Субстрат (химия)

редактировать
Чтобы узнать о других значениях, см. Подложка.

В химии субстрат обычно представляет собой химическое соединение, наблюдаемое в химической реакции, которое реагирует с реагентом с образованием продукта. Он также может относиться к поверхности, на которой происходят другие химические реакции, или играть вспомогательную роль в различных спектроскопических и микроскопических методах. В синтетической и органической химии субстрат - это химическое вещество, представляющее интерес, которое модифицируется. В биохимии, субстрат фермента является материалом, на котором фермент действует. Применительно к принципу Ле Шателье субстрат - это реагент, концентрация которого изменяется. Термин « субстрат» сильно зависит от контекста.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Микроскопия
  • 2 Спектроскопия
  • 3 Осаждение атомного слоя
  • 4 Биохимия
    • 4.1 Беспорядочные половые связи субстрата
    • 4.2 Чувствительность
      • 4.2.1 Взаимодействие между субстратами
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Микроскопия

В трех наиболее распространенных методах наномасштабной микроскопии : атомно-силовой микроскопии (АСМ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) для крепления образца требуется подложка. Подложки часто тонкие и относительно не содержат химических элементов или дефектов. Обычно используются пластины из серебра, золота или кремния из-за простоты их изготовления и отсутствия помех в данных микроскопии. Образцы наносятся на подложку тонкими слоями, где она может выступать в качестве твердой основы надежной толщины и пластичности. Гладкость подложки особенно важна для этих типов микроскопии, поскольку они чувствительны к очень небольшим изменениям высоты образца.

В отдельных случаях используются различные другие подложки для размещения самых разных образцов. Например, для АСМ чешуек графита требуются теплоизолирующие подложки, а для ПЭМ - проводящие подложки. В некоторых контекстах слово «подложка» может использоваться для обозначения самого образца, а не твердой основы, на которую он помещен.

Спектроскопия

Различные спектроскопические методы также требуют, чтобы образцы были закреплены на подложках, таких как порошковая дифракция. Этот тип дифракции, который включает направление мощных рентгеновских лучей на порошковые образцы для определения кристаллических структур, часто выполняется с аморфной подложкой, так что это не мешает полученному сбору данных. Кремниевые подложки также широко используются из-за их рентабельности и относительно небольшого влияния данных при сборе рентгеновских лучей.

Монокристаллические подложки полезны при порошковой дифракции, поскольку их можно отличить от интересующего образца на дифрактограммах путем дифференцирования по фазам.

Осаждение атомного слоя

При осаждении атомного слоя подложка действует как исходная поверхность, на которой реагенты могут объединяться для точного создания химических структур. В зависимости от интересующей реакции используются самые разные субстраты, но они часто связывают реагенты с некоторым сродством, позволяя прилипать к субстрату.

Субстрат последовательно подвергается воздействию различных реагентов и промывается между ними, чтобы удалить излишки. Подложка имеет решающее значение в этом методе, потому что первому слою необходимо место для связывания, чтобы он не терялся при воздействии второго или третьего набора реагентов.

Биохимия

В биохимии субстрат - это молекула, на которую действует фермент. Ферменты катализируют химические реакции с участием субстрата (субстратов). В случае единственного субстрата, субстрат связывается с активным центром фермента, и образуется комплекс фермент-субстрат. Субстрат превращается в один или несколько продуктов, которые затем высвобождаются из активного центра. Тогда активный центр может свободно принимать другую молекулу субстрата. В случае более чем одного субстрата они могут связываться в определенном порядке с активным сайтом, прежде чем вступить в реакцию вместе с образованием продуктов. Субстрат называется «хромогенным», если он дает окрашенный продукт под действием фермента. При гистологических исследованиях локализации ферментов окрашенный продукт действия фермента можно увидеть под микроскопом в тонких срезах биологических тканей. Точно так же субстрат называется «флуорогенным», если он дает флуоресцентный продукт под действием фермента.

Например, образование творога ( сычужная коагуляция) - это реакция, которая происходит при добавлении фермента реннина в молоко. В этой реакции субстратом является молочный белок (например, казеин ), а ферментом - реннин. Эти продукты представляют собой два полипептида, которые были образованы в результате расщепления более крупного пептидного субстрата. Другим примером является химическое разложение из перекиси водорода осуществляется с помощью фермента каталазы. Поскольку ферменты являются катализаторами, они не изменяются в результате проводимых ими реакций. Однако субстрат (субстраты) превращается / превращается в продукт (ы). Здесь перекись водорода превращается в воду и газообразный кислород.

E + S - - ES EP - - E + п {\ displaystyle {\ ce {{E} + S lt;=gt; ES -gt; EP lt;=gt; {E} + P}}}
  • Где E - фермент, S - субстрат, а P - продукт.

В то время как первая (связывание) и третья (развязывание) стадии, как правило, обратимы, средняя стадия может быть необратимой (как в только что упомянутых реакциях реннина и каталазы) или обратимой (например, многие реакции метаболического пути гликолиза ).

При увеличении концентрации субстрата скорость реакции будет увеличиваться из-за вероятности увеличения количества комплексов фермент-субстрат; это происходит до тех пор, пока концентрация фермента не станет ограничивающим фактором.

Субстратная распущенность

Основная статья: Ферментная распущенность

Хотя ферменты обычно высокоспецифичны, некоторые из них способны выполнять катализ более чем на одном субстрате, и это свойство называется промискуитетом ферментов. Фермент может иметь множество нативных субстратов и широкую специфичность (например, окисление цитохромом p450s ) или он может иметь единственный нативный субстрат с набором аналогичных ненативных субстратов, которые он может катализировать с некоторой более низкой скоростью. Субстраты, с которыми данный фермент может реагировать in vitro в лабораторных условиях, необязательно могут отражать физиологические, эндогенные субстраты реакций фермента in vivo. То есть ферменты не обязательно выполняют в организме все реакции, которые могут быть возможны в лаборатории. Например, хотя амидгидролаза жирных кислот (FAAH) может гидролизовать эндоканнабиноиды 2-арахидоноилглицерин (2-AG) и анандамид с сопоставимой скоростью in vitro, генетическое или фармакологическое нарушение FAAH повышает уровень анандамида, но не 2-AG, что позволяет предположить, что 2-AG не является эндогенным субстратом in vivo для FAAH. В другом примере наблюдается резкое увеличение N- ацилтауринов (NAT) у животных с нарушенным FAAH, но на самом деле они являются бедными субстратами для FAAH in vitro.

Чувствительность

Чувствительные субстраты, также известные как субстраты чувствительного индекса, представляют собой лекарства, которые демонстрируют увеличение AUC в ≥5 раз с сильными ингибиторами индекса данного метаболического пути в клинических исследованиях лекарственного взаимодействия (DDI).

Умеренно чувствительные субстраты - это препараты, которые демонстрируют увеличение AUC от ≥2 до lt;5 раз с сильными ингибиторами индекса данного метаболического пути в клинических исследованиях DDI.

Взаимодействие между субстратами

Метаболизм одного и того же изофермента цитохрома P450 может привести к нескольким клинически значимым лекарственным взаимодействиям.

Смотрите также

использованная литература

Последняя правка сделана 2023-03-19 04:22:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте