Substrat (Biochemie)

Bedeutung von Substraten

Ein Substrat ist in der Biochemie ein Stoff, der in einer enzymatisch gesteuerten Reaktion umgesetzt wird. Das Enzym spaltet oder verändert dabei ein oder mehrere Substrate katalytisch. Chemisch betrachtet ist das Substrat der Ausgangsstoff einer Katalyse. Seine physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften ändern sich meist durch die Reaktion oder durch eine Reaktionskaskade.

In mikrobiologischen Versuchsansätzen kann auch das Nährmedium als Substrat bezeichnet werden.

Substrate bei Enzymreaktionen und ihr Nachweis

In der Enzymatik ist das Edukt, also der Ausgangsstoff einer von einem Enzym katalysierten biochemischen Reaktion, das Substrat. Eine einfache Reaktionsbeschreibung lautet: Enzym + S ⇌ Enzym-S ⇌ Enzym + P. Dabei steht S für das Substrat, Enzym-S für den Enzym-Substrat-Komplex und P für das Produkt. Das Produkt wird manchmal auch „umgesetztes Substrat“ oder „umgewandeltes Substrat“ genannt.

Chromogene und fluorogene Substrate sind wichtig, um Enzyme in Mikroorganismen nachzuweisen und ihre Aktivität zu bestimmen. Bei ihrer Spaltung wird entweder ein Chromogen, also ein Farbstoff, oder ein Fluorogen, also ein Fluoreszenzfarbstoff, freigesetzt. Eine Verfärbung oder Fluoreszenz zeigt daher Enzymaktivität an. Aus der Intensität der Färbung oder Fluoreszenz kann die enzymatische Aktivität beziehungsweise Enzymkinetik bestimmt werden.

Solche Substrate werden vor allem in ELISA-Tests und weiteren biochemischen Tests eingesetzt. In der Mikrobiologie dienen sie in chromogenen und fluorogenen Nährmedien dazu, bestimmte Mikroorganismen leichter und sicherer zu isolieren und zu identifizieren.