Toprak enzimleri. Petrol kirliliği olan toprakların enzimatik aktivitesindeki değişiklikler. Araştırma sonuçları ve tartışmaları

İnvertaz - sakarozun hidrolitik bölünmesini eşmolar miktarlarda glikoz ve fruktoza katalize eder, ayrıca fruktoz moleküllerinin oluşumu ile diğer karbonhidratları da etkiler - mikroorganizmaların hayati aktivitesi için bir enerji ürünü, fruktoz transferaz reaksiyonlarını katalize eder. Birçok yazar tarafından yapılan çalışmalar, invertaz aktivitesinin, diğer enzimlerden daha iyi toprakların doğurganlık seviyesini ve biyolojik aktivitesini yansıttığını göstermiştir. [...]

1 yıl sonra invertaz analizleri, görünüşe göre toprağın karbon içeren bileşiklerle tükenmesi ile açıklanan, toprağın türüne bağlı olarak, tüm numunelerde 2-3 kat daha fazla azalma olduğunu göstermektedir. ]

Hidrolazlar sınıfından sakarozu glikoz ve fruktoza hidrolize eden invertaz ve ürenin hidrolizini katalize eden üreazın aktivitesi incelenmiştir. Bu enzimlerin topraktaki aktivitesi çok düşüktür, ancak turba uygulandığında dozları ile orantılı olarak artar ve mineral gübre miktarına çok az bağlıdır. En yüksek dozun (NPKTS ve CaCOe) uygulamasının, hem hidrolazların hem de oksidoredüktazların aktivitesini uyarmada düşük doz gübrelere göre hiçbir avantajı olmadığı belirtilmelidir. [...]

Güzergah havaalanı için - poz. Kangalassy'de üreaz, invertaz ve proteaz aktivitesi ile kurşun içeriği arasında ters bir ilişki bulunmadı. Bu, MPC'yi aşmayan bir dozda kurşunun engelleyici etkisinin olmadığını gösterir. Kirlilik kaynağından uzaklaştıkça tüm enzimlerin ve kurşunun aktivitesinde paralel bir artış vardır, bu durumda toprakların humus içeriğindeki bir artışla açıklanır. Yüksek humus içeriğine sahip toprakların HM'leri daha fazla biriktirdiği ve artan FA ile karakterize olduğu bilinmektedir. [...]

Bu grubun bileşikleri yeni sürgünlerin büyümesini geciktirir, invertazın aktivitesini geçici olarak azaltır. şekerpancarı ve klorofil biyosentezini inhibe eder. Yine de birincil eylemleri aromatik amino asitlerin biyosentezini engellemektir. N-fosfonometilglisin tipi bileşikler, dehidrokinik ve prefenik asitlerin dönüşüm bölgelerine etki ederek bu sentezi engeller.

Görünüşe göre, sakaroz oluşumu, sükrozu ayrıştıran enzimlerden yoksun olan elek tüplerine girdiği yerden floem parankimal hücrelerinde meydana gelir (invertazlar), bu bileşiğin tüm taşıma yolu boyunca güvenliğini belirler. [...]

Yapılan çalışma, MPC'yi aşan dozlarda mobil kurşun ve nikel formlarının birikmesinin, topraktaki enzimlerin aktivitesinde bir azalmaya yol açtığı sonucuna varmamızı sağlar. Topraklarda proteaz, üreaz ve invertaz aktivitesinde bir azalma, proteinlerin, ürenin ve oligosakkaritlerin hidroliz proseslerinin karşılık gelen inhibisyonuna neden olur ve bu da genellikle toprakların biyolojik aktivitesinde bir azalmaya yol açar. FA'yı değiştirmek, toprakların ekolojik durumunu teşhis etmek için umut verici bir yöntemdir. İncelediğimiz enzimler arasında üreaz en yüksek tanısal özellikleri sergiliyor. [...]

Toprakların durumu, iki biyolojik gösterge yöntemiyle değerlendirildi: toprakların enzimatik aktivitesi ve toprakların test nesnesi üzerindeki mutasyon etkisi. Kent topraklarında, üç enzimin aktivitesi belirlendi - invertaz, katalaz ve üreaz (Khaziev, 1990), bunlardan en değişkeni üreaz aktivitesiydi. Bu nedenle, aktivitesi büyük ölçüde topraktaki çok çeşitli kirleticilerin konsantrasyonuna bağlı olan bu özel enzimin göstergeleri, entegre değerlendirme için seçilmiştir.

Histokimyasal analizler, çeşitli anjiyosperm temsilcilerinde polen ve polen tüplerinin oksidatif rejiminin ortaklığını oluşturmayı mümkün kılmıştır. En yoğun biyokimyasal süreçlerin polen tüpünün ucunda gerçekleştiği tespit edildi. [...]

Bir başka çağrışım değişikliği grubu, üreme gelişiminin morfogenetik programının uygulanması için gerekli olan enerji süreçlerinin aktivasyonu ile ilişkilidir. [...]

Hem sıvı hem de granül formda büyük HCBD normlarının getirilmesiyle, bireysel mikroorganizma gruplarının gelişiminin inhibisyonu, fümigasyondan bir buçuk yıl sonra bile ortadan kalkmaz. Bu zamana göre toprak enzimlerinin aktivitesi (katalaz ve invertaz), bunlara göre (deneysel varyantlar, kontrol varyantındaki enzim aktivitesinin %70-80'i. nitrifikasyon işleminin inhibisyonu. [...]

tarım Kimyasal özellikler Topraklar geleneksel yöntemlerle, su ve tuz ekstraktlarının pH'ı - potansiyometrik, karbon içeriği - Tyurin yöntemiyle, mobil azot - Bashkin ve Kudeyarov'a göre, mobil fosfor - Chirikov'a göre, toprakların enzimatik aktivitesi (invertaz, üreaz ve katalaz) ile belirlendi. - Khaziev'e göre [.. .]

Işıltılı mantarların birçok temsilcisinde, kültürün türüne bağlı olarak hangi organizmaların nişastayı değişen yoğunlukta parçaladığı yardımıyla amilaz enzimi tanımlanmıştır. Bazı kültürler nişastayı dekstrinlere, bazıları ise şekerlere ayrıştırır. Bazı aktinomisetlerde, sakarozu kolayca sindirilebilir şekerlere - glikoz ve fruktoz - parçalayan enzim invertaz bulunur. Proactinomycetes'in sakarozu bozunmadan özümseyebildiği kaydedildi. [...]

Bu tür kirlilik seviyeleri, ağır metal bileşiklerinin mobil, bitki tarafından erişilebilen formlarının içeriğine yansımıştır. Sayıları da 1.5-2 ve hatta 5 kat arttı. Bu değişiklikler toprak biyotasına, genel toprak özelliklerine ve toprak verimliliğine yansımıştır. Özellikle, toprak enzimlerinin aktivitesi keskin bir şekilde azaldı: invertaz, fosfataz, üreaz, katalaz; CO2 üretimi yaklaşık 2 kat azaldı. Enzimatik aktivite, "toprak - bitki" sistemindeki ekolojik durumun iyi bir ayrılmaz göstergesidir. Kirlenmiş topraklarda, çeşitli mahsullerin verimi de keskin bir şekilde azaldı. Böylece domates verimi (c/ha) ortalama 118,4'ten 67.2'ye düşmüş; salatalık - 68.3'ten 34.2'ye; lahana - 445,7'den 209.0'a; patates - 151.8'den 101.3'e; elmalar - 72.4'ten 32.6'ya ve şeftaliler - 123,6'dan 60.6'ya. [...]

Taşkın yatağının tundra toprakları arasında, nehire yakın taşkın yatağının topraklarından orta ve terasa yakın topraklara doğru biyokimyasal aktivite potansiyeli artar. Buna karşılık, organojenik taşkın yatağı topraklarındaki enzimatik aktivite, mineral topraklardan daha yüksektir. İncelenen toprakların humus horizonlarında (0-13 cm), azot, karbonhidratlar, fosfor ve redoks metabolik süreçlerinde yer alan üreaz, invertaz, fosfataz ve dehidrojenaz enzimlerinin oldukça yüksek bir aktivitesi vardır. [...]

Fosfataz aktivitesi düşüktür ve çoğu durumda, toplu formlarının humus-turba ufuklarında nispeten yüksek bir içeriğin arka planına karşı çok düşük bir mobil fosfor içeriği ile ilişkili olan fosfataz aktivitesi yoktur. Azot ve fosforun metabolik süreçlerinde yer alan enzimlerin aksine, hidrokarbon metabolizmasının enzimleri (invertaz) aktivitelerini profilin humus içeriği ile belirlenen suprapermafrost horizonlarına kadar gösterir. [...]

