Che cos'è la concentrazione del substrato?
Nelle reazioni biochimiche, il substrato è la sostanza su cui agisce un enzima. Tale reazione generalmente modifica le molecole del substrato in qualche altra sostanza. Il termine "concentrazione del substrato" viene utilizzato per descrivere il numero di molecole del substrato in una soluzione. È uno dei fattori che influenza il tasso di reazioni e può essere un fattore limitante per loro.
Gli enzimi sono altamente specifici, il che significa che di solito agiscono solo su un substrato. Durante una reazione controllata dall'enzima, l'enzima si combina con il substrato nel sito attivo. Per fare ciò, l'enzima ha una forma molto specializzata che si adatta esattamente al substrato. Un complesso enzimatico-substrato si forma quando l'enzima si attacca al substrato. Quando la reazione è terminata e i prodotti vengono creati, vengono rilasciati dall'enzima, che ora può catalizzare un'altra reazione.
Se si verificherà una reazione dipende dal fatto che la molecola del substrato si scontrerà e si combinerà con l'enzima richiesto. Concentrazione di substrato, concentrazione di enzimi, temperatura e pH sono tutti fattori che influenzano il tasso di reazioni controllate dagli enzimi. Il fattore che si trova al livello più basso diventa il fattore limitante per la reazione.
La concentrazione di substrato è il numero di molecole di substrato trovate in una particolare soluzione, mentre la concentrazione di enzimi è il numero di enzimi. Un enzima può agire solo su una molecola di substrato alla volta, quindi un aumento degli enzimi significa che più molecole di substrato possono essere convertite nei prodotti della reazione. Inoltre, con più molecole presenti, vi è una maggiore possibilità che il substrato e gli enzimi si scontrino. All'aumentare del numero di enzimi, la concentrazione del substrato diventa ora il fattore limitante.
Se ci sono più enzimi in soluzione rispetto alle molecole di substrato, l'aggiunta di più substrato o l'aumento della concentrazione del substrato aumenterà inizialmente la velocità della reazione. Man mano che la reazione procede, le molecole del substrato vengono esaurite mentre vengono convertite nei prodotti della reazione. Ciò significa che la concentrazione del substrato diminuisce nel tempo e diventa ancora una volta il fattore limitante sulla velocità della reazione. La concentrazione del substrato può essere aumentata fino al punto in cui vengono utilizzati tutti gli enzimi, che sarà la velocità massima della reazione per quella concentrazione di enzimi.
I cambiamenti di temperatura e pH possono anche influenzare la velocità della reazione anche se si utilizzano la concentrazione massima del substrato e la concentrazione di enzimi. L'aumento della temperatura aumenta la velocità della reazione mentre la diminuzione della temperatura diminuisce la velocità. Ciò è dovuto al fatto che le molecole hanno più energia e hanno maggiori probabilità di combinarsi. La temperatura può essere aumentata solo fino a un certo punto o causerà la rottura degli enzimi, così come le variazioni del pH. Gli enzimi hanno una temperatura e un pH ottimali a cui lavoreranno e forniranno il più alto tasso di reazione.