Inhibitorii competitivi aparțin categoriei de enzime cunoscute sub numele de inhibitori reversibili. Inhibitorii reversibili disociază complexul enzimă-inhibitor cât mai repede posibil. Aceștia sunt inhibitori care se leagă direct de situsul activ al unei enzime, însă se pot lega și între o enzimă și un substrat. Inhibitorul competitiv concurează cu substratul pentru a se lega de enzimă. Un inhibitor competitiv imită substratul, concurând pentru situsul activ. Un inhibitor competitiv poate fi depășit prin creșterea concentrației de substrat. Cantitatea în exces de substrat poate anula inhibitorul competitiv, iar viteza maximă nu este, în cele din urmă, afectată. inhibitorii competitivi sunt eficienți deoarece, de multe ori, sunt analogi structurali ai substratului de care se leagă enzima, de aceea inhibitorul este capabil să se lege de situsul activ al enzimei și să concureze cu substratul original.
Inhibitorii competitivi se leagă de situsurile active ale unei enzime și scad cantitatea de legare a substratului sau a ligandului la enzimă. Rezultatul este că Km este crescut și Vmax rămâne același. În cele din urmă, reacția chimică poate fi inversată prin creșterea concentrației de substrat.
E + S → ES → E + P vs. E + P. EI -(S intervine și înlocuiește I)→ ES → ES → E + P
(în același timp are loc și o reacție de echilibru: E + I ⇌ EI)
unde E este enzima, I este inhibitorul, ES este complexul enzimă-substrat, P este produsul, iar EI este complexul enzimă-inhibitor.
Nota: Toate săgețile reprezintă, de asemenea, reacțiile reversibile. Cu toate acestea, reacția tinde să se desfășoare spre dreapta în formarea de produși. Observați că nu există nicio formare de ESI. Acest lucru înseamnă că enzima nu se poate lega atât de substrat, cât și de inhibitor.
- Inhibiția competitivă este reversibilă atunci când este prezent suficient substrat, ceea ce înseamnă că cantitatea de inhibiție depinde de concentrația inhibitorului, precum și de concentrația substraturilor.
- Această inhibiție face ca viteza maximă a cineticii enzimatice să rămână neschimbată, dar KM, constanta Michaelis*, crește.
Constanta Michaelis (Km) este:
1) randamentul concentrației de substrat la viteza de jumătate din viteza maximă, sau
2) jumătate din substraturi la viteza maximă.
Imaginea prezintă o diagramă dublu-reciprocă a lui V0 și . Intersecția x este egală cu -1/Km, în timp ce intersecția y este 1/Vmax. Panta dreptei este Km/Vmax. Astfel, graficul arată că există o creștere a Km și nici o modificare a Vmax.
Ecuația Michaelis-Menten devineVo= Vmax/ aKm + Unde a = 1 + /KI și KI = /
Inhibitorii concurențiali pot fi, de asemenea, utilizați pentru a găsi situsul activ al unei enzime. N-(fosfonacetil)-L-asparatul, cunoscut și sub numele de PALA, este un inhibitor competitiv care blochează legarea Aspartat transcarbanoilazei la situsul său activ. PALA stabilizează starea R.
Antibacteriile pe bază de penicilină sunt exemple de materiale care concurează la nivelul situsului activ al unei enzime în mod inhibitor. În general, medicamentele penicilinice sunt utilizate pe cale medicală ca antibiotice în tratamentul multor infecții bacteriene; în plus, medicamentele penicilinice își derivă acțiunea antibacteriană datorită faptului că se leagă ireversibil de glicopeptidul transpeptidaza bacteriană. Atunci când nu sunt controlate, infecțiile bacteriene proliferează, în parte, datorită capacității lor de a construi pereți celulari. O enzimă cheie în sinteza pereților celulari bacterieni este transpeptidaza. Această enzimă joacă un rol esențial în reticulația firelor de peptidoglican. Medicamentele penicilinice inhibă capacitatea transpeptidazei de a îndeplini această sarcină crucială. Fără peretele celular, bacteriile nu pot prolifera, ceea ce înseamnă că bacteriile sunt practic distruse. Din punct de vedere mecanic, în etapa inițială a acțiunii inhibitoare a medicamentelor pe bază de penicilină, legătura dintre carbonul carbonil și atomul de azot din inelul β-lactaminic al penicilinei se desface. Electrofilul rezultat este atacat de ionul alcoxid nou format pe reziduul de serină pentru a forma un ester, ceea ce duce la produsul final: un complex penicilil-enzimatic între glicopeptidul transpeptidază și penicilină. Este demn de menționat faptul că acest complex este stabil pe termen nedefinit.
.