Deneyin dört yılı boyunca toprakların enzimatik aktivitesindeki değişim tabloda gösterilmiştir. 6.8. Elde edilen sonuçlardan görülebileceği gibi, üreaz ve fosfataz aktivitesi azaldı, ancak ana düzenlilikler - turba ve mineral gübreler uygulanırken PPS kullanılmadan varyantlarda daha yüksek bir aktivite ve kontrol varyantlarında enzimatik aktivitenin olmaması - geriye kalmak. Aynı zamanda, biyojeosenozda karbon döngüsünde önemli bir rol oynayan invertazın aktivitesi, dördüncü yılda, mineralizasyonun yoğunluğunu da doğrulayan PPS ilavesi de dahil olmak üzere, deneyin hemen hemen tüm varyantlarında artar. turba ve Evrenlerin süreçleri [... ]

Her türlü kirletici maddeden, özellikle sentetik olanlardan çok umut verici bir su arıtma yöntemi, hareketsizleştirilmiş (sabit, çözünmeyen) enzimlerin - “ikinci nesil enzimlerin” kullanılmasıdır. Enzimlerin suda çözünmeyen bir taşıyıcı üzerine sabitlenmesi ve bu kadar güçlü katalizörlerin teknolojik süreçler ve tıp uzun zaman önce ortaya çıktı. 1916'da, invertazın adsorpsiyonu aktif karbon taze izole edilmiş alüminyum hidroksit içinde. 1951'den beri, antikorları parçalamak ve antijenleri izole etmek için protein-selüloz konjugasyonu kullanılmıştır. Yakın zamana kadar enzimleri sabitlemek için tek bir yöntem vardı - sıradan fiziksel adsorpsiyon. Ancak adsorpsiyon kapasitesi bilinen malzemeler proteinlere göre açıkça yetersizdir ve yapışma kuvvetleri küçüktür ve enzim ile adsorbanın yüzeyi arasındaki bağın kopması, işlemin koşullarındaki en ufak değişikliklerden meydana gelebilir. Bu nedenle, bu hareketsizleştirme yöntemi geniş bir uygulama alanı bulamamıştır, ancak basit olduğundan ve görünüşe göre canlı sistemlerde, siltlerde ve toprakta enzimlerin etki mekanizmasını açıklamaya yardımcı olabileceğinden ve bazı durumlarda pratikte uygulanabilir olduğundan, bazı araştırmacılar enzimlerin adsorpsiyonunu incelemek, yeni, etkili ortam aramak vb. [...]

Etilenin neden olduğu büyüme ve gelişme süreçlerinde belirgin ve uzun süreli fizyolojik değişiklikler göz önüne alındığında, RNA ve protein sentezinde ve enzimlerin aktivitesinde de değişiklikler olması şaşırtıcı olmayacaktır. Etilenin, örneğin glukozidaz, a-amilaz, invertaz ve peroksidaz gibi çeşitli enzimlerin aktivitesi üzerindeki doğrudan etkisi olasılığı tekrar tekrar test edildi, ancak olumsuz sonuçlar elde edildi.Aynı zamanda, bir dizi enzimin sentezi açıkça artmaktadır. Peroksidaz, etilene maruz kaldıktan sonra nispeten hızlı sentezlenen enzimlerden biridir. Narenciye meyvelerinde fenil-alanin-amonyak-liyaz sentezi artar ve CO2 ve transkripsiyon inhibitörleri bu süreci bloke eder. Etilen, salınan dokuda selülaz oluşumunu indükler. Bu etki ile ayrılma sürecinin uyarılması arasındaki bağlantı açıktır. Doğru, hızlandırılmış ayrılma, selülaz sentezindeki artıştan önce bile meydana gelir, ancak bu muhtemelen etilenin ayrıca selülazın bağlı formdan salınmasına ve hücreler arası boşluklara salgılanmasına neden olmasından kaynaklanmaktadır. Arpa alöron hücrelerinden amilaz salınımı da etilen tarafından hızlandırılır. Etilenin hızlı "etkileri, örneğin, 5 dakika sonra ortaya çıkan hücresel uzamanın baskılanması, değişikliklerden çok membranlar üzerindeki etki ile ilişkilidir. protein sentezi.[ ...]

Bildiğiniz gibi, toprakların zehirli olmasının sebeplerinden biri de tuzluluklarıdır. Kullanılmış sondaj sıvıları ve sondaj kesimleri, bazı durumlarda, toprak için tehlikeli olan önemli miktarda mineral tuzları içerir. Bu nedenle, bu faktörün toprakların biyolojik verimliliği üzerindeki etkisini belirlemek ilgi çekicidir. Araştırma sonuçları, bottee 0 8-4.0 kt / m2 toprak miktarındaki mineral dikenlerin, invertaz aktivitesini keskin bir şekilde azalttığını ve 1.5-1.6 kg / m2'den fazla bir miktarda toprakların ekili verimi önemli ölçüde etkilemeye başladığını göstermektedir. ekinler, ekinler. [...]

Bal, yüksek kalorili bir üründür. Doğal bal, arılar tarafından bitki nektarından ve ayrıca özsu veya özsudan üretilen tatlı, yapışkan ve aromatik bir maddedir. Bal, kristalize bir kütle olarak görünebilir. Balın değeri, bakterisit özelliklere sahip olması gerçeğinde yatmaktadır. Bu nedenle bal sadece değerli bir gıda ürünü değil, aynı zamanda bir çaredir. Ana oluşturan parçalarçiçek balı, yaklaşık %75'ini içerdiği meyve ve üzüm şekeridir. Balın kalori içeriği 3 bin kalorinin üzerindedir. Enzimler içerir: diastaz (veya amilaz), invertaz, katalaz, lipaz. [...]

Çalışmalar, Sysola Nehri'nin alt kısımlarının vadisinde (Komi Cumhuriyeti, orta tayganın alt bölgesi) gerçekleştirildi. Toprakların biyokimyasal parametreleri, oksidoredüktazların (katalaz), hidrolazların (invertaz) aktivite seviyesi ve toprak yüzeyinden CO2 salınımı ile karakterize edildi. Tüm örnekleme periyotları boyunca, çalışılan toprak serilerinde “en kuru” olan Adl toprağının (4.2–8.6 ml O2 / g toprak) orman çöplerinde maksimum katalitik aktivite değerleri kaydedilmiştir. Bununla birlikte Al toprağı, tüm örnekleme periyotlarında (AO horizonunda 11.9–37.8 mg glukoz/g toprak) invertaz seviyesi açısından önde olmuştur. Aynı toprakta, Temmuz ayında CO2 (0.60 ± 0.19) kg/ha-saat salınımında bir maksimum kaydedilmiştir. Biyolojik aktivitenin tüm parametrelerini hesaba katan integral BAP indeksi kullanılarak, tüm örnekleme periyotlarında en aktif biyolojik süreçlerin, hidrotermal rejimde Adl ve Alb arasında bir ara pozisyonda yer alan Al toprağında meydana geldiği gösterilmiştir. topraklar. [...]

Nitrifikasyon sürecinin istikrarsızlaştırılması, nitratların biyolojik döngüye akışını bozar, bunların miktarı denitrifikasyon kompleksinin habitatındaki değişikliklere tepkiyi önceden belirler. Denitrifiye edicilerin enzim sistemleri, nihai aşamada nitröz oksit içeren daha zayıf, tam geri kazanım oranını azaltır, bu da uygulanması önemli enerji maliyetleri gerektirir. Sonuç olarak, aşınmış ekosistemlerin toprak üstü atmosferinde azot oksit içeriği %79-83'e ulaştı (Kosinova ve diğerleri, 1993). Bazı organik maddelerin erozyon etkisi altında chernozemlerden yabancılaşması, foto ve heterotrofik azot fiksasyonu sırasında azot fonunun yenilenmesini etkiler: aerobik ve anaerobik. Erozyonun ilk aşamalarında, organik maddenin kararsız kısmının parametreleri nedeniyle hızlı bir şekilde bastırılan anaerobik azot fiksasyonudur (Khaziev ve Bagautdinov, 1987). Güçlü bir şekilde yıkanmış chernozemlerdeki invertaz ve katalaz enzimlerinin aktivitesi, yıkanmamış chernozemlere kıyasla %50'den fazla azalmıştır. Gri orman topraklarında, yıkanmaları arttıkça, invertaz aktivitesi en keskin şekilde azalır. Zayıf yıkanmış topraklarda, derinlik ile kademeli bir aktivite azalması not edilirse, o zaman zaten alt toprak tabakasında bulunan kuvvetli şekilde yıkanmış topraklarda invertaz aktivitesi çok düşüktür veya tespit edilmez. İkincisi, gün yüzeyinde son derece düşük enzim aktivitesine sahip illüviyal ufukların ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Fosfatazın ve özellikle katalazın aktivitesi açısından, toprağın yıkanma derecesine açık bir bağımlılık gözlenmedi (Lichko, 1998). [...]

Likenlerdeki birincil maddeler genellikle diğer bitkilerdekilerle aynıdır. Liken thallusundaki hif kabukları esas olarak karbonhidratlardan oluşur.Kitin genellikle hiflerde bulunur (C30 H60 K4 019). karakteristik parçası hypha, liken nişastası adı verilen bir polisakkarit likenin (C6H10O6) n'dir. Protoplastta hif membranlarına ek olarak daha az yaygın bir likenin izomeri olan izolichenin bulundu. Likenlerdeki, özellikle hiflerin zarlarındaki yüksek moleküler ağırlıklı polisakkaritlerden, açık bir şekilde rezerv karbonhidratlar olan hemiselülozlar bulunur. Bazı likenlerin hücreler arası boşluklarında, çok miktarda su emen, thallusu şişiren ve yalayan pektin maddeleri bulunur. Likenler ayrıca birçok enzim içerir - hücre dışı olanlar da dahil olmak üzere invertaz, amilaz, katalaz, üreaz, zimaz, likenaz. Likenlerin hiflerindeki nitrojen içeren maddelerden birçok amino asit bulundu - alanin, aspartik asit, glutamik asit, lizin, valin, tirozin, triptofan, vb. Phycobiont likenlerde vitaminler üretir, ancak neredeyse her zaman küçük miktarlarda. [ ...]

