Vad är underlagskoncentration?

Vid biokemiska reaktioner är substratet det ämne som ett enzym verkar på. En sådan reaktion förändrar generellt molekylerna i substratet till någon annan substans. Termen "substratkoncentration" används för att beskriva antalet substratmolekyler i en lösning. Det är en av de faktorer som påverkar reaktionshastigheten och kan vara en begränsande faktor för dem.

Enzymer är mycket specifika, vilket innebär att de vanligtvis bara verkar på ett substrat. Under en enzymkontrollerad reaktion kombineras enzymet med substratet på det aktiva stället. För att göra det har enzymet en mycket specialiserad form som passar exakt med underlaget. Ett enzym-substratkomplex bildas när enzymet fästs vid substratet. När reaktionen är klar och produkterna skapas släpps de från enzymet, vilket nu kan katalysera en annan reaktion.

Huruvida en reaktion kommer att inträffa beror på om substratmolekylen kommer att kollidera med och kombinera med det nödvändiga enzymet. Substratkoncentration, enzymkoncentration, temperatur och pH är alla faktorer som kommer att påverka hastigheten på enzymkontrollerade reaktioner. Faktorn som är på den lägsta nivån blir den begränsande faktorn för reaktionen.

Substratkoncentration är antalet substratmolekyler som finns i en viss lösning, medan enzymkoncentration är antalet enzymer. Ett enzym kan bara verka på en substratmolekyl i taget, så en ökning av enzymer innebär att fler substratmolekyler kan omvandlas till reaktionens produkter. Med fler molekyler närvarande finns det också större chans att substratet och enzymerna kolliderar. När antalet enzymer ökas blir substratkoncentrationen nu den begränsande faktorn.

Om det finns fler enzymer i lösning än substratmolekyler, kommer tillsats av mer substrat eller ökning av substratkoncentrationen att öka reaktionshastigheten initialt. När reaktionen fortskrider, används substratmolekylerna när de omvandlas till reaktionens produkter. Detta innebär att substratkoncentrationen minskar med tiden och återigen blir den begränsande faktorn för reaktionshastigheten. Substratkoncentrationen kan ökas till den punkt där alla enzymer används, vilket kommer att vara den maximala reaktionshastigheten för den koncentrationen av enzymer.

Förändringar i temperatur och pH kan också påverka reaktionshastigheten även om den maximala substratkoncentrationen och enzymkoncentrationen används. Ökad temperatur ökar reaktionshastigheten medan sänkt temperatur sänker hastigheten. Detta beror på att molekylerna har mer energi och är mer benägna att kombinera. Temperaturen kan bara höjas till en viss punkt eller så kommer det att få enzymerna att brytas ned, liksom förändringar i pH. Enzymer har en optimal temperatur och pH vid vilket de kommer att fungera och ger den högsta reaktionshastigheten.