En las reacciones bioquímicas, el sustrato es la sustancia sobre la que actúa una enzima. Tal reacción generalmente cambia las moléculas del sustrato en alguna otra sustancia. El término «concentración de sustrato» se usa para describir el número de moléculas de sustrato en una solución. Es uno de los factores que afecta la velocidad de las reacciones y puede ser un factor limitante para ellas.
Las enzimas son muy específicas, lo que significa que normalmente solo actúan sobre un sustrato. Durante una reacción controlada por enzima, la enzima se combina con el sustrato en el sitio activo. Para ello, la enzima tiene una forma muy especializada que encaja exactamente con el sustrato. Se forma un complejo enzima-sustrato cuando la enzima se adhiere al sustrato. Cuando finaliza la reacción y se crean los productos, se liberan de la enzima, que ahora puede catalizar otra reacción.
El que ocurra una reacción depende de si la molécula de sustrato colisionará y se combinará con la enzima requerida. La concentración del sustrato, la concentración de enzimas, la temperatura y el pH son factores que afectarán la velocidad de las reacciones controladas por enzimas. El factor que se encuentra en el nivel más bajo se convierte en el factor limitante de la reacción.
La concentración de sustrato es el número de moléculas de sustrato que se encuentran en una solución particular, mientras que la concentración de enzimas es el número de enzimas. Una enzima solo puede actuar sobre una molécula de sustrato a la vez, por lo que un aumento de enzimas significa que se pueden convertir más moléculas de sustrato en los productos de la reacción. Además, con más moléculas presentes, existe una mayor posibilidad de que el sustrato y las enzimas choquen. A medida que aumenta el número de enzimas, la concentración de sustrato se convierte ahora en el factor limitante.
Si hay más enzimas en solución que moléculas de sustrato, agregar más sustrato o aumentar la concentración de sustrato aumentará inicialmente la velocidad de la reacción. A medida que avanza la reacción, las moléculas de sustrato se consumen a medida que se convierten en los productos de la reacción. Esto significa que la concentración de sustrato disminuye con el tiempo y una vez más se convierte en el factor limitante de la velocidad de la reacción. La concentración de sustrato se puede aumentar hasta el punto en que se estén utilizando todas las enzimas, que será la velocidad máxima de reacción para esa concentración de enzimas.
Los cambios en la temperatura y el pH también pueden afectar la velocidad de la reacción incluso si se usa la concentración máxima de sustrato y la concentración de enzima. El aumento de temperatura aumenta la velocidad de la reacción mientras que la disminución de la temperatura disminuye la velocidad. Esto se debe al hecho de que las moléculas tienen más energía y es más probable que se combinen. La temperatura solo se puede aumentar hasta cierto punto o hará que las enzimas se descompongan, al igual que los cambios en el pH. Las enzimas tienen una temperatura y un pH óptimos a los que funcionarán y proporcionarán la mayor velocidad de reacción.