В биохимии открыты так называемые метаболические циклы, в процессе которых в организме осуществляется или полный распад сравнительно несложных по своему строению соединений различных продуктов обмена веществ (сахара, уксусная кислота, лимонная кислота и др.) — метаболитов, или синтез тех или иных соединений. К таким циклам относятся цикл трикарбоновых кислот, пентозофосфатный цикл, цикл превращения углерода при фотосинтезе, циклы образования и превращения азотистых веществ, жиров.
Антиметаболиты — это вещества, подобные метаболитам, но несколько отличающиеся от них строением. Так, аденин является метаболитом, а отличающийся от него лишь одной лишней аминогруппой диаминопурин — антиметаболитом. Диаминопурин угнетает размножение многих бактерий, аденин служит в этом случае противоядием. Метаболиты и антиметаболиты как бы соревнуются между собой в организме за место действия, за субстрат:
Фермент сукциндегидрогеназа катализирует окисление янтарной кислоты с образованием фумаровой кислоты:
Антиметаболитом является малоновая кислота, которая в опытах in vitro связывается с сукцинатдегидрогеназой и этим включает действие фермента, препятствует окислению янтарной кислоты. Следовательно, антиметаболиты чужды для организма, они нарушают нормальный ход ферментативных реакций и биохимических процессов в клетке.