Biokemiallisissa reaktioissa substraatti on aine, johon entsyymi vaikuttaa. Tällainen reaktio yleensä muuttaa substraatin molekyylit johonkin muuhun aineeseen. Termiä “substraattikonsentraatio” käytetään kuvaamaan substraattimolekyylien lukumäärää liuoksessa. Se on yksi reaktioiden nopeuteen vaikuttavista tekijöistä, ja se voi olla niitä rajoittava tekijä.
Entsyymit ovat erittäin spesifisiä, mikä tarkoittaa, että ne vaikuttavat yleensä vain yhteen substraattiin. Entsyymikontrolloidun reaktion aikana entsyymi yhdistyy aktiivisen kohdan substraatin kanssa. Tätä varten entsyymillä on hyvin erikoistunut muoto, joka sopii tarkasti substraatin kanssa. Entsyymi-substraattikompleksi muodostuu, kun entsyymi kiinnittyy substraattiin. Kun reaktio on valmis ja tuotteet on luotu, ne vapautuvat entsyymistä, joka voi nyt katalysoida toisen reaktion.
Reaktion toteutuminen riippuu siitä, törmääkö substraattimolekyyli vaaditun entsyymin kanssa ja yhdistyykö se siihen. Substraattikonsentraatio, entsyymipitoisuus, lämpötila ja pH ovat kaikki tekijöitä, jotka vaikuttavat entsyymikontrolloitujen reaktioiden nopeuteen. Alimmasta tasosta tulee reaktiota rajoittava tekijä.
Substraattikonsentraatio on tietyssä liuoksessa olevien substraattimolekyylien lukumäärä, kun taas entsyymipitoisuus on entsyymien lukumäärä. Yksi entsyymi voi vaikuttaa vain yhteen substraattimolekyyliin kerrallaan, joten entsyymien lisääntyminen tarkoittaa, että enemmän substraattimolekyylejä voidaan muuttaa reaktion tuotteiksi. Lisäksi, kun läsnä on enemmän molekyylejä, on suurempi mahdollisuus substraatin ja entsyymien törmäämiseen. Kun entsyymien määrää lisätään, substraattikonsentraatiosta tulee nyt rajoittava tekijä.
Jos liuoksessa on enemmän entsyymejä kuin substraattimolekyylejä, lisäämällä substraattia tai lisäämällä substraattikonsentraatiota nopeutat reaktion nopeutta aluksi. Kun reaktio etenee, substraattimolekyylit kuluvat loppuun, kun ne muuttuvat reaktion tuotteiksi. Tämä tarkoittaa, että substraatin pitoisuus pienenee ajan myötä ja siitä tulee jälleen reaktionopeutta rajoittava tekijä. Substraatin konsentraatiota voidaan nostaa siihen pisteeseen asti, jolloin kaikki entsyymit käytetään, mikä on enimmäisreaktion enimmäisreaktionopeus.
Lämpötilan ja pH: n muutokset voivat myös vaikuttaa reaktionopeuteen, vaikka käytetään substraatin maksimipitoisuutta ja entsyymipitoisuutta. Korotettu lämpötila lisää reaktionopeutta, kun taas alennettu lämpötila laskee nopeutta. Tämä johtuu siitä, että molekyyleillä on enemmän energiaa ja ne yhdistyvät todennäköisemmin. Lämpötilaa voidaan nostaa vain tiettyyn pisteeseen tai se aiheuttaa entsyymien hajoamisen samoin kuin pH: n muutokset. Entsyymeillä on optimaalinen lämpötila ja pH, joissa ne toimivat, ja ne tarjoavat suurimman reaktionopeuden.