substraattikonentratiolla

Substraattikoncentratiolla tarkoitetaan reaktiossa käytettävissä olevan substraatin määrää tilavuusyksikköä kohti, yleensä molaarisuutena (M). Se kuvaa, kuinka paljon substraattia on saatavilla entsyymin katalysoitavaksi. Substraattikoncentratio on keskeinen muuttuja biokemiallisissa reaktioissa ja se vaikuttaa voimakkaasti reaktionopeuteen (v).

Yleisesti reaktionopeus riippuu substraattikoncentratiosta kuvaamalla Michaelis–Menten -kinetiikalla. Reaktionopeus v voidaan esittää kaavalla v = Vmax · S / (Km + S), jossa S on substraattikoncentratio, Vmax on maksimaalinen katalysoitu nopeus, kun substraattia on runsaasti, ja Km (Michaelis-menten vakio) ilmaisee sen substraattikoncentration, jolla nopeus on puolet Vmax. Km antaa entsyymin affiniteetin substraattiin: pienempi Km tarkoittaa suurempaa affiniteettia.

Käytännössä eri S-arvoilla mitataan alkuperäinen nopeus v0 ja rakennetaan kuvaaja; suurin osa klassisesta tulkinnasta perustuu näihin arvoihin. Kun S on paljon pienempi kuin Km, v kasvaa likimain lineaarisesti S:llä (ensimmäisen kertaluvun kinetiikka). Kun S on suurempi kuin Km, v lähestyy Vmax ja entsyymi on saturaatiosssa; reaktionopeus rajoittuu entsyymin katalyyttiseen kiertoon eikä substraatin määrän lisääminen enää kiihdytä merkittävästi.

Poikkeavuuksia voivat olla allosteriset entsyymit, kilpailevat inhibiittorit tai substraattien inhibointi sekä substraattihäiriöt, jotka voivat muuttaa Km:n ja Vmaxin arvoja. Käytännössä substraattikoncentratio on keskeinen mittausyksikkö globaaleissa tutkimuksissa ja lääkeaineiden suunnittelussa, joissa sen tunteminen auttaa ymmärtämään reaktioiden kulkua ja säätelyä.