În reacțiile biochimice, substratul este substanța asupra căreia acționează o enzimă. O astfel de reacție schimbă, în general, moleculele substratului într-o altă substanță. Termenul „concentrație de substrat” este folosit pentru a descrie numărul de molecule de substrat dintr-o soluție. Este unul dintre factorii care afectează viteza reacțiilor și poate fi un factor limitativ pentru acestea.
Enzimele sunt foarte specifice, ceea ce înseamnă că de obicei acţionează doar pe un singur substrat. În timpul unei reacții controlate de enzime, enzima se combină cu substratul de la locul activ. Pentru a face acest lucru, enzima are o formă foarte specializată care se potrivește exact cu substratul. Un complex enzimă-substrat se formează atunci când enzima se atașează de substrat. Când reacția este terminată și produsele sunt create, acestea sunt eliberate din enzimă, care poate cataliza acum o altă reacție.
Dacă va avea loc o reacție depinde dacă molecula de substrat se va ciocni și se va combina cu enzima necesară. Concentrația substratului, concentrația enzimei, temperatura și pH-ul sunt toți factori care vor afecta rata reacțiilor controlate de enzime. Factorul care se află la cel mai scăzut nivel devine factorul limitativ pentru reacție.
Concentrația de substrat este numărul de molecule de substrat găsite într-o anumită soluție, în timp ce concentrația de enzimă este numărul de enzime. O enzimă poate acționa doar asupra unei molecule de substrat la un moment dat, așa că o creștere a enzimelor înseamnă că mai multe molecule de substrat pot fi convertite în produșii reacției. De asemenea, cu mai multe molecule prezente, există o șansă mai mare ca substratul și enzimele să se ciocnească. Pe măsură ce numărul de enzime crește, concentrația de substrat devine acum factorul limitator.
Dacă există mai multe enzime în soluție decât molecule de substrat, adăugarea de mai mult substrat sau creșterea concentrației de substrat va crește inițial viteza reacției. Pe măsură ce reacția progresează, moleculele de substrat sunt epuizate pe măsură ce sunt transformate în produșii reacției. Aceasta înseamnă că concentrația de substrat scade în timp și devine din nou factorul limitator al vitezei de reacție. Concentrația substratului poate fi crescută până la punctul în care sunt utilizate toate enzimele, care va fi viteza maximă de reacție pentru acea concentrație de enzime.
Modificările de temperatură și pH pot afecta, de asemenea, viteza reacției chiar dacă se utilizează concentrația maximă de substrat și concentrația de enzimă. Creșterea temperaturii crește viteza de reacție, în timp ce temperatura scăzută scade viteza. Acest lucru se datorează faptului că moleculele au mai multă energie și sunt mai probabil să se combine. Temperatura poate fi crescută doar până la un anumit punct sau va provoca descompunerea enzimelor, la fel ca și modificările pH-ului. Enzimele au o temperatură și un pH optime la care vor funcționa și vor oferi cea mai mare viteză de reacție.