기판(화학)

Substrate (chemistry)
기타 용도는 기판을 참조하십시오.

화학에서 기질이란 일반적으로 화학반응에서 관찰되는 화학종을 말하며, 화학반응은 시약과 반응하여 제품을 생성한다.또한 다른 화학 반응이 이루어지는 표면을 나타낼 수도 있고, 다양한 분광 및 현미경 [1]기술에서 보조 역할을 할 수도 있다.합성 및 유기 화학에서 기질은 수정되는 화학 물질입니다.생화학에서 효소 기질은 효소가 작용하는 물질이다.Le Chatelier의 원리를 언급할 때, 기질은 농도가 변화하는 시약이다.기판이라는 용어는 문맥 [2]의존성이 매우 높습니다.

현미경 검사

가장 일반적인 나노 스케일 현미경 기술인 원자력 현미경(AFM), 주사 터널링 현미경(STM) 및 투과 전자 현미경(TEM)의 3가지에서는 샘플 실장에 기판이 필요합니다.기판은 종종 얇고 화학적 특징이나 [3]결함이 비교적 없습니다.일반적으로 은, 금 또는 실리콘 웨이퍼는 제조가 용이하고 현미경 데이터에 간섭이 없기 때문에 사용됩니다.샘플은 기판 위에 미세한 층으로 퇴적되어 신뢰할 수 있는 두께와 [1][4]가단성의 견고한 지지대 역할을 할 수 있습니다.기판의 평활성은 샘플 높이의 매우 작은 변화에 민감하기 때문에 이러한 유형의 현미경 검사에 특히 중요합니다.

다양한 다른 기판은 다양한 샘플을 수용하기 위해 특정 케이스에서 사용된다.예를 들어 [5]흑연 플레이크의 AFM에는 단열성 기판이 필요하고, TEM에는 도전성 기판이 필요하다.경우에 따라서는 기판이라는 단어는 시료 자체를 참조하기 위해 사용될 수 있다.

분광학

다양한 분광기법도 분말 회절과 같은 기판에 시료를 장착해야 한다.결정 구조를 추론하기 위해 분말 샘플에서 고출력 X선을 유도하는 것을 수반하는 이러한 유형의 회절은 종종 결과 데이터 수집을 방해하지 않도록 비정질 기판을 사용하여 수행됩니다.실리콘 기판은 비용 효율이 높고 X선 [6]수집 시 데이터 간섭이 상대적으로 적기 때문에 일반적으로 사용됩니다.

단결정 기판은 [7]상별로 구분하여 회절 패턴의 샘플과 구별하기 때문에 분말 회절에 유용하다.

원자층 증착

원자층 증착에서 기판은 화학구조를 [8][9]정밀하게 구축하기 위해 시약을 결합할 수 있는 초기 표면으로 작용한다.관심 반응에 따라 다양한 기질이 사용되지만, 기질에 부착할 수 있도록 시약을 어느 정도 친화력으로 결합하는 경우가 많습니다.

기질은 다른 시약에 순차적으로 노출되고 그 사이에 세척되어 과잉을 제거합니다.기판은 첫 번째 층이 두 번째 또는 세 번째 시약 세트에 노출되었을 때 유실되지 않도록 결합할 장소가 필요하기 때문에 이 기술에서 매우 중요합니다.

생화학

생화학에서 기질은 효소가 작용하는 분자이다.효소는 기질과 관련된 화학 반응을 촉매합니다.단일기판의 경우 기판은 효소활성부위에 결합하고 효소-기질복합체를 형성한다.기판은 하나 이상의 제품으로 변환되어 활성 사이트에서 방출됩니다.활성 부위는 다른 기질 분자를 받아들이기 위해 자유롭다.둘 이상의 기질의 경우, 이들은 서로 반응하여 제품을 생성하기 전에 활성 부위에 특정 순서로 결합할 수 있다.기질은 효소에 의해 작용될 때 유색생성물을 발생시킨다면 '색소생성'이라고 불린다.조직학적 효소 국재화 연구에서 효소 작용의 착색 산물은 생체 조직의 얇은 부분에서 현미경으로 볼 수 있다.마찬가지로, 효소에 의해 작용했을 때 형광물질이 생성되면 기질을 '불소 생성'이라고 한다.

예를 들어, 응고(Rennet 응고)는 우유에 레닌 효소를 첨가할 때 발생하는 반응이다.이 반응에서 기질은 우유단백질(예를 들어 카제인)이며 효소는 레닌이다.생성물은 더 큰 펩타이드 기질의 분할에 의해 형성된 두 개의 폴리펩타이드이다.또 다른 예는 카탈라아제 효소에 의해 이루어지는 과산화수소의 화학적 분해이다.효소는 촉매이기 때문에, 그들이 수행하는 반응에 의해 변하지 않는다.그러나 기판은 제품으로 변환됩니다.여기서 과산화수소를 물과 산소가스로 변환한다.

E + S ⇌ ES → EP ⇌ E + P
  • 여기서 E는 효소, S는 기질, P는 생성물입니다.

첫 번째(결합) 및 세 번째(결합 해제) 단계는 일반적으로 가역적이지만, 중간 단계는 방금 언급한 레닌 및 카탈라아제 반응에서처럼 되돌릴 수 없거나 가역적일 수 있다(예: 해당과정 대사 경로의 많은 반응).

기질 농도를 높임으로써 효소-기질 복합체의 수가 증가할 가능성 때문에 반응 속도가 증가하게 된다. 이는 효소 농도가 제한 인자가 될 때까지 발생한다.

