Dans les réactions biochimiques, le substrat est la substance sur laquelle agit une enzyme. Une telle réaction change généralement les molécules du substrat en une autre substance. Le terme concentration de substrat est utilisé pour décrire le nombre de molécules de substrat dans une solution. C’est l’un des facteurs qui affecte la vitesse des réactions, et peut être un facteur limitant pour celles-ci.
Les enzymes sont hautement spécifiques, ce qui signifie qu’elles n’agissent généralement que sur un seul substrat. Au cours d’une réaction contrôlée par l’enzyme, l’enzyme se combine avec le substrat au site actif. Pour ce faire, l’enzyme a une forme très spécialisée qui s’adapte exactement au substrat. Un complexe enzyme-substrat se forme lorsque l’enzyme se fixe au substrat. Lorsque la réaction est terminée et que les produits sont créés, ils sont libérés de l’enzyme, qui peut maintenant catalyser une autre réaction.
Le fait qu’une réaction se produise dépend du fait que la molécule de substrat entre en collision et se combine avec l’enzyme requise. La concentration du substrat, la concentration en enzymes, la température et le pH sont tous des facteurs qui affecteront la vitesse des réactions contrôlées par les enzymes. Le facteur qui est au niveau le plus bas devient le facteur limitant de la réaction.
La concentration de substrat est le nombre de molécules de substrat trouvées dans une solution particulière, tandis que la concentration d’enzyme est le nombre d’enzymes. Une enzyme ne peut agir que sur une molécule de substrat à la fois, donc une augmentation des enzymes signifie que davantage de molécules de substrat peuvent être converties en produits de la réaction. De plus, avec plus de molécules présentes, il y a plus de chances que le substrat et les enzymes entrent en collision. Au fur et à mesure que le nombre d’enzymes augmente, la concentration en substrat devient maintenant le facteur limitant.
S’il y a plus d’enzymes en solution que de molécules de substrat, l’ajout de plus de substrat ou l’augmentation de la concentration en substrat augmentera initialement la vitesse de la réaction. Au fur et à mesure que la réaction progresse, les molécules de substrat sont utilisées car elles sont converties en produits de la réaction. Cela signifie que la concentration en substrat diminue avec le temps et redevient le facteur limitant de la vitesse de la réaction. La concentration du substrat peut être augmentée jusqu’au point où toutes les enzymes sont utilisées, ce qui sera la vitesse maximale de la réaction pour cette concentration d’enzymes.
Les changements de température et de pH peuvent également affecter la vitesse de la réaction même si la concentration maximale en substrat et la concentration en enzyme sont utilisées. Une température accrue augmente la vitesse de la réaction tandis qu’une température réduite diminue la vitesse. Cela est dû au fait que les molécules ont plus d’énergie et sont plus susceptibles de se combiner. La température ne peut être augmentée que jusqu’à un certain point ou elle entraînera la dégradation des enzymes, tout comme les changements de pH. Les enzymes ont une température et un pH optimaux auxquels elles fonctionneront et fourniront la vitesse de réaction la plus élevée.