substrattillgång

Substrattillgång avser mängden substrat som är tillgängligt för en given biokemisk process eller organism vid ett visst tillfälle. Tillgången påverkar reaktionshastigheter, metabolisk flux och cellens energibalans, eftersom brist eller överskott av substrat kan styra vilka vägar som används.

Inom biokemi följer ofta Michaelis–Menten-kinetik, där hastigheten ökar med substratkoncentrationen tills den når ett maximum när substratkoncentrationen [S] är mycket större än Km. När [S] är lågt är hastigheten proportionell mot [S]. Faktorer som påverkar substrattillgång i celler inkluderar extracellulär koncentration, effektiva transportörer över membranet, membranpermeabilitet, konkurrerande substrat, allosterisk reglering och rumslig/organisatorisk separation av processer.

Substrattillgång är särskilt central i mikrobiell tillväxt och näringsomsättning; begränsad tillgång av kol, kväve eller mineraler kan begränsa tillväxt och produktion av biomassa eller metaboliter. I ekologi och jordbruk påverkar substrattillgång konkurrens om näringsämnen och därmed kväve- och kolkretslopp i ekosystem.

Mätning och modellering av substrattillgång sker med analytiska metoder som kromatografi eller massespektrometri för koncentrationsbestämning. I bioproduktion kontrolleras substrattillgången ofta genom fed-batch- eller kontinuerliga upplägg för att optimera produktivitet och undvika substratinhibition. Systembiologi använder kinetiska modeller och flux balance analysis för att förutsäga hur förändringar i substrat påverkar cellernas metabolism och flöden.