الركيزة (الكيمياء)

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الكيمياء ، يعتمد مصطلح "الركيزة" بشكل كبير على السياق. [ 1 ] بشكل عام، يمكن أن يشير إما إلى نوع كيميائي يُرصد في تفاعل كيميائي ، أو إلى سطح تُجرى عليه تفاعلات كيميائية أخرى أو تُجرى عليه فحوصات مجهرية . في الكيمياء الحيوية ، ركيزة الإنزيم هي الجزيء الذي يعمل عليه الإنزيم . في الكيمياء التركيبية والعضوية، الركيزة هي المادة الكيميائية محل الاهتمام التي يتم تعديلها. يُضاف متفاعل إلى الركيزة لإنتاج ناتج من خلال تفاعل كيميائي. في حالات أخرى، قد تشير الركيزة إلى سطح تُجرى عليه تفاعلات كيميائية أخرى أو سطح يؤدي دورًا داعمًا في تقنيات التحليل الطيفي والمجهري المختلفة. [ 2 ]

المجهر

في ثلاث من أكثر تقنيات المجهر النانوي شيوعًا ، وهي مجهر القوة الذرية (AFM) ومجهر المسح النفقي (STM) ومجهر الإلكترون النافذ (TEM)، يلزم وجود ركيزة لتثبيت العينة. غالبًا ما تكون الركائز رقيقة وخالية نسبيًا من الخصائص الكيميائية أو العيوب. [ 3 ] عادةً ما تُستخدم رقائق الفضة أو الذهب أو السيليكون لسهولة تصنيعها وعدم تداخلها مع بيانات المجهر. تُرسَّب العينات على الركيزة في طبقات دقيقة حيث تعمل كدعامة صلبة ذات سُمك وليونة موثوقين. [ 2 ] [ 4 ] يُعدّ نعومة الركيزة أمرًا بالغ الأهمية لهذه الأنواع من المجهر لأنها حساسة للتغيرات الطفيفة جدًا في ارتفاع العينة.

تُستخدم ركائز أخرى متنوعة في حالات محددة لاستيعاب مجموعة واسعة من العينات. على سبيل المثال، تتطلب صور المجهر الذري الماسح (AFM) لرقائق الجرافيت ركائز عازلة حراريًا [ 5 ] ، بينما تتطلب صور المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ركائز موصلة. في بعض السياقات، يُستخدم مصطلح "الركيزة" للإشارة إلى العينة نفسها، وليس إلى الدعامة الصلبة التي توضع عليها.

التحليل الطيفي

تتطلب العديد من تقنيات التحليل الطيفي تثبيت العينات على ركائز، مثل حيود المساحيق . يُجرى هذا النوع من الحيود، الذي يتضمن توجيه أشعة سينية عالية الطاقة نحو عينات المساحيق لاستنتاج البنى البلورية، غالبًا باستخدام ركيزة غير متبلورة حتى لا تتداخل مع عملية جمع البيانات. كما تُستخدم ركائز السيليكون بشكل شائع نظرًا لانخفاض تكلفتها وقلة تداخلها مع البيانات أثناء جمع الأشعة السينية. [ 6 ]

تُعد الركائز أحادية البلورة مفيدة في حيود المساحيق لأنها قابلة للتمييز عن العينة محل الاهتمام في أنماط الحيود عن طريق التمييز حسب الطور. [ 7 ]

ترسيب الطبقات الذرية

في عملية الترسيب الطبقي الذري ، تعمل الركيزة كسطح أولي تتحد عليه الكواشف لتكوين هياكل كيميائية بدقة. [ 8 ] [ 9 ] تُستخدم مجموعة متنوعة من الركائز تبعًا للتفاعل المطلوب، ولكنها غالبًا ما ترتبط بالكواشف بنوع من الألفة لتسمح لها بالالتصاق بالركيزة.

