반응물 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
'''반응물'''(反應物) 또는 '''기질'''(基質, {{llang|en|substrate}})은 전형적으로 [[화학 반응]]에서 관찰되는 [[화학종]]이며, 화학 반응에 참여하여 [[생성물]]을 만드는 물질이다. [[화학 합성]] 및 [[유기화학]]에서 기질은 변형되고 있는 관심이 있는 화학물질이다. [[생화학]]에서 효소의 기질은 [[효소]]가 작용하는 물질로 효소의 반응물이다. [[르 샤틀리에의 원리]]를 언급할 때, 기질은 농도가 변화되는 [[시약]]이다. 기질이라는 용어는 문맥에 상당히 의존적이다.<ref>{{GoldBookRef | title = substrate | file = S06082}}</ref> 기질은 본질적으로 생성물의 전구물질인 분자의 부분을 의미한다.

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'''자발적인 반응'''
:<chem> S -> P </chem>
*여기서 S는 기질이고, P는 생성물이다.
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'''촉매 반응'''
:<chem> {S} + C -> {P} + C </chem>
*여기서 S는 기질이고, P는 생성물이며, C는 촉매이다.
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== 생화학 ==
[[생화학]]에서 기질은 [[효소]]가 작용하는 [[분자]]이다. 효소는 기질을 포함한 [[화학 반응]]을 [[촉매]]한다. 단일 기질인 경우, 기질은 효소의 [[활성 부위]]에 결합하고, 효소-기질 복합체를 형성한다. 기질은 한 개 이상의 [[생성물]]로 전환되어 효소의 활성 부위로부터 방출된다. 그러면 활성 부위는 다른 기질 분자를 자유롭게 받아들일 수 있게 된다. 두 개 이상의 기질인 경우, 기질들은 반응하여 생성물을 생성하기 전에 특정 순서로 활성 부위에 결합할 수 있다. 효소에 의한 작용으로 색이 있는 생성물을 만드는 기질을 색소생성성(chromogenic)이라고 부른다. 조직학에서 효소의 국부적인 연구에서 효소의 작용으로 착색된 생성물은 생물학적 조직의 얇은 부분을 현미경으로 관찰할 수 있게 한다. 마찬가지로 효소에 의한 작용으로 형광을 내는 생성물을 만드는 기질을 형광생성성(fluorogenic)이라고 부른다.

예를 들어, 커드 형성([[레닛]] 응고)은 [[우유]]에 효소인 레닌을 첨가할 때 일어나는 반응이다. 이 반응에서 기질은 우유 단백질(예: [[카세인]])이고, 효소는 레닌이다. 생성물은 더 큰 [[폴리펩타이드]] 기질의 분해에 의해 생성된 두 개의 폴리펩타이드이다. 또 다른 예는 [[카탈레이스]]에 의해 수행되는 [[과산화 수소]]의 [[화학 분해]]이다. 효소는 [[촉매]]이기 때문에, 효소는 자신이 수행하는 화학 반응에 의해 변하지 않는다. 그러나 기질은 생성물로 전환된다. 여기서 과산화 수소(H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>)는 물(H<sub>2</sub>O)과 산소 가스(O<sub>2</sub>)로 전환된다.

:<chem> {E} + S <=> ES -> EP <=> {E} + P </chem>
*여기서 E는 효소이고, S는 기질이며, P는 생성물이다.

첫 번째(결합) 단계와 세 번째(비결합) 단계는 일반적으로 [[가역 반응|가역]]적이지만, 중간 단계는 [[비가역과정|비가역]]적(앞에서 언급한 레닌 및 카탈레이스에 의한 촉매 반응에서와 같이)일 수도 있고, 가역적(예: [[해당과정]]의 많은 반응들)일 수도 있다.

기질의 농도를 증가시킴으로써 효소-기질 복합체의 수가 증가할 가능성이 높아지므로 반응 속도가 증가할 것이다. 이것은 [[효소]]의 농도가 [[제한 요인]]이 될 때까지 일어난다.

