受體與拮抗劑
主條目：受體 (生物化學)
受體是可被配體結合而激活的大型蛋白質分子。受體可以結合在細胞膜上，也可存在於細胞內部，比如在細胞核或線粒體中。受體在活性位點與配體以非共價鍵結合，一個受體上可以有多個結合不同配體的位點。配體和受體在活性位點或別構位點結合後，都可以調節受體的活性。拮抗劑可以通過結合活性位點、別構位點，或者單獨結合通常不參與生物調節的位點來產生效果。
拮抗劑這個詞最早是形容藥物療效的。1950年，Ariens和史蒂芬森在生物化學裡定義了“受體拮抗劑”的概念。現在公認的受體拮抗劑的定義是基於受體占據模型的。拮抗劑僅指在單一受體上有相反作用的化合物。人們認為激動劑結合在受體上，“開啟”單一細胞反應，從而引起細胞內的生化變化，而拮抗劑通過阻止激動劑與受體結合來“關閉”這一反應。這一定義也適用於作用於不同的受體而產生相反生理作用的生理拮抗劑。比如，激動劑組織胺與組織胺H1受體結合，使血管舒張，從而降低動脈壓，而拮抗劑腎上腺素通過激活alpha-腎上腺素受體使血管收縮，升高動脈壓。
人們對於藥物誘導的受體激活理論的理解和受體拮抗劑的生物化學定義仍在不斷變化中。受體激活與否的二態模型已被包含中間構型的多態模型取代。人們發現，受體結合了不同配體以後，可以影響不同的二級信號系統。這種功能選擇性可能意味著可以開發出只激活受體的一部分下游功能的藥物。這也意味著藥物的效能可能不僅取決於作用的受體，還取決於受體表達的場所。
藥效學性質
主條目：藥效學
效能和效價強度
根據定義，拮抗劑沒有激活所結合的受體的效能，，因為一旦二者結合起來，拮抗劑就抑制了激動劑（包括部分激動劑和反激動劑）的功能。在拮抗劑功能評估中，使用量效曲線量度一定濃度的拮抗劑抑制激動劑效應的能力。通常把拮抗劑的EC50值作為它的效價強度。EC50值是指能抑制激動劑最大生物反應一半的拮抗劑濃度。EC50非常有助於比較有相似效能和量效曲線的藥品的效價強度。這個值越低，拮抗劑的效價強度就越好，抑制生物反應所需的藥物濃度就越低，副作用也越少。
親和性及其測定
拮抗劑對受體的親和性就是它與受體結合的能力，以Ki表示，決定了拮抗劑抑制作用的長短。親和性可由Schild回歸用實驗測定，而若拮抗劑為競爭性，親和性也可由鄭-普魯薩福方程（Cheng-Prusoff equation）確定。Schild回歸可確定拮抗劑的種類，並且測定不受激動劑親和性、效能和濃度的影響，不過要注意測定時需達到平衡，並要考慮受體脫敏效應。但是Schild回歸無法測量有多個效應的拮抗劑，如會同時阻斷離子通道的競爭性神經肌肉阻斷劑。Schild回歸需要比較有無拮抗劑時EC50的比值。當拮抗劑劑量變化時，這個比值也跟著變化，由此作出雙對數圖，親和性常數Ki就是回歸直線與x軸的交點。
與Schild回歸不同，用鄭-普魯薩福方程測定親和性時，變化的是激動劑濃度而不是拮抗劑濃度。鄭-普魯薩福因子與相互競爭的激動劑和拮抗劑的親和性都有關，體現了激動劑濃度和親和性對競爭性拮抗劑效果的影響。。從競爭性拮抗劑所產生的IC50曲線的平移中可以計算親和性常數Ki。
分類
競爭性拮抗劑