Deneyler sırasında, yarı sıvı ve katı sondaj atıklarının toprakların biyolojik verimliliği üzerinde son derece olumsuz bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. En büyük olumsuz etkinin atıklarda bulunan yağ ve petrol ürünleri olduğu bilinmektedir. Bu kirleticiler, toprağın mikrobiyolojik aktivitesinin baskılanmasına yol açan redoks ve hidrolitik enzimlerin aktivitesini önemli ölçüde azaltır. Bu etki, %4-5'ten fazla yağ ve yağ ürünleri içeren atıklar için belirgindir. Bu kirleticinin daha düşük bir içeriği ile, dikkate alınan toprak türlerinin biyolojik üretkenliğini azaltma etkisi, 3 ila 6 aylık bir süre için karakteristiktir ve daha sonra azot sabitleyici, denitrifiye edici ve sülfat azaltıcı bakterilerin üremesi artar, petrol ve türevlerini karbon ve enerji kaynağı olarak kullanan, yağın kademeli oksidasyonu ve mineralizasyonu ile sonuçlanan. Aynı zamanda, tarımsal ürünlerin verimi ve invertaz aktivitesi doğal olarak düşer. Atık, %5'ten fazla yağ ve petrol ürünleri içeriyorsa, 1 yıl sonra bile hidrokarbon oksitleyici bakteri mikroflorasının görünür aktivitesi gözlenmez. Belirtilen atık kirliliği seviyesi kritiktir ve bu nedenle toprakların biyolojik üretkenliğini teşvik eden özel agroteknik ve agrokimyasal yöntemlerin kullanılmasını gerektirir (azot, fosfor ve potasyum içeren gübrelerin uygulanması; petrol kirliliği bölgesinin yoğun şekilde havalandırılması; özel bitkilerin ekimi hidrokarbon özümleyen bakteri mikroflorasının aktivitesini artıran).[ ...]

Yarı sıvı (atık sondaj sıvıları) ve katı (sondaj kesimleri) sondaj atıklarının etkisinin mekanizmasını ve doğasını incelemek, yani. toprakların biyolojik üretkenliği için çamur çukurlarında mineral toprakla geri doldurulan atık türlerinin ve bu temelde kontamine alanların restorasyonu için bir dizi agroteknik önlemin geliştirilmesi, bitki örtüsü ve saha çalışmaları gerçekleştirillen. Deneyler standart yöntemlere göre gerçekleştirilmiştir. Topraklara 1: 1 oranında eklenen petrol ve petrol ürünleri (OP), organik karbon (kimyasal oksijen tüketim indeksi - KOİ) ve mineral tuzlar (kireçlenmiş kalıntı indeksi - PO) için değişen derecelerde kontaminasyona sahip sondaj atıkları ile deneyler yaptık. oran. Kirlenmiş atık aralığı ve seviyesi aşağıdaki gibidir: NG1 için - %1.0-12.0; KOİ - 20.0 - 60.0 kg / m3; PO ile (birim toprak alanı başına) - 0.4-1.6 kg / m2 toprak. Çalışmalarda üç tip toprak kullanılmıştır, yani. aktif tarım arazisi kullanım alanlarında sondaj için en yaygın toprak türleri. Toprakların biyolojik üretkenliğinin ayrılmaz göstergeleri, "Kurier" çeşidinin standart arpa verimi ve iyi bilinen bir yöntemle belirlenen invertaz aktivitesiydi. [...]

Bununla birlikte, likenler ve yerleştikleri substrat arasındaki yakın ilişkiye rağmen, likenlerin substratı sadece tutunma yeri olarak mı kullandıkları yoksa hayati aktiviteleri için gerekli olan bazı besinleri mi aldıkları kesin olarak bilinmemektedir. Bir yandan likenlerin substratlar üzerinde büyüme yeteneği zayıftır. besinler, alt tabakayı yalnızca bir bağlantı yeri olarak kullandıklarına inanmak için sebep verir. Bununla birlikte, öte yandan, likenlerin dağılma sırasında seçici kapasitesi, çoğunun belirli bir substratla sıkı bir şekilde sınırlandırılması, liken bitki örtüsünün tür bileşiminin sadece fiziksel değil, aynı zamanda kimyasal özelliklerine de bağımlılığı. substrat istemeden likenlerin substratı kullandığını ve nasıl ek kaynak beslenme. Bu, Türkiye'de yapılan biyokimyasal çalışmalarla doğrulanmaktadır. son yıllar... Örneğin, farklı ağaç türleri üzerinde yetişen aynı liken türlerinde liken maddelerinin bileşiminin farklı olabileceği ortaya çıktı. Daha da belirgin bir kanıt, likenlerde dış ortama salgılanan hücre dışı enzimlerin keşfidir. Örneğin, invertaz, amilaz, selülaz ve diğerleri gibi hücre dışı enzimler, likenlerde yaygın olarak temsil edilir ve oldukça yüksek bir aktiviteye sahiptir. Ayrıca, ortaya çıktığı gibi, likenlerin substrata tutturulduğu thallusun alt kısmında en aktiflerdir. Bu, liken thallusunun ondan ek besinleri çıkarmak için substrat üzerindeki aktif etkisinin olasılığını gösterir.

Toprağın biyolojik aktivitesinin birçok göstergesinden toprak enzimleri büyük önem taşımaktadır. Çeşitliliği ve zenginliği, toprağa giren organik kalıntıların ardışık biyokimyasal dönüşümlerini gerçekleştirmeyi mümkün kılar.

"Enzim" adı Latince "fermentum" dan gelir - maya, ekşi hamur. Kataliz fenomeni hala tam olarak anlaşılamamıştır. Katalizörün özü, bir kimyasal reaksiyon için gerekli olan aktivasyon enerjisini azaltmak, onu katalizör olmadan daha az enerji gerektiren ara reaksiyonlar yoluyla dolambaçlı bir şekilde yönlendirmek. Bu sayede ana reaksiyonun hızı da artar. Enzimin etkisi altında, bir ara enzim-substrat kompleksinin oluşumu sırasında meydana gelen molekülünün bir miktar deformasyonu nedeniyle substrattaki molekül içi bağlar zayıflar.

Bu nedenle enzimlerin rolü, biyokimyasal reaksiyonları önemli ölçüde hızlandırmaları ve normal normal sıcaklıklarda bunları mümkün kılmalarıdır.

Enzimler, inorganik katalizörlerin aksine, eylemlerinde seçicidir. Enzimlerin etkisinin özgüllüğü, her enzimin yalnızca belirli bir madde üzerinde veya bir moleküldeki belirli bir kimyasal bağ türü üzerinde etki etmesi gerçeğinde ifade edilir. Biyokimyasal yapıları gereği tüm enzimler yüksek moleküler ağırlıklı protein maddeleridir. Enzimatik proteinlerin özgüllüğü, içlerindeki amino asitlerin değişim sırasından etkilenir. Bazı enzimler, proteine ​​ek olarak daha basit bileşikler içerir. Örneğin, çeşitli oksitleyici enzimler organik demir bileşikleri içerir. Diğerleri bakır, çinko, manganez, vanadyum, krom, vitaminler ve diğer organik bileşikleri içerir.

Enzimlerin birleşik bir sınıflandırmasının temeli, reaksiyon tipine özgüdür ve şu anda enzimler 6 sınıfa bölünmüştür. Topraklarda en çok çalışılanlar oksidoredüktazlar (biyolojik oksidasyon işlemlerini katalize eder) ve hidrolazlardır (su ilavesiyle bölünmeyi katalize eder). Topraktaki oksidoredüktazlardan en yaygın olanları katalaz, dehidrojenazlar, fenol oksidazlar vb.'dir.

Hümik bileşenlerin sentezinin redoks süreçlerinde yer alırlar. Hidrolazlardan topraklarda en yaygın olanları invertaz, üreaz, proteaz ve fosfatazdır. Bu enzimler, yüksek moleküler organik bileşiklerin hidrolitik bozunma reaksiyonlarında yer alırlar ve böylece toprağın bitkiler ve mikroorganizmalar için mevcut olan hareketli besinlerle zenginleştirilmesinde önemli bir rol oynarlar.

Çok sayıda araştırmacı, toprakların enzimatik aktivitesini inceledi. Araştırmalar sonucunda enzimatik aktivitenin temel bir toprak özelliği olduğu kanıtlanmıştır. Toprağın enzimatik aktivitesi, toprakta alım, immobilizasyon ve enzimlerin etkisinin bir kombinasyonunun sonucudur. Toprak enzimlerinin kaynakları hepsi yaşam meselesi toprak: bitkiler, mikroorganizmalar, hayvanlar, mantarlar, algler vb. Toprakta biriken enzimler ekosistemin ayrılmaz bir reaktif bileşeni haline gelir. Toprak enzimatik çeşitlilik ve enzim havuzu açısından en zengin sistemdir. Topraktaki enzimlerin çeşitliliği ve zenginliği, gelen çeşitli organik kalıntıların ardışık biyokimyasal dönüşümlerine izin verir.

Toprak enzimleri humus oluşumu süreçlerinde önemli bir rol oynar. Bitki ve hayvan kalıntılarının hümik maddelere dönüştürülmesi, çeşitli mikroorganizma gruplarının yanı sıra toprak tarafından hareketsiz hale getirilen hücre dışı enzimleri içeren karmaşık bir biyokimyasal süreçtir. Humifikasyon yoğunluğu ile enzimatik aktivite arasında doğrudan bir ilişki ortaya çıktı.

