此类抑制剂是结构上类似于核苷酸合成代谢产物或中间产物的化合物，即所谓的“抗代谢物”主要有以下几类:

1 氨基酸类似物

例如谷氨酰胺参与嘌呤核苷酸和CTP的合成，其类似物重氮乙酰丝氨酸，6-重氮-5氧正亮氨酸可干扰核苷酸合成对GIn的利用，因而被用作抗菌和抗肿瘤药物。

2 叶酸类似物

四氢叶酸作为一碳基团载体参与嘌呤核苷酸的合成，dTMP的合成也需要亚甲基四氢叶酸提供甲基，因此叶酸类似物可竞争性的参与与二氢叶酸的还原酶结合抑制二氢叶酸的再生，从而抑制核苷酸的合成，它们也被用作抗菌和抗肿瘤药物。

3 碱基和核苷类似物

如6-氮嘌呤，8氮杂鸟嘌呤，6-硫鸟嘌呤，5-氟尿嘧啶，阿胞苷和环胞苷等，常用作抗肿瘤和抗病毒药物。碱基和核苷类似物直接抑制核苷酸合成过程中的有关的酶类或掺入核酸分子形成异常的DNA或RNA，从而影响核酸功能，导致突变。