Inibidores competitivos pertencem à categoria de enzimas conhecidas como inibidores reversíveis. Os inibidores reversíveis dissociam o complexo enzima-inibidor o mais rápido possível. São inibidores que se ligam diretamente ao local ativo de uma enzima, porém também podem se ligar entre uma enzima e um substrato. O inibidor competitivo compete com o substrato para se ligar à enzima. Um inibidor competitivo imita o substrato, competindo pelo local ativo. Um inibidor competitivo pode ser superado através do aumento da concentração do substrato. A quantidade excessiva de substrato pode negar o inibidor competitivo e a velocidade máxima não é afetada. Os inibidores competitivos são eficazes porque muitas vezes são análogos estruturais do substrato que a enzima se liga, por isso o inibidor é capaz de se ligar ao local ativo da enzima e competir com o substrato original.
Inibidores competitivos ligam-se aos locais ativos de uma enzima e diminuem a quantidade de ligação do substrato ou ligante à enzima. O resultado é que o Km é aumentado e o Vmax permanece o mesmo. Em última análise, a reação química pode ser revertida aumentando a concentração do substrato.
E + S → ES → E + P vs. EI -(S entra e substitui I)→ ES → E + P
(uma reação de equilíbrio também ocorre ao mesmo tempo: E + I ⇌ EI)
onde E é a enzima, I é o inibidor, ES é o complexo enzimático-substrato, P é o produto, e EI é o complexo enzimático-inibidor.
Nota: Todas as setas também representam as reacções reversíveis. No entanto, a reacção tende a prosseguir para a direita na formação dos produtos. Note que não existe nenhuma formação de ESI. Isto significa que a enzima não pode se ligar tanto ao substrato quanto ao inibidor.
- Inibição competitiva é reversível quando há substrato suficiente, significando que a quantidade de inibição depende da concentração do inibidor, bem como da concentração dos substratos.
- Esta inibição torna a taxa máxima de cinética enzimática inalterada, mas KM, constante de Michaelis*, aumenta.
A constante de Michaelis (Km) é:
1) o rendimento da concentração do substrato à velocidade da metade da velocidade máxima, ou
2) a metade dos substratos à velocidade máxima.
A figura mostra um gráfico duplo-recíproco de V0 e . O intercepção x é igual a -1/Km enquanto o intercepção y é 1/Vmax. O declive da linha é Km/Vmax. Assim, o gráfico mostra que há um aumento em Km e nenhuma mudança em Vmax.
A equação de Michaelis-Menten torna-seVo= Vmax/ aKm + Onde a = 1 + /KI e KI = /
Inibidores competitivos também podem ser usados para encontrar o local ativo de uma enzima. N-(phosphonacetyl)-L-asparate, também conhecido como PALA, é um inibidor competitivo que bloqueia a ligação do Aspartate transcarbanoylase ao seu sítio ativo. O PALA estabiliza o estado R.
Antibacterianos à base deenicilina são exemplos de materiais que competem no local ativo de uma enzima de forma inibitória. Em geral, os medicamentos à base de penicilina são usados medicinalmente como antibióticos no tratamento de muitas infecções bacterianas; além disso, os medicamentos à base de penicilina derivam a sua acção antibacteriana devido ao facto de se ligarem irreversivelmente à transpeptidase do glicopeptídeo bacteriano. Quando não controladas, as infecções bacterianas proliferam, em parte, devido à sua capacidade de construir paredes celulares. Uma enzima chave na síntese das paredes celulares bacterianas é a transpeptidase. Esta enzima desempenha um papel crítico na ligação cruzada dos fios de peptidoglicanos. Os medicamentos da penicilina inibem a capacidade da transpeptidase de realizar esta tarefa crucial. Sem a parede celular, as bactérias são incapazes de proliferar, o que significa que as bactérias são essencialmente destruídas. Mecanicamente, na fase inicial da acção inibitória dos fármacos à base de penicilina, a ligação entre o carbono carbonilo e o átomo de azoto no anel de lactam do clivagem da penicilina β. O eletrofilo resultante é atacado pelo íon alcóxido recentemente formado no resíduo de serina para formar um éster, o que resulta no produto final: um complexo enzimático de penicilenzil entre a transpeptidase de glicopeptídeo e a penicilina. É de salientar que este complexo é estável indefinidamente.
