Substrat (kimya)

Substrat (kimya) — Kimyada substrat ümumiyyətlə bir məhsul əmələ gətirmək üçün bir reaktivlə reaksiya verən kimyəvi reaksiya zamanı müşahidə olunan kimyəvi birləşmədir. Digər kimyəvi reaksiyaların baş verdiyi səthə də istinad edə bilər və ya müxtəlif spektroskopik və mikroskopik metodlarda köməkçi rol oynaya bilər[1]. Sintetik və üzvi kimya, bir substrat dəyişdirilən maraqlanan bir kimyəvi maddədir. Biokimyada substrat, fermentin təsir etdiyi bir materialdır[2]. Substrat konsentrasiyası dəyişən reaktivdir. "Substrat" ​​termini yüksək dərəcədə kontekstə həssasdır.

Spontan reaksiya
  • S substrat, P isə məhsuldur.
Kataliz olunmuş reaksiya
  • S substrat olduğu yerdə P məhsul və C katalizatordur.

MikroskopiyaRedaktə

Substratlar tez-tez incə olur və kimyəvi elementlərdən və ya qüsurlardan nisbətən azaddır[3]. Gümüş, qızıl və ya silikon lövhələr istehsal asanlığı və mikroskopik məlumatlara müdaxilə olmadığı üçün ümumiyyətlə istifadə olunur. Nümunələr, etibarlı qalınlıq və elastikliyin möhkəm bazası rolunu oynaya biləcəyi nazik təbəqələrdə bir substrata tətbiq olunur. Substratın hamarlığı bu tip mikroskoplar üçün xüsusilə vacibdir, çünki nümunə boyundakı çox kiçik dəyişikliklərə həssasdırlar.

Bəzi hallarda, müxtəlif çeşidli nümunələri yerləşdirmək üçün müxtəlif substratlardan istifadə olunur. Məsələn, qrafit lopa AFM üçün , istilik izolyasiya edən substratlar, TEM üçün də keçirici substratlar lazımdır. Bəzi kontekstlərdə "substrat" sözü, nümunənin üzərinə qoyulduğu möhkəm substratdan daha çox nümunənin özünə istinad etmək üçün istifadə edilə bilər[4].

SpektroskopiyaRedaktə

Müxtəlif spektroskopik üsullar, nümunələrin toz difraksiyası kimi substratlarda dəstəklənməsini də tələb edir. Kristal quruluşları təyin etmək üçün yüksək güclü rentgen şüalarının toz nümunələrinə yönəldilməsini əhatə edən bu tip difraksiya tez-tez məlumatların alınmasına mane olmamaq üçün amorf substratla aparılır. Silikon gofretlər həm rentabelliyinə, həm də rentgen kolleksiyasına nisbətən az məlumat təsirinə görə geniş istifadə olunur[5]. Tək kristal substratlar toz difraksiyasında faydalıdır, çünki faz diferensiyasına görə difraksiya nümunələrinə maraq nümunəsindən fərqlənə bilər.

Atom qatının çökməsiRedaktə

Atom qatının çökdüyü zaman, substrat reaktivlərin dəqiq birləşərək kimyəvi quruluşlar yarada biləcəyi bir səth rolunu oynayır[6]. Marağın reaksiyasına görə çox müxtəlif substratlar istifadə olunur, lakin əksər hallarda reaktivləri substrata yapışmalarına imkan verən bəzi yaxınlıqlara bağlayırlar[7][8].

Substrat ardıcıl olaraq müxtəlif reagentlərə məruz qalır və artıqlığı aradan qaldırmaq üçün aralarında yuyulur. Bu metodda dəstək çox vacibdir, çünki birinci qatın ikinci və ya üçüncü reaktiv dəstinə məruz qaldıqda itirilməməsi və bağlanması üçün yerə ehtiyac var.

BiokimyaRedaktə

Biokimyada substrat bir fermentin təsir etdiyi bir molekuldur. Fermentlər substratın iştirak etdiyi kimyəvi reaksiyaları kataliz edir. Tək bir substrat vəziyyətində, substrat fermentin aktiv sahəsinə bağlanır və bir ferment-substrat kompleksi meydana gəlir. Substrat bir və ya daha çox məhsula çevrilir, sonra aktiv saytdan sərbəst buraxılır. O zaman aktiv mərkəz başqa bir substrat molekulunu sərbəst qəbul edə bilər. Birdən çox substrat halında, məhsullar meydana gətirmək üçün reaksiya verməzdən əvvəl aktiv sahəyə müəyyən bir qaydada bağlana bilərlər. Bir fermentin təsiri ilə rəngli bir məhsul istehsal edərsə, bir substrat "xromogenik" adlanır. Fermentlərin lokalizasiyasının histoloji tədqiqatlarında ferment fəaliyyətinin rəngli məhsulu bioloji toxumaların incə hissələrində mikroskop altında görünə bilər.

Məsələn, kəsmik əmələ gəlməsi rennin fermentinin südə əlavə edilməsi ilə baş verən bir reaksiyadır. Bu reaksiyada substrat süd proteinidir (məsələn, kazein) və ferment rennindir. Bu məhsullar daha böyük bir peptid substratın parçalanması ilə əmələ gələn iki polipeptiddir. Digər bir nümunə, katalaz fermenti ilə hidrogen peroksidin kimyəvi parçalanmasıdır. Fermentlər katalizator olduğundan apardıqları reaksiya ilə dəyişdirilmir. Bununla birlikdə, substrat məhsula və ya məhsullara çevrilir. Burada hidrogen peroksid su və oksigen qazına çevrilir.

 
  • E ferment, S substrat, P isə məhsuldur.

