definizione
Molecola sulla quale agisce un enzima, cioè le molecole di partenza nelle reazioni chimiche catalizzate dagli enzimi: il substrato lega il sito attivo dell’enzima, formando il complesso enzima-substrato, attivando l’attività enzimatica che permette la conversione del substrato stessi in un prodotto che, per effetto della trasformazione viene rilasciato dal sito attivo, che diventa nuovamente pronto a ricevere il substrato; nella descrizione di un meccanismo di una reazione, la molecola del composto reagente su cui avvengono l’addizione, la sostituzione o l’eliminazione di uno o più gruppi funzionali.
Dal latino substratus, derivato di substernĕre (→ stendere, collocare sotto), composto da sub (→ sotto) e sternĕre (→ distendere, spianare); si utilizza anche il termine equivalente sostrato, anche se sempre più raramente.
specificità di substrato enzimatico
In generale, un sito di legame per il substrato è costituito da un incavo (o da una fessura) sulla superficie della molecola enzimatica che ha una forma complementare a quella del substrato (complementarietà geometrica): i residui amminoacidici che formano il sito di legame sono organizzati in modo da interagire con il substrato mediante attrazioni elettrostatiche (complementarietà elettronica); le molecole che differiscono dal substrato per la forma o per la distribuzione di gruppi funzionali non si possono legare produttivamente all’enzima, quindi, questi composti non possono generare complessi enzima-substrato, che determinano poi la formazione di qualsiasi prodotto.
Gli enzimi sono altamente specifici sia nel legame di substrati chiralici, sia nel catalizzare le loro reazioni: questa stereospecificità deriva dal fatto che gli enzimi, possedendo essi stessi una specifica chiralità (le proteine sono costituite solo da L-amminoacidi), formano siti attivi asimmetrici; aer esempio, la tripsina idrolizza rapidamente polipeptidi composti dal L-amminoacidi, ma non quelli contenenti D-amminoacidi.
Oltre alla loro specificità, la maggior parte degli enzimi è selettiva anche per l’identità dei gruppi chimici presenti sul substrato (specificità geometrica): la maggior parte degli enzimi catalizza le reazioni di un piccolo numero di composti tra loro simili, altri, invece, sono assolutamente specifici per un solo composto con determinate e dettagliate caratteristiche.
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