=== 기질 다중기능성 ===
{{본문|효소 다중기능성}}
[[효소]]는 일반적으로 기질에 매우 특이적이지만, 일부 효소들은 [[효소 다중기능성]]이라고 불리는 특성인 한 개 이상의 기질에 대한 촉매 반응을 수행할 수 있다. 효소는 다수의 고유 기질들과 넓은 특이성(예: [[사이토크롬 P450]]에 의한 산화)을 가질 수도 있고, 어느 정도 낮은 속도로 촉매 반응을 할 수 있는 유사한 비고유 기질들의 세트를 가진 단일 고유 기질을 가질 수도 있다. 실험실 환경의 시험관에서 주어진 효소에 의해 반응할 수 있는 기질은 효소의 [[인 비보|생체 내]] 반응에 대한 생리적이고 내인성인 기질의 특성을 반영하지 못할 수도 있다. 즉, 효소가 실험실에서 가능할 수도 있는 신체의 모든 반응들을 반드시 수행하는 것은 아니라는 것이다. 예를 들어, [[지방산 아마이드 가수분해효소]](FAAH)는 엔도칸나비노이드인 [[2-아라키도노일글리세롤]](2-AG)과 [[아난다마이드]]를 [[인 비트로|시험관 내]]에서 비슷한 속도로 가수분해할 수 있지만, [[지방산]] [[아마이드]] 가수분해효소의 유전적 또는 약리학적 결함은 2-아라키도노일글리세롤이 아닌 아난다마이드를 증가시키는 것으로 보아 2-아라키도노일글리세롤은 지방산 아마이드 가수분해효소의 생체 내 기질이 아닌 것으로 드러났다.<ref name="Cravatt2001">{{저널 인용| date=2001 | first1=B.F. | first2=K. | first3=M.P. | first4=M.H. | first5=D.K. | first6=B.R. | first7=A.H. | journal=Proc. Natl. Acad. Sci. USA | issue=16 | doi=10.1073/pnas.161191698 | last1=Cravatt | title=Supersensitivity to anandamide and enhanced endogenous cannabinoid signaling in mice lacking fatty acid amide hydrolase | last2=Demarest | last3=Patricelli | last4=Bracey | last5=Gaing | last6=Martin | last7=Lichtman | volume=98 | pages=9371–9376 | pmid=11470906 | pmc=55427| bibcode=2001PNAS...98.9371C }}</ref> 또 다른 예로 N-아실 [[타우린]](NATs)은 지방산 아마이드 가수분해효소에 결함이 있는 동물에서 급격하게 증가하는 것이 관찰되지만, 시험관 내에서는 지방산 아마아드 가수분해효소의 기질로는 불충분해 보인다.<ref name="Saghatelian2004">{{저널 인용| first1=A. | last1=Saghatelian | title=Assignment of Endogenous Substrates to Enzymes by Global Metabolite Profiling | date=2004 | last2=Trauger | first2=S.A. | last3=Want | first3=E.J. | last4=Hawkins | first4=E.G. | last5=Siuzdak | first5=G. | last6=Cravatt | first6=B.F. | journal=Biochemistry | volume=43 | issue=45 | pages=14322–14339 | doi=10.1021/bi0480335 | pmid=15533037| citeseerx=10.1.1.334.206 }}</ref>

===민감성===
민감성 기질은 또한 민감성 지수 기질로도 알려져 있으며, 임상 [[약물 상호작용|약물-약물 상호작용]] 연구에서 특정 [[대사 경로]]의 강력한 저해제로 5배 이상의 [[곡선하면적]](AUC)의 증가를 나타내는 약물이다.<ref name="url_FDA">{{웹 인용| url = http://www.fda.gov/drugs/developmentapprovalprocess/developmentresources/druginteractionslabeling/ucm093664.htm | title = Drug Development and Drug Interactions: Table of Substrates, Inhibitors and Inducers | publisher = U.S. Food and Drug Administration }}</ref>

중간 정도의 민감성 기질은 임상 약물-약물 상호작용 연구에서 특정 대사 경로의 강력한 저해제로 2배 이상~5배 미만의 곡선하면적(AUC)의 증가를 나타내는 약물이다.<ref name="url_FDA"/>

==== 기질들 사이의 상호작용 ====
동일한 [[사이토크롬 P450]] [[동질효소]]에 의한 대사는 몇몇 임상적으로 중요한 약물-약물 상호작용을 일으킬 수 있다.<ref name="Ogu Maxa 2000 pp. 421–423">{{저널 인용| last=Ogu | first=CC | last2=Maxa | first2=JL | title=Drug interactions due to cytochrome P450 | journal=Proceedings (Baylor University. Medical Center) | volume=13 | issue=4 | year=2000 | pmid=16389357 | pmc=1312247 | pages=421–423| doi=10.1080/08998280.2000.11927719 }}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[화학 반응]]
** [[시약]]
** [[촉매]]
** [[효소]]
** [[생성물]]
* [[반응 진행 속도론 분석]]
* [[용매]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:화학 반응]]
[[분류:효소반응속도론]]
[[분류:촉매 반응]]