Özellikle kimyasal kirlilik başta olmak üzere topraktaki mikroorganizmaların yaşamı için koşulların aşırı olduğu durumlarda enzimlerin önemine dikkat edilmelidir. Bu durumlarda, toprak tarafından hareketsiz hale getirilen enzimlerin etkisi nedeniyle topraktaki metabolizma belirli bir dereceye kadar değişmeden kalır ve bu nedenle stabildir. Bireysel enzimlerin maksimum katalitik aktivitesi, onlar için optimal olan nispeten küçük bir pH aralığında gözlenir. Doğada çok çeşitli çevre reaksiyonu (pH 3.5-11.0) olan topraklar olduğundan, aktivite seviyeleri çok farklıdır.

Çeşitli yazarlar tarafından yapılan çalışmalar, toprak enzimlerinin aktivitesinin, toprak verimliliğinin ve antropojenik etkinin bir sonucu olarak değişikliklerinin ek bir tanı göstergesi olarak hizmet edebileceğini ortaya koymuştur. Enzimatik aktivitenin bir teşhis göstergesi olarak kullanılması, numunelerin depolanması sırasında düşük bir deneysel hata ve yüksek bir enzim stabilitesi ile kolaylaştırılır.

Katalizlenen reaksiyonların tipine göre, bilinen tüm enzimler altı sınıfa ayrılır:

1. Redoks reaksiyonlarını katalize eden oksidoredüktazlar.

2. Çeşitli bileşiklerde molekül içi bağların hidrolitik bölünmesinin reaksiyonlarını katalize eden hidrolazlar.

3. Bir kimyasal grubun ve kalıntıların moleküller arası veya moleküller arası transfer reaksiyonlarını, kimyasal bağlarda bulunan eşzamanlı bir enerji transferi ile katalize eden transferazlar.

4. Ligazlar (sentazlar), ATP veya diğer benzer trifosfatın firofosfat bağlarının yarılması ile birleşen iki molekülün birleştirilmesi reaksiyonunu katalize eder.

5. Hidrolitik olmayan eliminasyon veya organik bileşiklerin çeşitli kimyasal gruplarının çift bağlara eklenmesi reaksiyonlarını katalize eden liyazlar.

6, Organik bileşiklerin izomerlerine dönüşümünü katalize eden izomerazlar.

Toprak biyodinamiğinde çok önemli olan oksidoredüktazlar ve hidrolazlar toprakta oldukça yaygındır ve yeterince detaylı olarak incelenmiştir.

katalaz

(H 2 O 2: H 2 O 2 -oksidoredüktaz)

Katalaz, hidrojen peroksitin su ve moleküler oksijen oluşumu ile ayrışma reaksiyonunu katalize eder:

H 2 O 2 + H 2 O 2 O 2 + H 2 O.

Hidrojen peroksit, canlı organizmaların solunumu sırasında ve organik maddelerin oksidasyonunun çeşitli biyokimyasal reaksiyonları sonucunda oluşur. Hidrojen peroksitin toksisitesi, singlet oksijen, * O2 ile kendini gösteren yüksek reaktivitesi ile belirlenir. Yüksek reaktivitesi kontrolsüz oksidasyon reaksiyonlarına yol açar. Katalazın rolü, organizmalar için toksik olan hidrojen peroksiti yok etmesidir.

Katalaz, mikroorganizmalar ve bitkiler de dahil olmak üzere canlı organizmaların hücrelerinde yaygın olarak dağılır. Topraklar ayrıca yüksek katalaz aktivitesi sergiler.

Toprağın katalaz aktivitesini belirleme yöntemleri, serbest bırakılan oksijen hacmi (gazometrik yöntemler) veya permanganatometrik titrasyon veya renkli komplekslerin oluşumu ile kolorimetrik yöntemle.

E.V.'nin araştırması Dadenko ve K.Sh. Kazeev, numunelerin depolanması sırasında tüm enzimlerin katalaz aktivitesinin büyük ölçüde azaldığını, bu nedenle tayininin numuneden sonraki ilk hafta içinde gerçekleştirilmesi gerektiğini buldu.

Kül. Galstyan

Analiz ilerlemesi. Katalaz aktivitesini belirlemek için, su ile doldurulmuş ve seviyesini dengeleyen, lastik bir hortumla bağlı iki büretten oluşan bir cihaz kullanılır. Büretlerde belirli bir su seviyesinin korunması, cihazda sıcaklık dengesinin sağlandığını gösterir. Tartılan bir kısım (1 g) toprak, bir çift şişenin bölmelerinden birine verilir. Şişenin başka bir bölmesine 5 ml %3 hidrojen peroksit çözeltisi dökülür. Şişe bir lastik tıpa ile sıkıca kapatılmıştır. cam tüp lastik bir hortum ile ölçüm büretine bağlanır.

Deney, 20 ° C'lik bir sıcaklıkta gerçekleştirilir, çünkü farklı bir sıcaklıkta reaksiyon hızı farklı olacak ve bu da sonuçları bozacaktır. Prensipte önemli olan havanın sıcaklığı değil, peroksitin 20 0 C olması gerekir. Hava sıcaklığı 20 0 C'den (yaz aylarında) önemli ölçüde yüksekse, bodrumda veya başka bir serin odada analiz. Bu gibi durumlarda önerilen 20°C sıcaklıktaki su banyosunun kullanılması pek etkili değildir.

Deneyin başlangıcı, peroksitin toprakla karıştırıldığı ve kabın içeriğinin çalkalandığı anda bir kronometre veya kum saati ile işaretlenir. Karışımı çalkalamak, deney boyunca, şişeye elinizle dokunmamaya çalışarak, mantardan tutarak gerçekleştirilir. Gelişen oksijen, seviyesi 1 ve 2 dakika sonra not edilen büretten suyu uzaklaştırır. Peroksitin bozunma reaksiyonunun basitliği nedeniyle 3 dakika boyunca her dakika oksijen miktarının belirlenmesi önerisi, yalnızca analiz için harcanan süreyi artırır.

Bu teknik, bir araştırmacının günde 100'den fazla örneğin katalaz aktivitesini analiz etmesine izin verir. Analizin 5-6 kap kullanılarak birlikte yapılması uygundur. Bu durumda, bir kişi doğrudan analize dahil olur ve büret seviyesini izler, ikincisi ise zamanı izler, verileri kaydeder ve kapları yıkar.

Toprak, kontrol olarak kuru ısı (180°C) ile sterilize edilir. Bazı topraklar, bileşikler ve mineraller, sterilizasyondan sonra bile yüksek bir inorganik katalitik peroksit ayrışma aktivitesine sahiptir - toplam aktivitenin %30-50'sine kadar.

Katalaz aktivitesi, 1 g topraktan 1 dakika içinde salınan mililitre O2 olarak ifade edilir.

Reaktifler: %3 H202 çözeltisi. Perhidrol konsantrasyonu periyodik olarak kontrol edilmelidir, çalışma solüsyonu analizden hemen önce hazırlanır. Analitik bir terazide perhidrol konsantrasyonunu belirlemek için 100 ml'lik bir ölçülü balonda 1 g H2O2 tartılır, hacim işarete getirilir ve çalkalanır. Elde edilen çözeltiden 20 ml 250 ml'lik konik şişelere (3 tekrar) koyun, 50 ml damıtılmış su ve 2 ml %20 H2S04 ekleyin. Daha sonra 0.1 N ile titre edildi. KMnO4 çözeltisi. 1 ml KMnO 4 çözeltisi, 0.0017008 g H202'ye karşılık gelir. Perhidrol konsantrasyonu oluşturulduktan sonra, distile su ile seyreltilerek %3'lük bir çözelti hazırlanır. KMnO 4 titrasyon çözeltisi sabit bir kanaldan hazırlanır ve titreyi oluşturmak için birkaç gün inkübe edilir.

dehidrojenaz

(substrat: NAD (P) -oksidoredüktaz).

Dehidrojenazlar, organik maddelerin dehidrojenasyonu ile redoks reaksiyonlarını katalize eder. Aşağıdaki gibi çalışırlar:

AH 2 + B A + BH 2

Toprakta dehidrojenasyon için substrat, spesifik olmayan organik bileşikler (karbonhidratlar, amino asitler, alkoller, yağlar, fenoller, vb.) ve spesifik (hümik maddeler) olabilir. Redoks reaksiyonlarındaki dehidrojenazlar, hidrojen taşıyıcıları olarak işlev görür ve iki gruba ayrılır: 1) hareketli hidrojeni havadaki oksijene aktaran aerobik; 2) hidrojeni diğer alıcılara, enzimlere aktaran anaerobik.

Dehidrojenazların etkisini tespit etmenin ana yöntemi, metilen mavisi gibi düşük redoks potansiyeline sahip göstergelerin azaltılmasıdır.

Toprak dehidrojenazlarının aktivitesini belirlemek için hidrojen olarak kırmızı formazan bileşiklerine (trifenilformazan - TPP) indirgenen renksiz tetrazolyum tuzları (2,3,5-trifeniltetrazolyum klorür - TTX) kullanılır.