기판 난잡성

주요 기사:효소 문란성

효소는 전형적으로 매우 특이하지만, 일부는 효소 문란성이라고 불리는 두 개 이상의 기질에 촉매 작용을 수행할 수 있다.효소는 다수의 네이티브 기질 및 광범위한 특이성(예를 들어 시토크롬 p450s에 의한 산화)을 가질 수도 있고, 보다 낮은 속도로 촉매할 수 있는 일련의 유사한 비네이티브 기질을 가진 단일 네이티브 기질을 가질 수도 있다.실험 환경에서 주어진 효소가 체외와 반응할 수 있는 기질은 반드시 체내 효소 반응의 생리적, 내생적 기질을 반영하지는 않을 수 있다.즉 효소가 반드시 실험실에서 가능한 모든 반응을 하는 것은 아니다.예를 들어 지방산아미드 가수분해효소(FAAH)는 엔도카나비노이드 2-아라키도놀글리세롤(2-AG) 및 아난다미드를 동등한 속도로 가수분해할 수 있지만 FAAH의 유전자 또는 약리학적 교란은 아난다미드를 상승시키지만 2-AG가 생체 내 FAAH 기질이 아님을 시사한다.다른 예에서 N-아실 타우린(NATs)은 FAAH 파괴 동물에서 급격하게 증가하는 것으로 관찰되지만 실제로는 시험관 내 FAAH [11]기질이 불량하다.

감도

민감지수 기질로 알려진 민감성 기질은 임상 약물-약물 상호작용([12]DDI) 연구에서 주어진 대사 경로의 강력한 지수 억제제를 사용하여 AUC가 5배 이상 증가하는 것을 나타내는 약물이다.

중간 정도의 민감성 기질은 임상 DDI [12]연구에서 주어진 대사 경로의 강력한 지수 억제제를 사용하여 AUC가 2배에서 5배까지 증가하는 것을 나타내는 약물이다.

기판간의 상호작용

동일한 시토크롬 P450 동질효소에 의한 신진대사는 여러 임상적으로 유의한 약물-약물 [13]상호작용을 일으킬 수 있다.


「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b "Substrates for AFM, STM". www.emsdiasum.com. Retrieved 2019-12-01.
  2. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "기판" . doi : 10.1351 / goldbook . S06082
  3. ^ Hornyak, G. L.; Peschel, St.; Sawitowski, Th.; Schmid, G. (1998-04-01). "TEM, STM and AFM as tools to study clusters and colloids". Micron. 29 (2): 183–190. doi:10.1016/S0968-4328(97)00058-9. ISSN 0968-4328.
  4. ^ "Silicon Wafers for AFM, STM". Electron Microscopy Sciences. Retrieved 2019-12-01.
  5. ^ Zhang, Hang; Huang, Junxiang; Wang, Yongwei; Liu, Rui; Huai, Xiulan; Jiang, Jingjing; Anfuso, Chantelle (2018-01-01). "Atomic force microscopy for two-dimensional materials: A tutorial review". Optics Communications. Optoelectronics and Photonics Based on Two-dimensional Materials. 406: 3–17. doi:10.1016/j.optcom.2017.05.015. ISSN 0030-4018.
  6. ^ "Specimen Holders - X-ray Diffraction". Bruker.com. Retrieved 2019-12-01.
  7. ^ Clark, Christine M.; Dutrow, Barbara L. "Single-crystal X-ray Diffraction". Geochemical Instrumentation and Analysis.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  8. ^ Detavernier, Christophe; Dendooven, Jolien; Sree, Sreeprasanth Pulinthanathu; Ludwig, Karl F.; Martens, Johan A. (2011-10-17). "Tailoring nanoporous materials by atomic layer deposition". Chemical Society Reviews. 40 (11): 5242–5253. doi:10.1039/C1CS15091J. ISSN 1460-4744. PMID 21695333.
  9. ^ Xie, Qi; Deng, Shaoren; Schaekers, Marc; Lin, Dennis; Caymax, Matty; Delabie, Annelies; Qu, Xin-Ping; Jiang, Yu-Long; Deduytsche, Davy; Detavernier, Christophe (2012-06-22). "Germanium surface passivation and atomic layer deposition of high-kdielectrics—a tutorial review on Ge-based MOS capacitors". Semiconductor Science and Technology. 27 (7): 074012. doi:10.1088/0268-1242/27/7/074012. ISSN 0268-1242.
  10. ^ Cravatt, B. F.; Demarest, K.; Patricelli, M. P.; Bracey, M. H.; Gaing, D. K.; Martin, B. R.; Lichtman, A. H. (2001). "Supersensitivity to anandamide and enhanced endogenous cannabinoid signaling in mice lacking fatty acid amide hydrolase". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (16): 9371–9376. Bibcode:2001PNAS...98.9371C. doi:10.1073/pnas.161191698. PMC 55427. PMID 11470906.
  11. ^ Saghatelian, A.; Trauger, S. A.; Want, E. J.; Hawkins, E. G.; Siuzdak, G.; Cravatt, B.F. (2004). "Assignment of Endogenous Substrates to Enzymes by Global Metabolite Profiling". Biochemistry. 43 (45): 14322–14339. CiteSeerX 10.1.1.334.206. doi:10.1021/bi0480335. PMID 15533037.
  12. ^ a b "Drug Development and Drug Interactions: Table of Substrates, Inhibitors and Inducers". U.S. Food and Drug Administration. 26 May 2021.
  13. ^ Ogu, CC; Maxa, JL (2000). "Drug interactions due to cytochrome P450". Proceedings (Baylor University. Medical Center). 13 (4): 421–423. doi:10.1080/08998280.2000.11927719. PMC 1312247. PMID 16389357.