Kas ir substrāta koncentrācija?

Fermenti ir ļoti specifiski, kas nozīmē, ka tie parasti iedarbojas tikai uz vienu substrātu. Enzīmu kontrolētas reakcijas laikā enzīms savienojas ar substrātu aktīvajā vietā. Lai to izdarītu, fermentam ir ļoti specializēta forma, kas precīzi atbilst substrātam. Enzīmam pievienojoties substrātam, veidojas enzīma-substrāta komplekss. Kad reakcija ir pabeigta un produkti ir izveidoti, tie tiek atbrīvoti no fermenta, kas tagad var katalizēt citu reakciju.

Tas, vai notiks reakcija, ir atkarīgs no tā, vai substrāta molekula sadursies un savienosies ar nepieciešamo fermentu. Substrāta koncentrācija, fermentu koncentrācija, temperatūra un pH ir faktori, kas ietekmēs fermentu kontrolēto reakciju ātrumu. Faktors, kas atrodas zemākajā līmenī, kļūst par reakcijas ierobežojošo faktoru.

Substrāta koncentrācija ir noteiktā šķīdumā atrasto substrāta molekulu skaits, savukārt enzīmu koncentrācija ir enzīmu skaits. Viens enzīms vienlaikus var iedarboties tikai uz vienu substrāta molekulu, tāpēc enzīmu palielināšanās nozīmē, ka reakcijas produktos var pārvērsties vairāk substrāta molekulu. Turklāt, ja ir vairāk molekulu, pastāv lielāka substrāta un fermentu sadursmes iespēja. Palielinoties fermentu skaitam, substrāta koncentrācija tagad kļūst par ierobežojošo faktoru.

Ja šķīdumā ir vairāk fermentu nekā substrāta molekulu, pievienojot vairāk substrāta vai palielinot substrāta koncentrāciju, reakcijas ātrums sākotnēji palielinās. Reakcijai progresējot, substrāta molekulas tiek izlietotas, pārvēršoties reakcijas produktos. Tas nozīmē, ka substrāta koncentrācija laika gaitā samazinās un atkal kļūst par reakcijas ātrumu ierobežojošo faktoru. Substrāta koncentrāciju var palielināt līdz vietai, kurā tiek izmantoti visi fermenti, kas būs maksimālais reakcijas ātrums šai fermentu koncentrācijai.

Temperatūras un pH izmaiņas var ietekmēt arī reakcijas ātrumu, pat ja tiek izmantota maksimālā substrāta koncentrācija un fermentu koncentrācija. Paaugstināta temperatūra palielina reakcijas ātrumu, bet pazemināta temperatūra samazina ātrumu. Tas ir saistīts ar faktu, ka molekulām ir vairāk enerģijas, un tām ir lielāka iespēja apvienoties. Temperatūru var palielināt tikai līdz noteiktam punktam, pretējā gadījumā fermenti sadalīsies, kā arī pH izmaiņas. Fermentiem ir optimāla temperatūra un pH, pie kuriem tie darbosies un nodrošinās vislielāko reakcijas ātrumu.