Substratkonsentrasjoner

Substratkonsentrasjoner beskriver mengden substrat som er tilgjengelig i en løsning eller et miljø for en enzymatisk reaksjon eller en annen katalytisk prosess. Vanlige enheter er molaritet (M), ofte i millimolar (mM) eller mikromolar (µM). Tilgjengelig substrat påvirker hvor raskt en reaksjon kan gå.

I enzymologi er forholdet mellom substratkonsentrasjon og reaksjonshastighet sentralt. Michaelis-Menten-kinetikk beskriver dette som v = Vmax [S] / (Km + [S]), der [S] er substratkonsentrasjonen, Km er den substratkonsentrasjonen som gir halvparten av Vmax. Ved lave [S] øker hastigheten omtrent lineært med [S], ved høye [S] nærmer den seg Vmax.

Bestemmelse av Km og Vmax skjer vanligvis ved å måle reaksjonsfarten ved ulike [S] og analysere dataene. Metoder inkluderer Lineweaver-Burk eller mer robuste ikke-lineær regresjoner. I tillegg brukes varierte substratkonsentrasjoner for å vurdere inhibisjon, konkurrerende substrater, eller substrate inhibisjon.

Praktiske forhold: substratkonsentrasjonene må kontrolleres nøye i eksperimenter, eller i cellulære systemer påvirker transportmekanismer, metabolsk etterspørsel og produktbinding. Stabilitet av substratet, pH, temperatur og tilstedeværelse av kofaktorer eller modulatorer påvirker effektive konsentrasjoner og måleresultater.

Betydning: Kunnskap om substratkonsentrasjoner er sentral i biokjemi, molekylær biologi og bioprosesssteknikk. Den styrer design av eksperimenter, tolkning av kinetiske parametere og optimalisering av produksjon og metabolsk aktivitet.