Analiz ilerlemesi. Hazırlanan topraktan tartılan bir kısım (1 g) dikkatlice 12-20 ml'lik bir tüpün altındaki huniden geçirilir ve iyice karıştırılır. 1 ml 0.1 M hidrojen giderme substratı (glikoz) solüsyonu ve 1 ml taze hazırlanmış %1 TTX solüsyonu ekleyin. Tüpler bir anaerostat veya vakumlu desikatöre yerleştirilir. Belirleme, havanın 10-12 mm Hg'lik bir vakumda boşaltıldığı anaerobik koşullar altında gerçekleştirilir. Sanat. 2-3 dakika içinde ve 30°C'de 24 saat termostata yerleştirilir. Toprağı substratlarla kuluçkaya yatırırken, toluen antiseptik olarak eklenmez, çünkü; dehidrojenazların etkisini güçlü bir şekilde inhibe eder. Kontrol, sterilize edilmiş topraktır (3 saat boyunca 180 °C'de) ve topraksız yüzeylerdir. İnkübasyondan sonra balonlara 10 ml etil alkol veya aseton eklenir, 5 dakika çalkalanır. Elde edilen renkli TPP solüsyonu filtrelenir ve kolorimetriktir. Çok yoğun bir renk ile çözelti, 2-3 kez alkol (aseton) ile seyreltilir. 10 mm küvetler ve dalga boyu 500-600 olan bir ışık filtresi kullanın. mg cinsinden formazan miktarı standart eğriden (1 ml'de 0.1 mg) hesaplanır. Dehidrojenazların aktivitesi, 24 saat boyunca 10 g toprak başına mg TTF olarak ifade edilir, belirleme hatası% 8'e kadardır.

reaktifler:

1) %1'lik 2,3,5-trifeniltetrazolyum klorür çözeltisi;

2) 0.1 M glikoz çözeltisi (18 g glikoz 1000 ml damıtılmış suda çözülür);

3) etil alkol veya aseton;

4) standart ölçek için trifenilformazan. Bir kalibrasyon eğrisi oluşturmak için, etil alkol, aseton veya toluen içinde formazan konsantrasyonu (1 ml'de 0,01 ila 0,1 mg formazan) ve yukarıda açıklandığı gibi fotokolorimetre ile bir dizi çözelti hazırlayın.

Formazan yokluğunda, TTX'in sodyum hidrosülfit (amonyum sülfit, glikoz varlığında çinko tozu) ile indirgenmesiyle elde edilir. TTX çözeltisinin başlangıç ​​konsantrasyonu 1 mg / ml'dir. Lansetin ucundaki 2 ml TTX stok solüsyonuna kristalli sodyum hidrosülfit eklenir. Oluşan formazan çökeltisi 10 ml toluen içine alınır. Bu toluen hacmi 2 mg formazan (0,2 mg/ml) içerir. Ölçek için çalışma çözeltileri, daha fazla seyreltme ile hazırlanır.

invertaz

(β-fruktofuranosidaz, sukraz)

İnvertaz bir karbohidrazdır, sakaroz, rafinoz, gentianoz, vb.'deki β-fruktofuranosidaz bağı üzerinde etkilidir. Bu enzim, indirgeyici şekerler - glikoz ve fruktoz oluşturmak için en aktif olarak sakarozu hidrolize eder:

invertaz

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

sakaroz glikoz fruktoz

İnvertaz doğada yaygın olarak bulunur ve hemen hemen tüm toprak türlerinde bulunur. Dağ çayır topraklarında çok yüksek bir invertaz aktivitesi bulundu. İnvertaz aktivitesi, humus içeriği ve toprak verimliliği ile açık bir şekilde ilişkilidir. Etkinliğini değerlendirmek için gübrelerin etkisini incelerken önerilir. Toprak invertazının aktivitesini belirleme yöntemleri, Bertrand'a göre indirgeyici şekerlerin nicel hesabına ve enzimin faaliyetinden önce ve sonra sakaroz çözeltisinin optik özelliklerindeki değişime dayanır. İlk yöntem, çok geniş bir aktivite genliğine ve substrat konsantrasyonuna sahip bir enzim çalışılırken uygulanabilir. Polarimetrik ve fotokolorimetrik yöntemler, şeker konsantrasyonu için daha talepkardır ve renkli çözeltilerin elde edildiği yüksek organik madde içeriğine sahip topraklar için kabul edilemez; bu nedenle, bu yöntemler toprak araştırmalarında sınırlı kullanıma sahiptir.

Toprağın biyolojik aktivitesinin birçok göstergesinden toprak enzimleri büyük önem taşımaktadır. Çeşitliliği ve zenginliği, toprağa giren organik kalıntıların ardışık biyokimyasal dönüşümlerini gerçekleştirmeyi mümkün kılar.

"Enzim" adı Latince "fermentum" dan gelir - maya, ekşi hamur. Kataliz fenomeni hala tam olarak anlaşılamamıştır. Katalizörün özü, bir kimyasal reaksiyon için gerekli olan aktivasyon enerjisini azaltmak, onu katalizör olmadan daha az enerji gerektiren ara reaksiyonlar yoluyla dolambaçlı bir şekilde yönlendirmek. Bu sayede ana reaksiyonun hızı da artar.

Enzimin etkisi altında, bir ara enzim-substrat kompleksinin oluşumu sırasında meydana gelen molekülünün bir miktar deformasyonu nedeniyle substrattaki molekül içi bağlar zayıflar.

Bir enzimatik reaksiyon, genel denklemle ifade edilebilir:

E + S -> ES -> E + P,

yani, substrat (S), bir enzim-substrat kompleksi (ES) oluşturmak için enzim (E) ile geri dönüşümlü olarak reaksiyona girer. Enzimin etkisi altında reaksiyonun genel hızlanması genellikle 10 10 -10 15'tir.

Bu nedenle enzimlerin rolü, biyokimyasal reaksiyonları önemli ölçüde hızlandırmaları ve normal normal sıcaklıklarda bunları mümkün kılmalarıdır.

Enzimler, inorganik katalizörlerin aksine, eylemlerinde seçicidir. Enzimlerin etkisinin özgüllüğü, her enzimin yalnızca belirli bir madde üzerinde veya bir moleküldeki belirli bir kimyasal bağ türü üzerinde etki etmesi gerçeğinde ifade edilir. Biyokimyasal yapıları gereği tüm enzimler yüksek moleküler ağırlıklı protein maddeleridir. Enzimatik İpeklerin özgüllüğü, içlerindeki amino asitlerin değişim sırasından etkilenir. Bazı enzimler, proteine ​​ek olarak daha basit bileşikler içerir. Örneğin, çeşitli oksitleyici enzimler organik demir bileşikleri içerir. Diğerleri bakır, çinko, manganez, vanadyum, krom, vitaminler ve diğer organik bileşikleri içerir.

Enzimlerin birleşik bir sınıflandırmasının temeli, reaksiyon tipine özgüdür ve şu anda enzimler 6 sınıfa ayrılmıştır. Topraklarda en çok çalışılanlar oksidoredüktazlar (biyolojik oksidasyon işlemlerini katalize eder) ve hidrolazlardır (su ilavesiyle bölünmeyi katalize eder). Topraktaki oksidoredüktazlardan en yaygın olanları katalaz, dehidrojenaz, fenol oksidaz vb.'dir. Hümik bileşenlerin sentezinin redoks süreçlerinde yer alırlar. Hidrolazlardan topraklarda en yaygın olanları invertaz, üreaz, proteaz ve fosfat-Mi'dir. Bu enzimler, yüksek moleküler organik bileşiklerin hidrolitik bozunma reaksiyonlarında yer alırlar ve böylece toprağın bitkiler ve mikroorganizmalar için mevcut olan hareketli besinlerle zenginleştirilmesinde önemli bir rol oynarlar.

Çok sayıda araştırmacı, toprakların enzimatik aktivitesini inceledi. Araştırmalar sonucunda enzimatik aktivitenin temel bir toprak özelliği olduğu kanıtlanmıştır. Toprağın enzimatik aktivitesi, toprakta alım, immobilizasyon ve enzimlerin etkisinin bir kombinasyonunun sonucudur. Toprak enzimlerinin kaynakları, toprağın tüm canlı maddeleridir: bitkiler, mikroorganizmalar, hayvanlar, mantarlar, algler, vb. Toprakta biriken enzimler, ekosistemin ayrılmaz bir reaktif bileşeni haline gelir. Toprak enzimatik çeşitlilik ve enzim havuzu açısından en zengin sistemdir. Topraktaki enzimlerin çeşitliliği ve zenginliği, gelen çeşitli organik kalıntıların ardışık biyokimyasal dönüşümlerine izin verir.

Toprak enzimleri humus oluşumu süreçlerinde önemli bir rol oynar. Bitki ve hayvan kalıntılarının hümik maddelere dönüştürülmesi, çeşitli mikroorganizma gruplarının yanı sıra toprak tarafından hareketsiz hale getirilen hücre dışı enzimleri içeren karmaşık bir biyokimyasal süreçtir. Humifikasyon yoğunluğu ile enzimatik aktivite arasında doğrudan bir ilişki ortaya çıktı.

Özellikle kimyasal kirlilik ile topraktaki mikroorganizmaların yaşamı için koşulların aşırı olduğu durumlarda enzimlerin önemi dikkat çekicidir. Bu durumlarda, toprak tarafından hareketsiz hale getirilen enzimlerin etkisi nedeniyle topraktaki metabolizma belirli bir dereceye kadar değişmeden kalır ve bu nedenle stabildir.

Bireysel enzimlerin maksimum katalitik aktivitesi, onlar için optimal olan nispeten küçük bir pH aralığında gözlenir. Doğada çok çeşitli çevre reaksiyonu (pH 3.5-11.0) olan topraklar olduğundan, aktivite seviyeleri çok farklıdır.

Çeşitli yazarlar tarafından yapılan çalışmalar, toprak enzimlerinin aktivitesinin, toprak verimliliğinin ve antropojenik etkinin bir sonucu olarak değişikliklerinin ek bir tanı göstergesi olarak hizmet edebileceğini ortaya koymuştur. Enzimatik aktivitenin bir teşhis göstergesi olarak kullanılması, numunelerin depolanması sırasında düşük bir deneysel hata ve yüksek bir enzim stabilitesi ile kolaylaştırılır.