競爭性拮抗劑是與相應內源激動劑配體相互競爭相同受體活性位點的拮抗劑。這種拮抗劑的分子結構與相應激動劑相似，但它與受體可逆結合後，非但不激活受體，而且阻止激動劑與該受體結合。拮抗劑的效應大小取決於激動劑的濃度和親和力。激動劑的濃度和親和力越高，與之結合得受體就越多，產生相同抑制作用所需的拮抗劑濃度就越大。在做功效評估時，競爭性拮抗劑可使量效曲線向右平移，而斜率和最大效應不變。白細胞介素1族受體拮抗劑IL-1Ra就是一種競爭性拮抗劑。
非競爭性拮抗劑
非競爭性拮抗劑不與相應激動劑競爭相同受體活性位點，但它對激動劑的抑制作用無法消除。相比競爭性拮抗劑只影響能產生最大反應的激動劑劑量，而不影響最大反應的強度，非競爭性拮抗劑減小了激動劑能產生的最大反應。在量效曲線中，非競爭性拮抗劑使最大效應下降，有時還使曲線右移。曲線右移是因為當受體儲備（亦稱空閒受體）消耗完後拮抗劑才會產生抑制效應。
非競爭性拮抗劑有兩種抑制機理。第一種是拮抗劑與受體的活性位點結合，這種結合幾乎不可逆。第二種是拮抗劑與受體的一個和活性位點不同的別構位點結合。這種拮抗劑雖然不與激動劑競爭活性位點，但它會導致受體構型改變。例如環噻嗪就是代謝型谷氨酸受體1的可逆非競爭性拮抗劑。
沉默拮抗劑
沉默拮抗劑是對受體沒有任何內在活性的競爭性拮抗劑。從某種程度上說它們才是真正的拮抗劑。這個術語的出現是為了把它們和部分激動劑以及反激動劑區分開來。
部分激動劑
部分激動劑是對受體的最大作用比完全激動劑小的一類藥物。雖然它們也是激動劑，但是在和完全激動劑競爭時會降低完全激動劑對受體的激活效應，從而起到拮抗劑的作用。臨床上，部分激動劑可以改善有缺陷的機能而又不矯枉過正。讓受體接觸高濃度的部分激動劑能保證不管完全激動劑濃度如何，受體都有較弱但持續的活性。另外，有研究顯示部分激動劑能防止重複接觸強效的完全激動劑或拮抗劑常常帶來的適應性調節機制。μ-阿片受體的部分激動劑丁丙諾啡有較弱的嗎啡活性，臨床上用於控制疼痛的鎮痛藥，以及代替美沙酮治療鴉片成癮。
反激動劑
反激動劑和拮抗劑有相似效果，但它引起的下游生物反應不同。反激動劑作用於本身有基礎活性的受體，它不僅像普通的拮抗劑一樣阻礙激動劑與受體結合，而且還抑制了受體的基礎活性。這一發現使很多先前認為是拮抗劑的藥物現在被重新劃分為反激動劑。例如抗組織胺藥先前認為是組織胺H1受體拮抗劑，現在重新劃分為反激動劑。
可逆性
很多拮抗劑像激動劑一樣都是可逆的，它們和受體的結合速率和分離速率遵循化學動力學。
不可逆拮抗劑與受體以共價鍵相結合，一般無法分離，所以其抑制作用取決於新受體的生成速率，例如酚苄明與α腎上腺素受體不可逆結合，阻止腎上腺素和去甲腎上腺素再與受體結合。受體失活通常導致量效曲線的最大效應降低，當有受體儲備時也會和非競爭性拮抗劑一樣產生曲線右移。評估時的清洗常可區分非競爭性拮抗劑和不可逆拮抗劑，因為非競爭性拮抗劑是可逆的，清洗能恢復激動劑的效應。
不可逆競爭性拮抗劑也與激動劑競爭活性位點，但它與受體形成共價鍵的速率取決於拮抗劑的親和力和反應活性。某些拮抗劑可能有一段特殊的可逆結合時期，在此期間拮抗劑按化學動力學所決定的速率與受體自由結合和分離。但是，一旦二者形成不可逆的化學鍵，受體即失活。在功能評估中，競爭性拮抗劑對量效曲線的影響像非競爭性拮抗劑一樣，會使曲線右移，斜率減小，最大反應降低。