تُعرَّض الركيزة لمواد كيميائية مختلفة بالتتابع، وتُغسل بين كل عملية وأخرى لإزالة الفائض. تُعدّ الركيزة عنصرًا أساسيًا في هذه التقنية، إذ تحتاج الطبقة الأولى إلى مكان ترتبط به حتى لا تضيع عند تعريضها للمجموعة الثانية أو الثالثة من المواد الكيميائية. [ 10 ]

الكيمياء الحيوية

في الكيمياء الحيوية ، الركيزة هي جزيء يعمل عليه الإنزيم . تحفز الإنزيمات التفاعلات الكيميائية التي تشمل الركيزة (أو الركائز). في حالة وجود ركيزة واحدة، ترتبط الركيزة بالموقع النشط للإنزيم ، مُكَوِّنةً مُعَقَّدًا إنزيميًا-ركيزة . تتحول الركيزة إلى ناتج واحد أو أكثر ، والتي تُحرَّر بعد ذلك من الموقع النشط. يصبح الموقع النشط حينها مُتاحًا لاستقبال جزيء ركيزة آخر. في حالة وجود أكثر من ركيزة، قد ترتبط هذه الركائز بالموقع النشط بترتيب مُحدد، قبل أن تتفاعل معًا لإنتاج النواتج. تُسمى الركيزة "مُلوِّنة" إذا أنتجت ناتجًا مُلوَّنًا عند تفاعلها مع الإنزيم. في دراسات تحديد موقع الإنزيم النسيجية، يُمكن رؤية الناتج المُلوَّن لتفاعل الإنزيم تحت المجهر، في مقاطع رقيقة من الأنسجة البيولوجية. وبالمثل، تُسمى الركيزة "مُضيئة" إذا أنتجت ناتجًا مُضيئًا عند تفاعلها مع الإنزيم.

على سبيل المثال، يُعدّ تكوين الخثارة ( تخثر المنفحة ) تفاعلاً يحدث عند إضافة إنزيم الرينين إلى الحليب. في هذا التفاعل، يكون الركيزة بروتينًا حليبيًا (مثل الكازين ) والإنزيم هو الرينين. والنواتج عبارة عن عديدَي ببتيد ناتجين عن انشطار ركيزة الببتيد الأكبر. مثال آخر هو التحلل الكيميائي لبيروكسيد الهيدروجين الذي يقوم به إنزيم الكاتالاز . ولأن الإنزيمات عوامل محفزة ، فإنها لا تتغير بالتفاعلات التي تُجريها. ومع ذلك، تتحول الركيزة (أو الركائز) إلى ناتج (أو نواتج). هنا، يتحول بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وغاز الأكسجين.

E + S ⇌ ES → EP ⇌ E + P
  • حيث E هو الإنزيم، وS هي الركيزة، وP هو الناتج

في حين أن الخطوتين الأولى (الارتباط) والثالثة (فك الارتباط) قابلة للعكس بشكل عام ، فإن الخطوة الوسطى قد تكون غير قابلة للعكس (كما هو الحال في تفاعلات الرينين والكاتالاز المذكورة للتو) أو قابلة للعكس (على سبيل المثال العديد من التفاعلات في مسار استقلاب الجلوكوز ).

بزيادة تركيز الركيزة، سيزداد معدل التفاعل بسبب احتمال زيادة عدد معقدات الإنزيم والركيزة؛ ويحدث هذا حتى يصبح تركيز الإنزيم هو العامل المحدد .