1.8.4. Toprağın biyolojik aktivitesi

Toprakların biyolojik olarak izlenmesi ve biyolojik teşhisi yapılırken, önde gelen göstergeler biyolojik aktivitenin göstergeleridir. Altında biyolojik olarakaktivite topraktaki tüm biyolojik süreçlerin yoğunluğunu (yoğunluğunu) anlamak gerekir. Şundan ayırt edilmelidir: toprak biyojenitesi- çeşitli organizmalar tarafından toprağın nüfusu. Biyolojik aktivite ve toprak biyojenitesi çoğu zaman birbiriyle örtüşmez.

Toprağın biyolojik aktivitesi, hem bitkilerin hem de mikroorganizmaların yaşamı boyunca salınan ve ölü hücrelerin yok edilmesinden sonra toprak tarafından biriken topraktaki belirli bir enzim rezervinin toplam içeriğinden kaynaklanmaktadır. Toprakların biyolojik aktivitesi, karasal ekosistemlerde maddelerin ve enerjinin dönüşüm süreçlerinin boyutunu ve yönünü, organik maddelerin işlenmesinin yoğunluğunu ve minerallerin yok edilmesini karakterize eder.

Toprakların biyolojik aktivitesinin göstergeleri olarak, aşağıdakiler kullanılır: farklı toprak biyota gruplarının sayısı ve biyokütlesi, üretkenlikleri, toprakların enzimatik aktivitesi, element döngüsü ile ilişkili ana süreçlerin aktivitesi, bazı enerji verileri, toprak organizmalarının atık ürünlerinin birikme miktarı ve oranı.

Toprakta organizmaların tamamı veya çoğu tarafından gerçekleştirilen önemli ve evrensel süreçlerin (örneğin, termojenez, ATP miktarı) olması nedeniyle, serbest bırakılması gibi daha spesifik süreçlerin yoğunluğunu incelemek neredeyse imkansızdır. CO2, amino asitlerin birikimi vb. belirlenir.

Biyolojik aktivite göstergeleri çeşitli yöntemler kullanılarak belirlenir: mikrobiyolojik, biyokimyasal, fizyolojik ve kimyasal.

Toprağın biyolojik aktivitesi (ve buna göre belirleme yöntemleri), gerçek ve potansiyel olarak alt bölümlere ayrılmıştır. Potansiyel biyolojik aktivite, belirli bir biyolojik süreç için optimal olan yapay koşullar altında ölçülür. Gerçek (gerçek, doğal, tarla) biyolojik aktivite, toprağın doğal (tarla) koşullarındaki gerçek aktivitesini karakterize eder. Sadece doğrudan sahada ölçülebilir.

Toprakların potansiyel biyolojik aktivitesini belirleme yöntemleri, potansiyel toprak verimliliği, gübreleme derecesi, ekim, aşınmış ve ayrıca herhangi bir kimyasal madde ile kontaminasyonun iyi teşhis göstergeleri olarak hizmet edebilir. Bununla birlikte, doğal koşullarda meydana gelen biyolojik süreçlerin yoğunluğunu karakterize ederken, gerçek bir durumda sınırlayıcı faktörler (çevrenin pH'ı, sıcaklık, nem vb.) yoğunluğu keskin bir şekilde sınırlayabileceğinden, gerçek biyolojik aktiviteyi belirlemek için yöntemler kullanılmalıdır. büyük potansiyele rağmen süreç çok yavaş olabilir.

Toprakların biyolojik aktivitesinin göstergelerinin önemli bir özelliği, bunların belirlenmesinde çok sayıda tekrarlanan gözlem ve dikkatli varyasyonel-istatistiksel işleme gerektiren önemli mekansal ve zamansal varyasyonlarıdır.

Toprağın biyolojik aktivitesi, humus durumu, yapısı, alkali asit koşulları, redoks potansiyeli ve diğerleri gibi fiziksel ve kimyasal özellikleriyle yakından ilişkilidir. Fiziksel ve kimyasal özelliklerin, toprakların nispeten muhafazakar birikmiş özelliklerini ve özelliklerini karakterize ettiği belirtilmelidir; toprak biyolojisi, modern toprak yaşam rejiminin göstergeleri olan dinamik özelliklerin göstergelerine sahiptir.

Antropojenik etkinin olumsuz sonuçlarını belirlemek için toprak örtüsü izleme kullanılır. Bozunma fenomeni öncelikle biyolojik nesneleri etkiler, biyolojik aktiviteyi ve nihayetinde doğurganlığı azaltır. Bu nedenle, biyolojik teşhis yöntemlerinin kullanılması, antropojenik etkinin olumsuz sonuçlarını erken aşamalarda belirlemeyi mümkün kılar. Bu özellikle çeşitli kirleticilerin teşhisi için geçerlidir.

Biyolojik göstergelerin diğerlerine göre çeşitli avantajları vardır. Birincisi, dış etkilere karşı yüksek bir duyarlılık ve tepki vermedir ve ikincisi, sürecin erken aşamalarında olumsuz süreçlerin izlenmesine izin verir ve üçüncüsü, yalnızca onlar tarafından, durumu önemli ölçüde değiştirmeyen etkiler hakkında yargıya varılabilir. toprakların malzeme bileşimi.

(radyoaktif ve biyosidal kontaminasyon). Önemli dezavantajlar, büyük uzamsal ve zamansal değişkenliği içerir.

Şu anda, toprağın bitkilere yaşam faktörleri sağlama yeteneğini belirleyen, yani potansiyel toprak verimliliğini belirleyen ve verimlilikle ilişkili olan geniş bir biyolojik gösterge seti geliştirilmiştir.

İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Tanıtım

1. Literatür taraması

1.1 Toprak enzimlerinin genel olarak anlaşılması

1.2 Toprakların enzimatik aktivitesi

1.3 Toprakların enzimatik aktivitesini belirlemeye yönelik metodolojik yaklaşımlar

1.3.1 Deney alanının tahsisi

1.3.2 Analiz için toprak numunelerinin seçimi ve hazırlanmasının özellikleri

1.4 Çeşitli faktörlerin (sıcaklık, su rejimi, seçim mevsimi) toprakların enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi

1.5 Topraktaki mikroorganizma topluluklarının değişimi

1.6 Toprak enzimlerinin aktivitesini incelemek için yöntemler

Çözüm

Kullanılan kaynakların listesi

Tanıtım

Gezegenin biyosferinde artan antropojenik yükün koşulları altında, doğal sistemin bir unsuru olan ve diğer tüm bileşenlerle dinamik bir denge içinde olan toprak, bozulma süreçlerine maruz kalır. Antropojenik aktivitenin bir sonucu olarak toprağa giren maddelerin akışları, doğal döngülere dahil edilir ve bozulur. normal işleyiş toprak biyotası ve sonuç olarak tüm toprak sistemi. Topraklar üzerindeki antropojenik etkiyi değerlendirmek için çeşitli biyolojik kriterler arasında, en işlevsel ve umut verici olanı, topraktaki en önemli enzimatik süreçlerin dinamikleri hakkında bilgi sağlayan biyokimyasal göstergelerdir: organik maddenin sentezi ve ayrışması, nitrifikasyon ve diğer işlemler.

Enzimatik aktivite hakkında mevcut bilgiler farklı şekiller topraklar şu anda yetersizdir ve daha fazla çalışma gerektirir. Bu, bu çalışmada ortaya konan konuların incelenmesini teorik ve pratik açıdan çok önemli kılmaktadır.

Çalışmanın amacı: toprak enzimlerinin aktivitesi.

Hedef dönem ödevi: Toprak enzimleri ve toprak enzimatik aktivitesinin incelenmesi.

Araştırmanın amacına uygun olarak aşağıdakiler belirlenmiştir. görevler:

1. Toprak enzimleri ve toprakların enzimatik aktivitesi hakkında genel bir fikir vermek.

2. Toprakların enzimatik aktivitesini belirlemek için metodolojik yaklaşımları düşünün.

3. Çeşitli doğal faktörlerin toprakların enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisini belirleyin

4. Topraklarda mikroorganizma topluluklarının varlığı ve değişimi konusunu incelemek

5. Toprak enzimlerinin aktivitesini incelemek için yöntemleri listeleyin ve açıklayın.

1 ... Literatür incelemesi

1.1 Toprak enzimlerinin genel olarak anlaşılması

Yüksek düzeyde organize protein molekülleri olan enzimlerin canlı bir organizmanın dışında toprakta oluşabileceğini hayal etmek zordur. Toprağın bilinen bir enzimatik aktiviteye sahip olduğu bilinmektedir.

Enzimler, belirli kimyasal reaksiyonların katalizi ile ilgili olarak eylemin özgüllüğü ile karakterize edilen, protein yapısındaki kimyasal reaksiyonlar için katalizörlerdir.

Enzimler, canlı toprak organizmalarının biyosentezinin ürünleridir: doğada belirli agregalarla temsil edilen odunsu ve otsu bitkiler, yosunlar, likenler, algler, mantarlar, mikroorganizmalar, protozoalar, böcekler, omurgasızlar ve omurgalılar - biyosenozlar.

Canlı organizmalarda enzimlerin biyosentezi, metabolizma türünün kalıtsal aktarımından ve adaptif değişkenliğinden sorumlu olan genetik faktörler nedeniyle gerçekleştirilir. Enzimler, genlerin eyleminin gerçekleştirildiği çalışma aparatlarıdır. Organizmalarda binlerce kimyasal reaksiyonu katalize ederler ve bunun sonucunda hücresel metabolizma oluşur. Enzimler sayesinde vücuttaki kimyasal reaksiyonlar yüksek hızda gerçekleşir.

