Qu'est-ce que la concentration en substrat?
Dans les réactions biochimiques, le substrat est la substance sur laquelle agit une enzyme. Une telle réaction modifie généralement les molécules du substrat en une autre substance. Le terme "concentration de substrat" est utilisé pour décrire le nombre de molécules de substrat dans une solution. C'est l'un des facteurs qui influent sur le taux de réactions et peut être un facteur limitant pour elles.
Les enzymes sont très spécifiques, ce qui signifie qu'elles n'agissent généralement que sur un substrat. Au cours d'une réaction enzymatique contrôlée, l'enzyme se combine avec le substrat sur le site actif. Pour ce faire, l'enzyme a une forme très spécialisée qui correspond parfaitement au substrat. Un complexe enzyme-substrat est formé lorsque l'enzyme se fixe au substrat. Lorsque la réaction est terminée et que les produits sont créés, ils sont libérés de l'enzyme, qui peut maintenant catalyser une autre réaction.
Le fait qu'une réaction se produise ou non dépend du fait que la molécule de substrat entre en collision avec l'enzyme requise et se combine avec elle. La concentration en substrat, la concentration en enzyme, la température et le pH sont tous des facteurs qui affecteront le taux de réactions enzymatiques contrôlées. Le facteur qui se situe au niveau le plus bas devient le facteur limitant pour la réaction.
La concentration en substrat correspond au nombre de molécules de substrat présentes dans une solution donnée, tandis que la concentration en enzyme correspond au nombre d'enzymes. Une enzyme ne pouvant agir que sur une seule molécule de substrat à la fois, une augmentation d'enzymes signifie que davantage de molécules de substrat peuvent être converties en produits de la réaction. De plus, avec plus de molécules présentes, les risques de collision entre le substrat et les enzymes sont plus grands. A mesure que le nombre d'enzymes augmente, la concentration en substrat devient maintenant le facteur limitant.
S'il y a plus d'enzymes en solution que de molécules de substrat, l'ajout de plus de substrat ou l'augmentation de la concentration de substrat augmentera initialement la vitesse de la réaction. Au fur et à mesure que la réaction progresse, les molécules de substrat sont utilisées au fur et à mesure de leur conversion en produits de la réaction. Cela signifie que la concentration en substrat diminue avec le temps et redevient le facteur limitant de la vitesse de la réaction. La concentration en substrat peut être augmentée jusqu'au point où toutes les enzymes sont utilisées, ce qui correspond au taux de réaction maximal pour cette concentration d'enzymes.
Les changements de température et de pH peuvent également influer sur la vitesse de la réaction, même si la concentration maximale en substrat et la concentration en enzyme sont utilisées. L'augmentation de la température augmente la vitesse de la réaction tandis que la baisse de la température diminue la vitesse. Cela est dû au fait que les molécules ont plus d'énergie et sont plus susceptibles de se combiner. La température ne peut être augmentée que jusqu'à un certain point, sinon les enzymes se décomposeront, de même que les variations de pH. Les enzymes ont une température et un pH optimaux auxquels elles vont travailler et fourniront le taux de réaction le plus élevé.