Birinci (bağlayıcı) və üçüncü (bağlayıcı olmayan) mərhələlər ümumiyyətlə geri çevrilə bilsə də, orta mərhələ geri dönməz ola bilər (yuxarıda qeyd olunan renin və katalaz reaksiyalarında olduğu kimi) və ya geri dönə bilər (məsələn, qlikoliz metabolik yolunun bir çox reaksiyası).

Substratın konsentrasiyasının artması ilə reaksiya dərəcəsi ferment-substrat komplekslərinin sayında artım ehtimalı səbəbindən artacaq; bu fermentin konsentrasiyası məhdudlaşdırıcı faktora çevrilənə qədər olur.

Substrat lisenziyalaşmaRedaktə

Fermentlər ümumilikdə çox spesifik olmasına baxmayaraq, bəziləri birdən çox substrat üzərində ferment fermenti adlanan bir xüsusiyyət üzərində kataliz edə bilir[9]. Bir ferment müxtəlif yerli substratlara və geniş spesifikliyə sahib ola bilər (məsələn, sitokrom p450s ilə oksidləşmə) və ya daha az nisbətdə kataliz edə biləcəyi oxşar qeyri-yerli substratlar dəsti ilə tək bir yerli substrat ola bilər. Laboratoriya şəraitində müəyyən bir fermentin in vitro reaksiya göstərə biləcəyi substratlar in vivo enzim reaksiyaları üçün fizioloji, endogen substratları əks etdirə bilməz. Bu o deməkdir ki, fermentlər bədəndə laboratoriyada mümkün ola biləcək bütün reaksiyaları yerinə yetirmirlər[10].

HəssaslıqRedaktə

Həssas indeks substratları olaraq da bilinən həssas substratlar, klinik dərman qarşılıqlı təsiri tədqiqatlarında bu metabolik yol indeksinin güclü inhibitorları ilə AUC-də ≥5 qat artım göstərən dərmanlardır[11].

Orta dərəcədə həssas substratlar, klinik DDI tədqiqatlarında bu metabolik yol indeksinin güclü inhibitorları ilə AUC-nin ≥2 ilə <5 dəfə artdığını göstərən dərmanlardır[12][13].

İstinadlarRedaktə

  1. "Substrates for AFM, STM". www.emsdiasum.com. İstifadə tarixi: 2019-12-01.
  2. Hornyak, G. L.; Peschel, St.; Sawitowski, Th.; Schmid, G. "TEM, STM and AFM as tools to study clusters and colloids". Micron. 29 (2). 1998-04-01: 183–190. doi:10.1016/S0968-4328(97)00058-9. ISSN 0968-4328.
  3. "Silicon Wafers for AFM, STM". Electron Microscopy Sciences. İstifadə tarixi: 2019-12-01.
  4. Zhang, Hang; Huang, Junxiang; Wang, Yongwei; Liu, Rui; Huai, Xiulan; Jiang, Jingjing; Anfuso, Chantelle. "Atomic force microscopy for two-dimensional materials: A tutorial review". Optics Communications. Optoelectronics and Photonics Based on Two-dimensional Materials. 406. 2018-01-01: 3–17. doi:10.1016/j.optcom.2017.05.015. ISSN 0030-4018.
  5. "Specimen Holders - X-ray Diffraction". Bruker.com. İstifadə tarixi: 2019-12-01.
  6. Clark, Christine M.; Dutrow, Barbara L. "Single-crystal X-ray Diffraction". Geochemical Instrumentation and Analysis.
  7. Detavernier, Christophe; Dendooven, Jolien; Sree, Sreeprasanth Pulinthanathu; Ludwig, Karl F.; Martens, Johan A. "Tailoring nanoporous materials by atomic layer deposition". Chemical Society Reviews. 40 (11). 2011-10-17: 5242–5253. doi:10.1039/C1CS15091J. ISSN 1460-4744. PMID 21695333.
  8. Xie, Qi; Deng, Shaoren; Schaekers, Marc; Lin, Dennis; Caymax, Matty; Delabie, Annelies; Qu, Xin-Ping; Jiang, Yu-Long; Deduytsche, Davy; Detavernier, Christophe. "Germanium surface passivation and atomic layer deposition of high-kdielectrics—a tutorial review on Ge-based MOS capacitors". Semiconductor Science and Technology. 27 (7). 2012-06-22: 074012. doi:10.1088/0268-1242/27/7/074012. ISSN 0268-1242.
  9. Cravatt, B. F.; Demarest, K.; Patricelli, M. P.; Bracey, M. H.; Gaing, D. K.; Martin, B. R.; Lichtman, A. H. "Supersensitivity to anandamide and enhanced endogenous cannabinoid signaling in mice lacking fatty acid amide hydrolase". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (16). 2001: 9371–9376. Bibcode:2001PNAS...98.9371C. doi:10.1073/pnas.161191698. PMC 55427. PMID 11470906.
  10. Saghatelian, A.; Trauger, S. A.; Want, E. J.; Hawkins, E. G.; Siuzdak, G.; Cravatt, B.F. "Assignment of Endogenous Substrates to Enzymes by Global Metabolite Profiling". Biochemistry. 43 (45). 2004: 14322–14339. CiteSeerX 10.1.1.334.206. doi:10.1021/bi0480335. PMID 15533037.
  11. "Drug Development and Drug Interactions: Table of Substrates, Inhibitors and Inducers". U.S. Food and Drug Administration.
  12. Ogu, CC; Maxa, JL. "Drug interactions due to cytochrome P450". Proceedings (Baylor University. Medical Center). 13 (4). 2000: 421–423. doi:10.1080/08998280.2000.11927719. PMC 1312247. PMID 16389357.
  13. "NIFEDIPINE EXTENDED RELEASE- nifedipine tablet, extended release". DailyMed. 2012-11-29. İstifadə tarixi: 2019-02-01.