Στις βιοχημικές αντιδράσεις, το υπόστρωμα είναι η ουσία στην οποία δρα ένα ένζυμο. Μια τέτοια αντίδραση γενικά μεταβάλλει τα μόρια του υποστρώματος σε κάποια άλλη ουσία. Ο όρος «συγκέντρωση υποστρώματος» χρησιμοποιείται για να περιγράψει τον αριθμό των μορίων του υποστρώματος σε ένα διάλυμα. Είναι ένας από τους παράγοντες που επηρεάζει τον ρυθμό των αντιδράσεων, και μπορεί να είναι περιοριστικός παράγοντας για αυτές.
Τα ένζυμα είναι εξαιρετικά συγκεκριμένα, πράγμα που σημαίνει ότι συνήθως δρουν μόνο σε ένα υπόστρωμα. Κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης ελεγχόμενης από ένζυμα, το ένζυμο συνδυάζεται με το υπόστρωμα στη δραστική θέση. Για να γίνει αυτό, το ένζυμο έχει ένα πολύ εξειδικευμένο σχήμα που ταιριάζει ακριβώς με το υπόστρωμα. Ένα σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος σχηματίζεται όταν το ένζυμο προσκολλάται στο υπόστρωμα. Όταν ολοκληρωθεί η αντίδραση και δημιουργηθούν τα προϊόντα, απελευθερώνονται από το ένζυμο, το οποίο μπορεί τώρα να καταλύσει μια άλλη αντίδραση.
Το αν θα συμβεί μια αντίδραση εξαρτάται από το εάν το μόριο του υποστρώματος θα συγκρουστεί και θα συνδυαστεί με το απαιτούμενο ένζυμο. Η συγκέντρωση υποστρώματος, η συγκέντρωση ενζύμου, η θερμοκρασία και το pH είναι όλοι παράγοντες που θα επηρεάσουν τον ρυθμό των αντιδράσεων που ελέγχονται από ένζυμα. Ο παράγοντας που βρίσκεται στο χαμηλότερο επίπεδο γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας για την αντίδραση.
Η συγκέντρωση υποστρώματος είναι ο αριθμός των μορίων του υποστρώματος που βρίσκονται σε ένα συγκεκριμένο διάλυμα, ενώ η συγκέντρωση ενζύμου είναι ο αριθμός των ενζύμων. Ένα ένζυμο μπορεί να δράσει μόνο σε ένα μόριο υποστρώματος κάθε φορά, επομένως η αύξηση των ενζύμων σημαίνει ότι περισσότερα μόρια υποστρώματος μπορούν να μετατραπούν στα προϊόντα της αντίδρασης. Επίσης, με περισσότερα μόρια παρόντα, υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα σύγκρουσης του υποστρώματος και των ενζύμων. Καθώς ο αριθμός των ενζύμων αυξάνεται, η συγκέντρωση του υποστρώματος γίνεται πλέον ο περιοριστικός παράγοντας.
Εάν υπάρχουν περισσότερα ένζυμα στο διάλυμα από τα μόρια του υποστρώματος, η προσθήκη περισσότερου υποστρώματος ή η αύξηση της συγκέντρωσης του υποστρώματος θα αυξήσει τον ρυθμό της αντίδρασης αρχικά. Καθώς η αντίδραση εξελίσσεται, τα μόρια του υποστρώματος εξαντλούνται καθώς μετατρέπονται στα προϊόντα της αντίδρασης. Αυτό σημαίνει ότι η συγκέντρωση του υποστρώματος μειώνεται με την πάροδο του χρόνου και για άλλη μια φορά γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας στην ταχύτητα της αντίδρασης. Η συγκέντρωση του υποστρώματος μπορεί να αυξηθεί μέχρι το σημείο όπου χρησιμοποιούνται όλα τα ένζυμα, που θα είναι ο μέγιστος ρυθμός της αντίδρασης για αυτή τη συγκέντρωση των ενζύμων.
Οι αλλαγές στη θερμοκρασία και το pH μπορούν επίσης να επηρεάσουν τον ρυθμό της αντίδρασης ακόμη και αν χρησιμοποιηθεί η μέγιστη συγκέντρωση υποστρώματος και η μέγιστη συγκέντρωση ενζύμου. Η αυξημένη θερμοκρασία αυξάνει τον ρυθμό της αντίδρασης ενώ η μειωμένη θερμοκρασία μειώνει τον ρυθμό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια έχουν περισσότερη ενέργεια και είναι πιο πιθανό να συνδυαστούν. Η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί μόνο σε ένα ορισμένο σημείο ή θα προκαλέσει τη διάσπαση των ενζύμων, καθώς και αλλαγές στο pH. Τα ένζυμα έχουν μια βέλτιστη θερμοκρασία και pH στο οποίο θα λειτουργήσουν και θα παρέχουν τον υψηλότερο ρυθμό αντίδρασης.