Un substrato in chimica è un particolare esempio di un reagente. I reagenti subiscono cambiamenti chimici per produrre prodotti. Nel caso di un substrato, è un reagente che ha il potenziale per trasformarsi in un prodotto specifico, ma solo molto lentamente. La reazione chimica di un substrato è facilitata da un enzima. I substrati sono prevalenti sia nella chimica che nella biochimica.

Storia

Per qualsiasi reazione chimica, il modello di base è che hai almeno un reagente. Questo reagente quindi passerà a uno stadio intermedio prima di diventare il suo prodotto. Le reazioni chimiche si verificano solo quando la reazione è termodinamica favorevole o quando viene fornita energia in eccesso. Per ogni reazione, è necessaria una certa quantità di energia per il reattivo, nota come energia di attivazione, per spostarla sullo stadio intermedio.

Identificazione

I substrati sono unici in chimica a causa della loro bisogno di un catalizzatore per la reazione di procedere. Un enzima è un composto chimico che può accelerare la velocità con cui un reagente si muove attraverso una reazione chimica. Nel caso della chimica, un substrato è essenzialmente un reagente che può essere facilitato dall'aiuto di una molecola esterna che, a parte la sua funzione di assistenza, non partecipa alla reazione.

Caratteristiche

Il modo in cui un substrato e un catalizzatore interagiscono può variare. In alcuni casi, la presenza di un catalizzatore può aiutare a stabilizzare la forma intermedia di un substrato. Altre volte, può destabilizzare la forma base del substrato, rendendo più facile la forma intermedia. Nei casi in cui il substrato è costituito da più composti che devono reagire insieme, il catalizzatore può aiutare portando i substrati (che sono essenzialmente reagenti) insieme per accelerare la loro reazione.

Expert Insight

Mentre un substrato è un tipo di reagente chimico che spesso ha bisogno di un catalizzatore, si deve notare che il catalizzatore non fa nulla per modificare effettivamente i parametri dell'equazione chimica. Al massimo, l'effetto di un catalizzatore su un substrato è solo quello di accelerare una reazione abbassando la quantità di energia necessaria per portare il substrato al suo stato intermedio. I substrati senza catalizzatore sono perfettamente in grado di reagire da soli, anche se lentamente, e quando un catalizzatore viene utilizzato per una reazione, il catalizzatore stesso non viene consumato o modificato.

Considerazioni

La presenza di substrati e catalizzatori sono particolarmente diffusi nelle reazioni biochimiche. Per quanto riguarda la natura, le reazioni che altrimenti accaderebbero molto lentamente devono essere velocizzate per fornire una quantità adeguata di prodotti. Un esempio biologico di un catalizzatore è nella coagulazione del latte, in cui il latte stesso è il substrato che viene catalizzato dall'enzima renina. Un altro esempio che si verifica all'interno del corpo umano è nella decomposizione del perossido di idrogeno, una sostanza tossica per le cellule. In questo caso, il substrato è perossido di idrogeno e il catalizzatore è l'enzima catalasi.