Substrato (chimica)

In biochimica, il substrato è una molecola su cui agisce un enzima. Gli enzimi catalizzano le reazioni chimiche che coinvolgono i substrati. Nel caso di un singolo substrato, il substrato si lega al sito attivo dell’enzima e si forma un complesso enzima-substrato. Il substrato viene trasformato in uno o più prodotti, che vengono poi rilasciati dal sito attivo. Il sito attivo è quindi libero di accettare un’altra molecola di substrato., Nel caso di più di un substrato, questi possono legarsi in un ordine particolare al sito attivo, prima di reagire insieme per produrre prodotti. Un substrato è chiamato “cromogenico” se dà origine a un prodotto colorato quando agisce su un enzima. Negli studi di localizzazione enzimatica istologica, il prodotto colorato dell’azione enzimatica può essere visto al microscopio, in sezioni sottili di tessuti biologici. Allo stesso modo, un substrato è chiamato “fluorogenico” se dà origine a un prodotto fluorescente se agito da un enzima.,

Ad esempio, la formazione di cagliata (coagulazione del caglio) è una reazione che si verifica quando si aggiunge l’enzima rennina al latte. In questa reazione, il substrato è una proteina del latte (ad esempio, caseina) e l’enzima è la rennina. I prodotti sono due polipeptidi che sono stati formati dalla scissione del substrato peptidico più grande. Un altro esempio è la decomposizione chimica del perossido di idrogeno effettuata dall’enzima catalasi. Poiché gli enzimi sono catalizzatori, non vengono modificati dalle reazioni che svolgono. I substrati, tuttavia, vengono convertiti in prodotti., Qui, il perossido di idrogeno viene convertito in acqua e gas ossigeno.

E + S ↽ − − ⇀ ES ⟶ EP ↽ − − ⇀ E + P {\displaystyle {\ce {{E}+ S <=> ES -> PE <=> {E}+ P}}}

• Dove E è l’enzima, S è il substrato, e P è prodotto

Mentre il primo (vincolante) e il terzo (non vincolante) i passaggi sono, in generale, reversibile, mezzo passo potrebbe essere irreversibile (come nel renina e la catalisi di reazioni appena citato) o reversibile (ad es., molte reazioni nella via metabolica della glicolisi).

Aumentando la concentrazione del substrato, la velocità di reazione aumenterà a causa della probabilità che il numero di complessi enzima-substrato aumenti; ciò si verifica fino a quando la concentrazione enzimatica diventa il fattore limitante.

Promiscuità del substrato

Sebbene gli enzimi siano tipicamente altamente specifici, alcuni sono in grado di eseguire la catalisi su più di un substrato, una proprietà chiamata promiscuità enzimatica. Un enzima può avere molti substrati nativi e un’ampia specificità (ad es., ossidazione dal citocromo p450s) o può avere un singolo substrato nativo con un insieme di substrati non nativi simili che può catalizzare ad un certo tasso più basso. I substrati con cui un dato enzima può reagire in vitro, in ambiente di laboratorio, potrebbero non riflettere necessariamente i substrati fisiologici e endogeni delle reazioni dell’enzima in vivo. Vale a dire che gli enzimi non eseguono necessariamente tutte le reazioni nel corpo che possono essere possibili in laboratorio., Ad esempio, mentre l’acido grasso ammide idrolasi (FAAH) può idrolizzare gli endocannabinoidi 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) e anandamide a tassi comparabili in vitro, la rottura genetica o farmacologica di FAAH eleva l’anandamide ma non 2-AG, suggerendo che 2-AG non è un substrato endogeno in vivo per FAAH. In un altro esempio, le taurine di N-acile (NATs) sono osservate per aumentare drammaticamente in animali FAAH-interrotti, ma sono realmente substrati poveri di FAAH in vitro.,

Sensibilitàmodifica

I substrati sensibili noti anche come substrati sensibili dell’indice sono farmaci che dimostrano un aumento dell’AUC ≥5 volte con forti inibitori dell’indice di una determinata via metabolica negli studi clinici di interazione farmaco-farmaco (DDI).

Substrati sensibili moderati sono farmaci che dimostrano un aumento dell’AUC da ≥2 a<5 volte con inibitori dell’indice forte di una determinata via metabolica negli studi clinici DDI.,

Interazione tra substratimodifica

Il metabolismo da parte dello stesso isozima del citocromo P450 può provocare diverse interazioni farmaco-farmaco clinicamente significative.