Hva er underlagskonsentrasjon?

I biokjemiske reaksjoner er underlaget stoffet som et enzym virker på. En slik reaksjon forandrer generelt molekylene i underlaget til et annet stoff. Begrepet "substratkonsentrasjon" brukes for å beskrive antall substratmolekyler i en løsning. Det er en av faktorene som påvirker reaksjonshastigheten, og kan være en begrensende faktor for dem.

Enzymer er svært spesifikke, noe som betyr at de vanligvis bare virker på ett underlag. Under en enzymkontrollert reaksjon, kombineres enzymet med underlaget på det aktive stedet. For å gjøre dette har enzymet en veldig spesialisert form som passer nøyaktig med underlaget. Et enzym-substratkompleks dannes når enzymet fester seg til underlaget. Når reaksjonen er ferdig og produktene er opprettet, frigjøres de fra enzymet, som nå kan katalysere en annen reaksjon.

Hvorvidt en reaksjon vil skje avhenger av om substratmolekylet vil kollidere med og kombinere med det nødvendige enzym. Substratkonsentrasjon, enzymkonsentrasjon, temperatur og pH er alle faktorer som vil påvirke frekvensen av enzymkontrollerte reaksjoner. Faktoren som er på det laveste nivået blir den begrensende faktoren for reaksjonen.

Substratkonsentrasjon er antall substratmolekyler som finnes i en bestemt løsning, mens enzymkonsentrasjon er antall enzymer. Ett enzym kan bare virke på ett substratmolekyl av gangen, så en økning i enzymer betyr at flere substratmolekyler kan omdannes til produktene fra reaksjonen. Med flere molekyler til stede er det også større sjanse for at underlaget og enzymer kolliderer. Når antallet enzymer økes, blir nå substratkonsentrasjonen den begrensende faktoren.

Hvis det er flere enzymer i oppløsning enn substratmolekyler, vil tilsetning av mer underlag eller øke substratkonsentrasjonen øke reaksjonshastigheten innledningsvis. Når reaksjonen skrider frem, blir substratmolekylene brukt opp når de omdannes til reaksjonsproduktene. Dette betyr at underlagskonsentrasjonen synker over tid og igjen blir den begrensende faktoren for reaksjonshastigheten. Substratkonsentrasjonen kan økes til det punktet hvor alle enzymene blir brukt, som vil være den maksimale reaksjonshastigheten for den konsentrasjonen av enzymer.

Endringer i temperatur og pH kan også påvirke reaksjonshastigheten selv om den maksimale substratkonsentrasjonen og enzymkonsentrasjonen brukes. Økt temperatur øker reaksjonshastigheten mens redusert temperatur reduserer hastigheten. Dette skyldes det faktum at molekylene har mer energi og er mer sannsynlig å kombinere. Temperaturen kan bare økes til et bestemt punkt, eller det vil føre til at enzymene brytes ned, og det vil også endre pH. Enzymer har en optimal temperatur og pH ved hvilken de vil fungere og vil gi den høyeste reaksjonshastighet.