substratspektrumet

Substratspektrumet är den uppsättning substrat som ett enzym eller annat katalytiskt system kan omvandla med mätbar hastighet. Det används för att beskriva hur bred eller smal en katalytisk aktivitet är och hur den påverkas av olika kemiska strukturer och förhållanden.

Inom enzymologi används begreppet substratspektrum för att skilja mellan högspecifika enzymer, som endast accepterar ett fåtal eller ett enda substrat, och promisösa enzymer, som kan katalysera reaktioner med flera olika substrat. Spektrumet bestäms av faktorer som aktivetsyta, katalytisk mekanism, och hur substratet passar in i enzymets bindningsplats. Co-faktorer och konformationsändringar kan också utvidga eller begränsa spektrumet. Temperatur, pH och närvaro av inhibitors eller konkurrentsubstrat kan ytterligare modifiera effektiviteten.

Exempel på bredare spektrum finns hos vissa oxidaser och hydrolaser, som kan bearbeta flera olika substanser med liknande funktionella grupper. Däremot har många proteiner mycket snäva specificitetsprofiler där små förändringar i substrats struktur resulterar i drastiskt minskad aktivitet.

Betydelse och tillämpningar: kunskap om substratspektrumet är viktig vid läkemedelsutveckling, för att förutse biverkningar och interaktioner, samt inom industriell biokemi där breda spektrum kan underlätta omvandling av olika substrat. Det är också centralt i studier av enzymers evolution, där spektrumet kan anpassas över tid till nya substrat.

Mätningar görs vanligtvis genom att testa ett panel av substrat och kartlägga aktiviteterna samt kinetiska parametrar som Km och kcat för varje substrat.