Bugüne kadar bilinen iki bin enzimden 150'den fazlası kristal formda elde edilmiştir. Enzimler altı sınıfa ayrılır:

1. Oksi redüktazlar - redoks reaksiyonlarını katalize eder.

2. Transferazlar - çeşitli kimyasal grupların ve kalıntıların moleküller arası transfer reaksiyonlarını katalize eder.

3. Hidrolazlar - molekül içi bağların hidrolitik bölünmesinin reaksiyonlarını katalize eder.

4. Liyazlar - çift bağlara grupların eklenmesinin katalizleyici reaksiyonları ve bu grupların çıkarılmasının ters reaksiyonları.

5. İzomerazlar - izomerizasyon reaksiyonlarını katalize eder.

6. Ligazlar - ATP'ye (adenosin trifosforik asit) bağlı bağ oluşumu ile kimyasal reaksiyonları katalize eder.

Canlı organizmalar öldüğünde ve çürüdüğünde, bazı enzimleri yok edilir ve bazıları toprağa girerek aktivitelerini korur ve toprak oluşumu süreçlerine ve niteliksel bir özelliğin oluşumuna katılarak birçok toprak kimyasal reaksiyonunu katalize eder. toprakların - doğurganlık.

V farklı şekiller Belirli biyosenozlar altındaki topraklar, biyokatalitik reaksiyonların aktivitesinde farklılık gösteren kendi enzimatik komplekslerini oluşturmuştur.

Toprakların enzimatik komplekslerinin önemli bir özelliği, mevcut enzim gruplarının hareketlerinin sıralanmasıdır. Farklı grupları temsil eden bir dizi enzimin eşzamanlı etkisinin sağlanması gerçeğinde kendini gösterir. Enzimler, topraktaki herhangi bir bileşiğin fazla birikimini ortadan kaldırır. Aşırı birikmiş mobil basit bileşikler (örneğin, NH3), şu veya bu şekilde, daha karmaşık bileşiklerin oluşumuyla sonuçlanan döngülere geçici olarak bağlanır ve gönderirler. Enzimatik kompleksler, bir tür kendi kendini düzenleyen sistemler olarak temsil edilebilir. Bunda mikroorganizmalar ve bitkiler, çoğu kısa ömürlü olduğu için toprak enzimlerini sürekli yenileyerek ana rolü oynar.

Enzimlerin miktarı, reaksiyona giren maddelerin (substrat, enzim) kimyasal doğasına ve etkileşim koşullarına (bileşenlerin konsantrasyonu, pH, sıcaklık, ortamın bileşimi, etki) bağlı olarak zaman içindeki etkinlikleriyle dolaylı olarak değerlendirilir. aktivatörlerin, inhibitörlerin vb.)

Hidrolaz ve oksidoredüktaz sınıflarına ait enzimler, toprak nemlendirmesinin ana süreçlerinde yer alır; bu nedenle aktiviteleri, toprak verimliliğinin önemli bir göstergesidir. Bu nedenle kısaca bu sınıflara ait enzimlerin özellikleri üzerinde duralım.

Hidrolazlar arasında invertaz, üreaz, fosfataz, proteaz vb. bulunur.

İnvertaz - sakarozun hidrolitik bölünmesini eşmolar miktarlarda glikoz ve fruktoza katalize eder, ayrıca fruktoz moleküllerinin oluşumu ile diğer karbonhidratları (galaktoz, glikoz, ramnoz) etkiler - mikroorganizmaların yaşamı için bir enerji ürünü, fruktoz transferaz reaksiyonlarını katalize eder. Birçok yazar tarafından yapılan çalışmalar, invertaz aktivitesinin, toprakların doğurganlık seviyesini ve biyolojik aktivitesini diğer enzimlerden daha iyi yansıttığını göstermiştir 3, s. 27.

Üreaz - ürenin hidrolitik bölünmesini amonyak ve karbondioksite katalize eder. Agronomik uygulamada üre kullanımı ile bağlantılı olarak, daha verimli topraklarda üreaz aktivitesinin daha yüksek olduğu akılda tutulmalıdır. Temmuz-Ağustos aylarında en büyük biyolojik aktivitelerinin olduğu dönemlerde tüm topraklarda artar.

Fosfataz (alkali ve asidik) - ortofosfat oluşturmak için bir dizi organofosfor bileşiğinin hidrolizini katalize eder. Fosfataz aktivitesi ne kadar yüksek olursa, toprakta o kadar az hareketli fosfor formları bulunur, bu nedenle topraklarda fosforlu gübreleme ihtiyacının belirlenmesinde ek bir gösterge olarak kullanılabilir. En yüksek fosfataz aktivitesi bitkilerin rizosferindedir.

Proteazlar, proteinleri polipeptitlere ve amino asitlere parçalayan ve daha sonra amonyak, karbondioksit ve suya hidrolize olan bir enzim grubudur. Bu bağlamda, proteazlar, organik bileşenlerin bileşimindeki değişiklikler ve bitkiler tarafından kolayca özümsenen azot formlarının dinamikleri ile ilişkili olduklarından, toprağın yaşamında büyük önem taşır.

Oksidoredüktazlar sınıfı, katalaz, peroksidaz ve polifenol oksidaz vb. içerir.

Katalaz - etkisinin bir sonucu olarak, canlı organizmalar için toksik olan hidrojen peroksit ayrışır:

H2O2> H2O + O2

Bitki örtüsü, mineral toprakların katalaz aktivitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Güçlü derin nüfuz eden kök sistemine sahip bitkilerin altındaki topraklar, yüksek katalaz aktivitesi ile karakterize edilir. Katalaz aktivitesinin özelliği, profilde çok az değişmesi, toprak nemine ters ve sıcaklığa doğrudan bağımlı olmasıdır.

Topraklardaki polifenol oksidaz ve peroksidaz, humus oluşum süreçlerinde ana rolü oynar.

Polifenol oksidaz, serbest atmosferik oksijen varlığında polifenollerin kinonlara oksidasyonunu katalize eder. Peroksidaz, hidrojen peroksit veya organik peroksitlerin varlığında polifenollerin oksidasyonunu katalize eder. Ayrıca, fenoller üzerinde zayıf bir oksitleyici etkiye sahip olduklarından, rolü peroksitleri aktive etmektir. Ayrıca, kinonların amino asitler ve peptitler ile yoğunlaşması, tekrarlanan yoğunlaştırmalar nedeniyle daha da karmaşık olabilen bir hümik asit birincil molekülünün oluşumu ile meydana gelebilir.

Yüzde olarak ifade edilen polifenol oksidaz (S) aktivitesinin peroksidaz (D) aktivitesine oranı, topraklarda humus birikimi ile bağlantılıdır, bu nedenle bu değere koşullu humus birikimi katsayısı (K) denir. :

Toprak enzimlerinin çeşitlerini düşünün.

Oksidoredüktazlar sınıfı, redoks reaksiyonlarını katalize etmeyi içerir.

ezici bir şekilde biyolojik oksidasyon meydana gelen oksitleyici moleküle oksijen eklenmesi değil, oksitlenmiş substratlardan hidrojenin çıkarılmasıdır. Bu işleme dehidrojenasyon denir ve enzimler, dehidrojenazlar tarafından katalize edilir.

Aerobik dehidrojenazlar veya oksidazlar ile anaerobik dehidrojenazlar veya redüktazlar arasında ayrım yapın. Oksidazlar, oksitlenen maddeden hidrojen atomlarını veya elektronları havadaki oksijene aktarır. Anaerobik dehidrojenazlar, hidrojen atomlarını ve elektronları, oksijen atomlarına aktarmadan diğer alıcılara, enzimlere veya hidrojen taşıyıcılarına aktarır. Bitkiler ve hayvanlarla birlikte toprağa giren çok sayıda organik bileşik oksidasyona uğrar: proteinler, yağlar, karbonhidratlar, lif, organik asitler, amino asitler, pürinler, fenoller, kinonlar, hümik ve fulvik asitler gibi spesifik organik maddeler vb.

Hayvanların, bitkilerin, mikroorganizmaların hücrelerindeki redoks işlemlerinde, kural olarak, substrattan ayrılan hidrojeni ara taşıyıcılara aktaran anaerobik dehidrojenazlar söz konusudur. Toprak ortamında, esas olarak aerobik dehidrojenazlar, substrat hidrojeninin doğrudan atmosferik oksijene, yani. oksijen hidrojenin alıcısıdır. Topraklardaki en basit redoks sistemi, oksitlenebilir bir substrat, oksidazlar ve oksijenden oluşur.

Oksidoredüktazların bir özelliği, sınırlı sayıda aktif gruba (koenzim) rağmen, çok sayıda çok çeşitli redoks reaksiyonunu hızlandırabilmeleridir. Bu, bir koenzimin birçok apoenzim ile birleşme ve her seferinde belirli bir substrata özgü bir oksidoredüktaz oluşturma yeteneği nedeniyle elde edilir.

Oksidoredüktazların bir diğer önemli özelliği, sentetik işlemler için gerekli olan enerjinin serbest bırakılmasıyla ilişkili kimyasal reaksiyonları hızlandırmalarıdır. Topraktaki redoks süreçleri hem aerobik hem de anaerobik dehidrojenazlar tarafından katalize edilir. Kimyasal yapıları gereği bunlar, bir protein ve bir aktif grup veya koenzimden oluşan iki bileşenli enzimlerdir.