تعدد العلاقات الجنسية مع الركائز

على الرغم من أن الإنزيمات تتميز عادةً بتخصصها العالي، إلا أن بعضها قادر على تحفيز أكثر من ركيزة واحدة، وهي خاصية تُعرف بتعددية تفاعلات الإنزيم . قد يمتلك الإنزيم العديد من الركائز الأصلية وتخصصًا واسعًا (مثل الأكسدة بواسطة السيتوكروم P450 )، أو قد يمتلك ركيزة أصلية واحدة مع مجموعة من الركائز غير الأصلية المشابهة التي يمكنه تحفيزها بمعدل أقل. إن الركائز التي يتفاعل معها إنزيم معين في المختبر (في بيئة المختبر) قد لا تعكس بالضرورة الركائز الفيزيولوجية الداخلية لتفاعلات الإنزيم في الجسم الحي . بمعنى آخر، لا تُجري الإنزيمات بالضرورة جميع التفاعلات في الجسم التي قد تكون ممكنة في المختبر. على سبيل المثال، في حين أن إنزيم هيدرولاز أميد الأحماض الدهنية (FAAH) قادر على تحليل الإندوكانابينويدات 2-أراشيدونيل جليسرول (2-AG) والأناندايد بمعدلات متقاربة في المختبر ، فإن تعطيل FAAH جينيًا أو دوائيًا يرفع مستوى الأناندايد دون التأثير على مستوى 2-AG، مما يشير إلى أن 2-AG ليس ركيزة داخلية المنشأ لإنزيم FAAH في الجسم الحي . [ 11 ] وفي مثال آخر، لوحظ ارتفاع كبير في مستوى N- أسيل تورين (NATs) لدى الحيوانات التي تعاني من تعطيل FAAH، ولكنها في الواقع ركائز ضعيفة لإنزيم FAAH في المختبر . [ 12 ]

حساسية

الركائز الحساسة ، والمعروفة أيضًا باسم الركائز المؤشرة الحساسة ، هي أدوية تُظهر زيادة في المساحة تحت المنحنى (AUC) بمقدار 5 أضعاف أو أكثر مع مثبطات المؤشر القوية لمسار أيضي معين في الدراسات السريرية لتفاعلات الأدوية (DDI). [ 13 ]

الركائز الحساسة بشكل متوسط ​​هي الأدوية التي تُظهر زيادة في المساحة تحت المنحنى (AUC) بمقدار ≥2 إلى <5 أضعاف مع مثبطات المؤشر القوية لمسار استقلابي معين في الدراسات السريرية للتفاعلات الدوائية. [ 13 ]

