Wat is substraatconcentratie?
Bij biochemische reacties is het substraat de stof waarop een enzym inwerkt. Een dergelijke reactie verandert in het algemeen de moleculen van het substraat in een andere substantie. De term "substraatconcentratie" wordt gebruikt om het aantal substraatmoleculen in een oplossing te beschrijven. Het is een van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloedt en kan een beperkende factor voor hen zijn.
Enzymen zijn zeer specifiek, wat betekent dat ze meestal slechts op één substraat werken. Tijdens een enzymgestuurde reactie combineert het enzym met het substraat op de actieve plaats. Om dit te doen, heeft het enzym een zeer gespecialiseerde vorm die precies past bij het substraat. Een enzym-substraatcomplex wordt gevormd wanneer het enzym zich aan het substraat hecht. Wanneer de reactie is voltooid en de producten zijn gemaakt, komen ze vrij uit het enzym, dat nu een andere reactie kan katalyseren.
Of een reactie zal optreden, hangt af van of het substraatmolecuul zal botsen met en combineert met het vereiste enzym. Substraatconcentratie, enzymconcentratie, temperatuur en pH zijn allemaal factoren die de snelheid van door enzym gecontroleerde reacties beïnvloeden. De factor die zich op het laagste niveau bevindt, wordt de beperkende factor voor de reactie.
Substraatconcentratie is het aantal substraatmoleculen dat in een bepaalde oplossing wordt gevonden, terwijl enzymconcentratie het aantal enzymen is. Eén enzym kan slechts op één substraatmolecuul tegelijk werken, dus een toename van enzymen betekent dat meer substraatmoleculen kunnen worden omgezet in de producten van de reactie. Als er meer moleculen aanwezig zijn, is er ook een grotere kans dat het substraat en enzymen botsen. Naarmate het aantal enzymen toeneemt, wordt de substraatconcentratie nu de beperkende factor.
Als er meer enzymen in oplossing zijn dan substraatmoleculen, zal het toevoegen van meer substraat of het verhogen van de substraatconcentratie de reactiesnelheid aanvankelijk verhogen. Naarmate de reactie vordert, worden de substraatmoleculen opgebruikt terwijl ze worden omgezet in de producten van de reactie. Dit betekent dat de substraatconcentratie in de loop van de tijd afneemt en opnieuw de beperkende factor wordt voor de reactiesnelheid. De substraatconcentratie kan worden verhoogd tot het punt waar alle enzymen worden gebruikt, wat de maximale reactiesnelheid voor die concentratie van enzymen zal zijn.
Veranderingen in temperatuur en pH kunnen ook de reactiesnelheid beïnvloeden, zelfs als de maximale substraatconcentratie en enzymconcentratie wordt gebruikt. Verhoogde temperatuur verhoogt de reactiesnelheid, terwijl verlaagde temperatuur de snelheid verlaagt. Dit komt door het feit dat de moleculen meer energie hebben en meer kans hebben om te combineren. De temperatuur kan alleen tot een bepaald punt worden verhoogd of het zal ervoor zorgen dat de enzymen afbreken, net als veranderingen in de pH. Enzymen hebben een optimale temperatuur en pH waarbij ze werken en zullen de hoogste reactiesnelheid geven.