In der Biochemie ist das Substrat ein Molekül, auf das ein Enzym einwirkt. Enzyme katalysieren chemische Reaktionen unter Beteiligung des Substrats(der Substrate). Im Falle eines einzelnen Substrats verbindet sich das Substrat mit der enzymaktiven Stelle und es wird ein Enzym-Substrat-Komplex gebildet. Das Substrat wird in ein oder mehrere Produkte umgewandelt, die dann von der aktiven Stelle freigesetzt werden. Die aktive Stelle ist dann frei, ein anderes Substratmolekül zu akzeptieren., Im Falle von mehr als einem Substrat können diese in einer bestimmten Reihenfolge an die aktive Stelle binden, bevor sie zusammen reagieren, um Produkte herzustellen. Ein Substrat wird als „chromogen“ bezeichnet, wenn es bei Einwirkung eines Enzyms zu einem Farbprodukt führt. In histologischen Enzymlokalisationsstudien kann das gefärbte Produkt der Enzymaktion unter einem Mikroskop in dünnen Abschnitten biologischer Gewebe betrachtet werden. In ähnlicher Weise wird ein Substrat als „fluorogen“ bezeichnet, wenn es bei Einwirkung eines Enzyms zu einem fluoreszierenden Produkt führt.,
Zum Beispiel ist die Quarkbildung (Labgerinnung) eine Reaktion, die bei Zugabe des Enzyms Rennin zu Milch auftritt. Bei dieser Reaktion ist das Substrat ein Milchprotein (z. B. Kasein) und das Enzym ist Rennin. Die Produkte sind zwei Polypeptide, die durch die Spaltung des größeren Peptidsubstrats gebildet worden sind. Ein weiteres Beispiel ist die chemische Zersetzung von Wasserstoffperoxid durch das Enzym Katalase. Da Enzyme Katalysatoren sind, werden sie durch die von ihnen durchgeführten Reaktionen nicht verändert. Die Substrate werden jedoch in Produkte umgewandelt., Hier wird Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoffgas umgewandelt.
E + S ↽ − − ⇀ ES ⟶ EP ↽ − − ⇀ E + P {\displaystyle {\ce {{E}+ S <=> ES -> EP <=> {E}+ P}}}
- Wobei E Enzym, S Substrat und P Produkt ist
Während der erste (Binde -) und der dritte (Binde -) Schritt im Allgemeinen reversibel sind, kann der mittlere Schritt irreversibel sein (wie bei den gerade erwähnten Rennin-und Katalase-Reaktionen) oder reversibel (z., viele Reaktionen im Glykolyse-Stoffwechselweg).
Durch Erhöhung der Substratkonzentration erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit aufgrund der Wahrscheinlichkeit, dass die Anzahl der Enzym-Substrat-Komplexe zunimmt; Dies geschieht, bis die Enzymkonzentration zum limitierenden Faktor wird.
Substrat – promiskuityEdit
Obwohl Enzyme typischerweise hochspezifisch sind, können einige Katalyse auf mehr als einem Substrat durchführen, eine Eigenschaft, die als Enzym-Promiskuität bezeichnet wird. Ein Enzym kann viele native Substrate und eine breite Spezifität aufweisen (z., oxidation durch Cytochrom p450s) oder es kann ein einzelnes natives Substrat mit einem Satz ähnlicher nicht-nativer Substrate aufweisen, die es mit einer niedrigeren Rate katalysieren kann. Die Substrate, mit denen ein bestimmtes Enzym in vitro im Labor reagieren kann, spiegeln möglicherweise nicht notwendigerweise die physiologischen, endogenen Substrate der Enzymreaktionen in vivo wider. Das heißt, Enzyme führen nicht unbedingt alle Reaktionen im Körper durch, die im Labor möglich sein können., Während beispielsweise die Fettsäureamidhydrolase (FAAH) die Endocannabinoide 2-Arachidonoylglycerin (2-AG) und Anandamid in vitro mit vergleichbaren Raten hydrolysieren kann, erhöht die genetische oder pharmakologische Störung von FAAH Anandamid, jedoch nicht 2-AG, was darauf hindeutet, dass 2-AG kein endogenes In-vivo-Substrat für FAAH ist. In einem anderen Beispiel wird beobachtet, dass die N-Acyltaurine (NATs) bei FAAH-gestörten Tieren dramatisch zunehmen, in vitro FAAH-Substrate jedoch tatsächlich arm sind.,
EMPFINDLICHKEITEDIT
Empfindliche Substrate, auch als empfindliche Indexsubstrate bezeichnet, sind Arzneimittel, die einen Anstieg der AUC um das ≥5-fache bei starken Indexinhibitoren eines bestimmten Stoffwechselwegs in klinischen Studien zur Wechselwirkung zwischen Arzneimitteln und Arzneimitteln (DDI) zeigen.
Mäßig empfindliche Substrate sind Arzneimittel, die einen Anstieg der AUC von ≥2 auf <5-fach mit starken Indexinhibitoren eines bestimmten Stoffwechselwegs in klinischen DDI-Studien zeigen.,
Wechselwirkung zwischen Substraten und
Metabolismus durch das gleiche Cytochrom P450 Isozym kann zu mehreren klinisch signifikanten Wechselwirkungen zwischen Arzneimitteln und Arzneimitteln führen.
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