Substrat (química)

En química, un substrat o substrat és típicament l'espècie química que s'observa en una reacció química, que reacciona en un reactiu per a generar un producte. En química sintètica i orgànica, el substrat és el químic d'interés que s'està modificant. En bioquímica, un substrat enzimàtic és el material sobre el que actua una enzima. En referir-se al principi de li Chatelier, el substrat és el reactiu la concentració del qual es canvia. El terme substrat és altament depenent del context. Essencialment es referix a la part de la molècula que és precursora d'un producte.

$\mathrm{S}⟶\mathrm{P}$

A on S és substrat i P és producte.Plantilla:Col-breakReacció catalizada

$\text{S}+\mathrm{C}⟶\text{P}+\mathrm{C}$

A on S és substrat, P és producte i C és catalisador.Plantilla:Col-breakPlantilla:Col-end

Bioquímica

En bioquímica, el substrat és una molècula sobre la qual actua una enzima. Les enzimes catalizan reaccions químiques que involucren el (els) substrat(s). En el cas d'un sol substrat, el substrat s'unix en el lloc actiu de l'enzima, i es forma un complex d'enzima-substrat. El substrat es transforma en un o més productes, que després es lliberen des del lloc actiu. El lloc actiu és lliure per a acceptar una atra molècula de substrat. En el cas de més d'un substrat, estos poden unir-se en un orde particular al lloc actiu, abans de reaccionar junts per a produir productes. Un substrat es denomina 'cromogénico' si dona lloc a un producte coloreado quan és activat per una enzima. En els estudis histológicos de localisació d'enzimes, el producte coloreado de l'acció de l'enzima pot vore's baix un microscopi, en seccions primes de teixits biològics. De manera similar, un substrat es diu 'fluorogénico' si dona lloc a un producte fluorescent quan és actuat per una enzima.

Per eixemple, la formació de quallada (coagulació del quall) és una reacció que es produïx en agregar l'enzima renina a la llet. En esta reacció, el substrat és una proteïna de la llet (per eixemple, caseïna) i l'enzima és la renina. Els productes són dos polipèptits que s'han format per l'escissió del substrat peptídico més gran. Un atre eixemple és la descomposició química del peròxit d'hidrogen portat a terme per l'enzima catalasa. Com les enzimes són catalisadors, no es modifiquen per les reaccions que porten a terme. El substrat(s), no obstant, es convertix en producte(s). Ací, el peròxit d'hidrogen es convertix en aigua i gas d'oxigen.

$\text{E}+\mathrm{S}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{E}\mathrm{S}⟶\mathrm{E}\mathrm{P}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\text{E}+\mathrm{P}$

• A on I és enzima, S és substrat i P és producte

Si ben els passos primer (vinculant) i tercer (no vinculant) són, en general, reversibles, el pas mig pot ser irreversible (com en les reaccions de renina i catalasa que s'acaben de mencionar) o reversible (per eixemple, moltes reaccions en la via metabòlica de la glucólisis).

En aumentar la concentració de substrat, la velocitat de reacció aumentarà per la provabilitat de que aumente el número de complexos enzima-substrat; açò ocorre fins que la concentració de l'enzima es convertix en el factor limitante.

Promiscuïtat del substrat

Encara que les enzimes són típicament molt específiques, algunes són capaces de realisar catálisis en més d'un substrat, una propietat denominada promiscuïtat enzimàtica. Una enzima pot tindre molts substrats natius i àmplia especificidad (per eixemple, oxidació pel citocromo p450s) o pot tindre un sol substrat natiu en un conjunt de substrats no natius similars que pot catalizar a una taxa menor. Els substrats en els que una enzima donada pot reaccionar in vitro, en un entorn de laboratori, poden no reflectir necessàriament els substrats fisiològics endógenos de les reaccions de l'enzima in viu. És dir, les enzimes no necessàriament realisen totes les reaccions en el cos que poden ser possibles en el laboratori. Per eixemple, mentres que la amida hidrolasa d'àcit gras (FAAH) pot hidrolizar els endocannabinoides 2-araquidonoilglicerol (2-AG) i anandamida a taxes comparables in vitro, l'alteració genètica o farmacològica de FAAH eleva la anandamida pero no 2-AG, lo que sugerix que 2-AG No és un substrat endógeno in viu per a FAAH. En un atre eixemple, s'observa que les N -acil taurines (NAT) aumenten dramàticament en animals en alteració de FAAH, pero en realitat són substrats de FAAH in vitro deficients.

Sensibilitat

Els substrats sensibles també coneguts com a substrats d'índex sensibles són medicaments que demostren un aument en l'AUC de ≥5 voltes en inhibidors del índex fort d'una via metabòlica donada en estudis clínics d'interacció de medicaments (DDI).

Els substrats de sensibilitat moderada són medicaments que demostren un aument en el AUC de ≥2 a <5 voltes en inhibidors d'índex fort d'una via metabòlica donada en estudis clínics de DDI.

Interacció entre substrats.

El metabolisme per la mateixa isozima del citocromo P450 pot donar lloc a vàries interaccions farmacològiques clínicament significatives.