacteriële werking aan het feit dat zij zich onomkeerbaar binden aan bacterieel glycopeptide transpeptidase. Wanneer zij niet onder controle worden gehouden, woekeren bacteriële infecties voort, gedeeltelijk omdat zij in staat zijn celwanden te bouwen. Een sleutelenzym bij de synthese van bacteriële celwanden is transpeptidase. Dit enzym speelt een cruciale rol bij de verknoping van peptidoglycaanstrengen. Geneesmiddelen met penicilline remmen het vermogen van transpeptidase om deze cruciale taak uit te voeren. Zonder de celwand kunnen bacteriën zich niet vermenigvuldigen, wat betekent dat de bacteriën in wezen vernietigd worden. Mechanistisch gezien wordt in het beginstadium van de remmende werking van penicilline-medicijnen de binding tussen de carbonylkoolstof en het stikstofatoom in de β-lactamring van de penicilline gesplitst. Het resulterende elektrofiel wordt aangevallen door het nieuw gevormde alkoxide-ion op het serineresidu om een ester te vormen, wat resulteert in het eindproduct: een penicilloyl-enzymencomplex tussen glycopeptidetranspeptidase en penicilline. Het is vermeldenswaard dat dit complex onbeperkt stabiel is.
