I biokemiska reaktioner är substratet det ämne som ett enzym verkar på. En sådan reaktion förändrar i allmänhet substratets molekyler till någon annan substans. Termen ”substratkoncentration” används för att beskriva antalet substratmolekyler i en lösning. Det är en av faktorerna som påverkar reaktionshastigheten, och kan vara en begränsande faktor för dem.
Enzymer är mycket specifika, vilket innebär att de vanligtvis bara verkar på ett substrat. Under en enzymkontrollerad reaktion kombineras enzymet med substratet på det aktiva stället. För att göra det har enzymet en mycket specialiserad form som passar exakt med substratet. Ett enzym-substratkomplex bildas när enzymet fäster på substratet. När reaktionen är klar och produkterna skapas frigörs de från enzymet, som nu kan katalysera en annan reaktion.
Huruvida en reaktion kommer att inträffa beror på om substratmolekylen kommer att kollidera med och kombineras med det enzym som krävs. Substratkoncentration, enzymkoncentration, temperatur och pH är alla faktorer som kommer att påverka hastigheten för enzymkontrollerade reaktioner. Den faktor som är på den lägsta nivån blir den begränsande faktorn för reaktionen.
Substratkoncentration är antalet substratmolekyler som finns i en viss lösning, medan enzymkoncentration är antalet enzymer. Ett enzym kan bara verka på en substratmolekyl åt gången, så en ökning av enzymer innebär att fler substratmolekyler kan omvandlas till reaktionens produkter. Dessutom, med fler molekyler närvarande, finns det en större chans att substratet och enzymer kolliderar. När antalet enzymer ökar blir substratkoncentrationen nu den begränsande faktorn.
Om det finns fler enzymer i lösningen än substratmolekyler, kommer tillsättning av mer substrat eller ökning av substratkoncentrationen att öka reaktionshastigheten initialt. När reaktionen fortskrider förbrukas substratmolekylerna när de omvandlas till reaktionens produkter. Detta innebär att substratkoncentrationen minskar med tiden och återigen blir den begränsande faktorn för reaktionshastigheten. Substratkoncentrationen kan ökas till den punkt där alla enzymer används, vilket kommer att vara den maximala reaktionshastigheten för den koncentrationen av enzymer.
Förändringar i temperatur och pH kan också påverka reaktionshastigheten även om den maximala substratkoncentrationen och enzymkoncentrationen används. Ökad temperatur ökar reaktionshastigheten medan sänkt temperatur minskar hastigheten. Detta beror på att molekylerna har mer energi och är mer benägna att kombineras. Temperaturen kan bara höjas till en viss punkt eller så kommer enzymerna att bryta ner, liksom förändringar i pH. Enzymer har en optimal temperatur och pH vid vilken de kommer att fungera och ger den högsta reaktionshastigheten.