Chất trao đổi (metabolite) là những hợp chất hình thành trong các quá trình trao đổi chất bình thường của cơ thể, cịn các chất chống trao đổi (antimetabolite) là những chất cĩ cấu trúc giống với một chất trao đổi nào đĩ và, khi cĩ mặt trong cơ thể, chúng ức chế việc sử dụng chất trao đổi đĩ. Các chất antimetabolite ức chế sinh trưởng và đơi khi cĩ thể giết chết cơ thể, mặc dù tác dụng ức chế sinh trưởng cĩ thể được khắc phục bằng cách cung cấp chất trao đổi cần thiết. Antimetabolite đã được sử dụng để xác định các chất trao đổi quan trọng, hay các yếu tố sinh trưởng, đặc biệt đối với vi sinh vật. Tuy nhiên, sự quan tâm hiện nay đối với antimetabolite thường với mục đích sử dụng chúng như những chất ức chế sinh trưởng đối với các vi sinh vật gây bệnh và tế bào ung thư. Như vậy, nếu một antimetabolite được phát hiện cĩ khả năng ức chế sinh trường của vi sinh vật gây bệnh mà khơng ảnh hưởng đáng kể đến trao đổi chất của sinh vật chủ thì nĩ cĩ thể được xem xét để sử dụng như một chất kháng sinh (antibiotic). Tương tự, nếu nĩ ức chế sinh trưởng của tế bào ung thư với mức độ lớn hơn là ức chế sinh trưởng của các mơ chủ thì nĩ cĩ thể trở thành một loại thuốc trị ung thư (antitumor agent) cĩ hiệu qủa.
Nhiều antimetabolite là những chất ức chế các enzyme đặc hiệu. Do đĩ, hiểu biết những enzyme này sẽ giúp tạo ra các antimetabolite, mặc dù nhiều chất kháng sinh và kháng ung thư đã được phát hiện theo phương pháp kinh nghiệm. Để giải thích cách tác dụng đặc hiệu của antimetabolite lên enzyme, ta sẽ xem xét ở đây cơ chế tác dụng của một nhĩm chất kháng sinh gọi là "thuốc sulfa"
Việc nghiên cứu antimetabolit bắt đầu được đặc biệt chú ý khi phát hiện được rằng sự ức chế sinh trưởng của vi khuẩn bởi sulfanilamide bị ngăn
cản mang tính cạnh tranh bởi một yếu tố sinh trưởng là acid p-aminobenzoid.
Sự giống nhau về mặt cấu trúc của hai chất là rất rõ, và hiện tượng này cũng giống như trường hợp ức chế cạnh tranh của enzyme.
NH2 NH2 COOH SO2NH2
Thực vậy, acid p-aminobenzoic cĩ thể khắc phục mang tính cạnh
tranh tác dụng ức chế của tất cả các sulfonamide cĩ cấu trúc NH2-C6H4-
SO2NHR, ví dụ sylfaguanidine, sulfathiazol, sulfapyridine và sulfadiazine.
Những cơ thể vốn cần acid p-aminobenzoic (PABA) cho sinh trưởng sử dụng nĩ để tổng hợp acid folic. Sinh trưởng của những cơ thể này bị ức chế bởi các loại sulfonamide và sự ức chế này cĩ thể bị đảo ngược bởi PABA. Những cơ thể vốn cần acid folic để sinh trưởng và khơng thể sử dụng PABA thì khơng bị ức chế bởi sulfonamide. Như vậy, sulfonamide ức chế
(các) phản ứng enzyme dẫn đến dẫn đến tổng hợp acid folic từ acid p-
aminobenzoic và các chất tiền thân khác. Cĩ lẽ sử dụng các loại sulfonamide để chống nhiễm khuẩn ở người một cách cĩ hiệu quả là do cơ thể người cần acid folic nhưng khơng tổng hợp acid này từ PABA. Như vậy, sulfonamide ngăn cản phản ứng trao đổi cần thiết đối với vi khuẩn mà khơng ảnh hưởng đến trao đổi chất của cơ thể chủ vốn khơng tổng hợp acid folic từ PABA.
Một số chất đối kháng của acid folic cũng đã được sử dụng ở mức độ nhất định để điều trị bệnh bạch cầu và các bệnh ung thư khác. Ví dụ acid 4- amino-pteroylglutamic (aminopterin) ức chế sinh trưởng của một số loại ung thư.