التفاعل بين الركائز

يمكن أن يؤدي التمثيل الغذائي بواسطة نفس الإنزيم المتماثل للسيتوكروم P450 إلى العديد من التفاعلات الدوائية ذات الأهمية السريرية. [ 14 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " الركيزة ". doi : 10.1351/goldbook.S06082
  2. 1 2 "ركائز لـ AFM وSTM" . www.emsdiasum.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 أغسطس 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2019 .
  3. ↑ هورنياك، جي إل؛ بيشل، إس تي؛ ساويتوفسكي، تي إتش؛ شميد، جي. (1998-04-01). "المجهر الإلكتروني النافذ، والمجهر النفقي الماسح، والمجهر الذري كأدوات لدراسة التجمعات والغرويات". ميكرون . 29 (2): 183-190 . doi : 10.1016/S0968-4328(97)00058-9 . ISSN 0968-4328 . 
  4. ↑ "رقائق السيليكون لتقنيات المجهر الذري الماسح والمجهر النفقي الماسح" . علوم المجهر الإلكتروني . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 مارس 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2019 .
  5. ↑ تشانغ، هانغ؛ هوانغ، جونشيانغ؛ وانغ، يونغوي؛ ليو، روي؛ هواي، شيولان؛ جيانغ، جينغجينغ؛ أنفوسو، شانتيل (2018-01-01). "المجهر الذري القوي للمواد ثنائية الأبعاد: مراجعة تعليمية". اتصالات البصريات . الإلكترونيات الضوئية والفوتونيات القائمة على المواد ثنائية الأبعاد. 406 : 3-17 . Bibcode : 2018OptCo.406....3Z . doi : 10.1016/j.optcom.2017.05.015 . ISSN 0030-4018 . 
  6. ↑ "حوامل العينات - حيود الأشعة السينية" . Bruker.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 ديسمبر 2019 .
  7. ↑ كلارك، كريستين م.؛ داتراو، باربرا ل. "حيود الأشعة السينية أحادي البلورة" . الأجهزة والتحليلات الجيوكيميائية .
  8. ↑ ديتافيرنييه، كريستوف؛ ديندوفن، جوليان؛ سري، سريبراسانث بولينثاناثو؛ لودفيج، كارل ف.؛ مارتنز، يوهان أ. (17-10-2011). "تصميم مواد نانوية مسامية بتقنية الترسيب الطبقي الذري". مجلة الجمعية الكيميائية . 40 (11): 5242-5253 . doi : 10.1039/C1CS15091J . ISSN 1460-4744 . PMID 21695333 .  
  9. ↑ شي، تشي؛ دينغ، شاورين؛ شايكرز، مارك؛ لين، دينيس؛ كايماكس، ماتي؛ ديلابي، أنيليس؛ كو، شين-بينغ؛ جيانغ، يو-لونغ؛ ديدويتش، ديفي؛ ديتافيرنييه، كريستوف (22-06-2012). "تخميل سطح الجرمانيوم وترسيب الطبقات الذرية للعوازل عالية الثابت العازل - مراجعة تعليمية حول مكثفات MOS القائمة على الجرمانيوم". علوم وتكنولوجيا أشباه الموصلات . 27 (7) 074012. Bibcode : 2012SeScT..27g4012X . doi : 10.1088/0268-1242/27/7/074012 . ISSN 0268-1242 . 
  10. ↑ سينيبين، ألكسيس د.؛ شاربنتييه، ستيفان؛ نورماند، تييري؛ ساري، سيدريك؛ ليجراند، آلان؛ موليه، لوسيل م. (2009-10-01). "إعادة فحص متعددة لللطخات الغربية بعد تعطيل نشاط البيروكسيداز بواسطة ركيزته، بيروكسيد الهيدروجين" . الكيمياء الحيوية التحليلية . 393 (1): 129-131 . doi : 10.1016/j.ab.2009.06.004 . ISSN 0003-2697 . PMID 19523435 .  
  11. ↑ كرافات، ب. ف.؛ ديمارست، ك.؛ باتريسيلي، م. ب.؛ براسي، م. هـ.؛ غاينغ، د. ك.؛ مارتن، ب. ر.؛ ليختمان، أ. هـ. (2001). "فرط الحساسية للأناندايد وتعزيز إشارات الكانابينويد الداخلية في الفئران التي تفتقر إلى هيدرولاز أميد الأحماض الدهنية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 ( 16): 9371-9376 . Bibcode : 2001PNAS...98.9371C . doi : 10.1073/pnas.161191698 . PMC 55427. PMID 11470906 .  
  12. ↑ ساغاتليان، أ.؛ تراوغر، س.أ.؛ وانت، إ.ج.؛ هوكينز، إ.ج.؛ سيوزداك، ج .؛ كرافات، ب.ف. (2004). "تحديد الركائز الداخلية للإنزيمات من خلال تحليل شامل للمستقلبات". الكيمياء الحيوية . 43 (45): 14322-14339 . CiteSeerX 10.1.1.334.206 . doi : 10.1021/bi0480335 . PMID 15533037 .  
  13. 1 2 "تطوير الأدوية والتفاعلات الدوائية: جدول الركائز والمثبطات والمحفزات" . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. 26 مايو 2021. مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2009.
  14. ↑ أوغو، سي سي؛ ماكسا، جيه إل (2000). " التفاعلات الدوائية الناتجة عن السيتوكروم P450" . وقائع (جامعة بايلور، المركز الطبي) . 13 (4): 421-423 . doi : 10.1080/08998280.2000.11927719 . PMC 1312247. PMID 16389357 .