Aktif bir grup şunlar olabilir:

NAD + (nikotinamid adenin dinükleotit),

NADP + (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat);

FMN (flavin mononükleotidi);

FAD (flavin adenin dinükleotidi), sitokromlar.

Yaklaşık beş yüz farklı oksidoredüktaz bulundu. Ancak en yaygın oksidoredüktazlar, aktif grup olarak NAD+ içerenlerdir.

NAD+, proteinle birleşerek ve iki bileşenli bir enzim (piridin proteini) oluşturarak onarım kabiliyetini artırır. Sonuç olarak, piridin proteinleri, karbonhidratlar, dikarboksilik ve keto asitler, amino asitler, aminler, alkoller, aldehitler, spesifik toprak organik bileşikleri (hümik ve fulvik asitler), vb. olabilen substratlardan hidrojen atomlarını uzaklaştırabilir hale gelir. proton formu (H +) ... Sonuç olarak, enzimin aktif grubu (NAD +) azalır ve substrat oksitlenmiş bir duruma geçer.

İki hidrojen atomunun bağlanma mekanizması, yani. iki proton ve iki elektron aşağıdaki gibidir. Protonları ve elektronları kabul eden aktif dehidrojenaz grubu piridin halkasıdır. NAD+ indirgendiğinde, piridin halkasının karbon atomlarından birine bir proton ve bir elektron bağlanır, yani. bir hidrojen atomu. İkinci elektron, pozitif yüklü nitrojen atomuna bağlanır ve kalan proton çevreye aktarılır.

Tüm piridin proteinleri anaerobik dehidrojenazlardır. Substrattan çıkarılan hidrojen atomlarını oksijene aktarmazlar, başka bir enzime gönderirler.

NAD+'a ek olarak, piridin enzimleri bir koenzim olarak nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADP+) içerebilir. Bu koenzim, adenosin ribozun ikinci karbon atomunun hidrojen OH - grubunun bir fosforik asit tortusu ile değiştirildiği bir NAD + türevidir. Bir koenzim olarak NADP *'nin katılımıyla substrat oksidasyonunun mekanizması, NAD + ile benzerdir.

Hidrojen ilavesinden sonra, NADH ve NADPH önemli bir indirgeme potansiyeline sahiptir. Hidrojenlerini diğer bileşiklere aktarabilir ve indirgeyebilirler, kendileri de oksitlenmiş bir forma dönüşürler. Bununla birlikte, anaerobik dehidrojenaza bağlanan hidrojen, havadaki oksijene aktarılamaz, sadece hidrojen taşıyıcılarına aktarılır. Bu ara taşıyıcılar flavin enzimleridir (flavoproteinler). Fosforillenmiş vitamin B2'nin (riboflavin) aktif bir grup olarak bulunabileceği iki bileşenli enzimlerdir. Böyle bir enzimin her molekülü, bir riboflavin fosfat (veya flavin mononükleotid, FMN) molekülüne sahiptir. Bu nedenle, FMN, beş karbonlu alkol ribitol ve fosforik asit kalıntıları ile dimetilizoalloksazin azotlu bazının bir bileşiğidir. FMN, izoalloksazin halkasının nitrojen atomlarında (N) iki hidrojen atomunu (H) kabul etme ve verme yeteneğine sahiptir.

Transferazlara transfer enzimleri denir. Bireysel radikallerin, molekül parçalarının ve bütün moleküllerin bir bileşikten diğerine transferini katalize ederler. Transfer reaksiyonları genellikle iki aşamada gerçekleşir. İlk aşamada enzim, reaksiyona katılan maddeden atomik grubu ayırır ve onunla kompleks bir bileşik oluşturur. İkinci aşamada enzim, grubun reaksiyona katılan başka bir maddeye eklenmesini katalize eder ve kendisi değişmeden serbest bırakılır. Transferaz sınıfı yaklaşık 500 ayrı enzim içerir. Hangi grupların veya radikallerin transferaz taşıdığına bağlı olarak, fosfotransferazlar, aminotransferazlar, glikosiltransferazlar, asiltransferazlar, metiltransferazlar vb.

Fosfotransferazlar (kinazlar), fosforik asit kalıntılarının (H2PO3) transferini katalize eden enzimlerdir. ATP genellikle fosfat kalıntılarının vericisidir. Fosfat gruplarının transferi alkol, karboksil, azot içeren, fosfor içeren ve diğer organik bileşik gruplarına gerçekleştirilir. Fosfotransferazlar, fosforik asit tortusunun transferini hızlandıran bir enzim olan her yerde bulunan heksokinazı içerir. ATP molekülleri glikoza. Bu reaksiyonla glikozun diğer bileşiklere dönüşümü başlar.

Glikosiltransferazlar, glikozil kalıntılarının monosakkaritler, polisakkaritler veya diğer maddelerin moleküllerine transfer reaksiyonlarını hızlandırır. Bunlar, yeni karbonhidrat moleküllerinin sentezi için reaksiyonlar sağlayan enzimlerdir, glikoziltransferazların koenzimleri, nükleosit difosfat şekeridir (NDP-şeker). Onlardan, oligosakkaritlerin sentezi sırasında, glikozil kalıntısı monosakkarite aktarılır. Şu anda bilinen yaklaşık elli NDF şekeri vardır. Doğada yaygın olarak bulunurlar, monosakkaritlerin fosforik esterlerinden ve karşılık gelen nükleosit trifosfatlardan sentezlenirler.

Asiltransferazlar, asetik asit CH3CO - kalıntılarını ve ayrıca diğer yağ asitlerinin kalıntılarını amino asitlere, aminlere, alkollere ve diğer bileşiklere aktarır. Bunlar, koenzim A'yı içeren iki bileşenli enzimlerdir. Açil gruplarının kaynağı, aktif bir asiltransferaz grubu olarak kabul edilebilecek açil koenzim A'dır. Asetik asit kalıntıları transfer edildiğinde, asetil koenzim A reaksiyona katılır.

Hidrolaz sınıfı, hidrolizi katalize eden enzimleri ve bazen suyun katılımıyla karmaşık organik bileşiklerin sentezini içerir.

Esterazların alt sınıfı, esterlerin, alkollerin organik ve inorganik asitlerle hidroliz reaksiyonlarını hızlandıran enzimleri içerir.

Esterazların en önemli alt sınıfları, karboksilik asit esterlerinin hidrolazları ve fosfatazlardır. Glisin ve daha yüksek yağ asitlerinin salınmasının bir sonucu olarak yağların (trigliseritler) hidroliz reaksiyonları, gliserol esterlerinin lipaz tarafından hidrolazı ile hızlandırılır. Serbest trigliseritlerden daha yüksek yağ asitlerinin salınımını katalize eden basit lipazlar ve proteine ​​bağlı lipidleri hidrolize eden lipoprotein lipazlar vardır. Lipazlar, moleküler ağırlıkları 48 bin ila 60 bin arasında olan tek bileşenli proteinlerdir.Maya lipazı iyi çalışılmıştır. Polipeptit zinciri 430 amino asit kalıntısından oluşur ve merkezinde enzimin aktif merkezi olan bir küre şeklinde katlanır. Lipazın aktif merkezindeki lider rol, histidin, serin, dikarboksilik asitler ve izolösin radikalleri tarafından oynanır.

Lipazların aktivitesi, fosforilasyon-defosforilasyonları ile düzenlenir. Aktif lipazlar fosforile edilir, aktif olmayan lipazlar fosforile edilir.

Fosfatazlar, fosfat esterlerinin hidrolizini katalize eder. Fosforik asit ve karbonhidratların esterlerine etki eden fosfatazlar yaygındır. Bu tür bileşikler arasında örneğin glukoz-6-fosfat, glukoz-1-fosfataz, fruktoz-1,6-difosfat vb. bulunur. Karşılık gelen enzimlere glukoz-6-fosfataz, glukoz-1-fosfataz vb. denir. Kataliz ederler. fosforik asit kalıntısının fosforik esterlerden ayrılması:

Fosfodiester fosfatazlar - deoksiribonükleaz ve ribonükleaz, DNA ve RNA'nın serbest nükleotidlere bölünmesini katalize eder.

Hidrolazların alt sınıfı, glikozitlerin hidrolizini hızlandıran glikozidazları içerir. Aglikonlar olarak monohidrik alkol kalıntıları içeren glikozitlere ek olarak, oligo- ve polisakaritler, glikozidazların üzerinde etki ettiği substratlardır. Oligosakkaritler üzerinde etkili olan glikozidazlardan maltoz ve sakaroz en önemlileridir. Maltoz ve sakarozun hidrolizini gerçekleştirirler.

Polisakkaritler üzerinde etkili olan glikosidazlardan amilazlar en büyük öneme sahiptir. Amilazların karakteristik bir özelliği, eylemin mutlak özgünlüğünün olmamasıdır. Tüm amilazlar metalloproteinlerdir, Zn 2+ ve Ca 2+ içerirler. Amilazların aktif merkezleri, histidin, aspartik ve glutamik asitler ve tirozin radikalleri tarafından oluşturulur. İkincisi, substratı bağlama işlevini yerine getirirken, birincisi trikatalitik bir işlev görür. Amilazlar, nişasta molekülündeki glikozil bağlarının hidroliz reaksiyonlarını glikoz, maltoz veya oligosakkaritlerin oluşumu ile hızlandırır.

Selülozun parçalanmasını katalize eden selülaz, polisakkarit inülini parçalayan inülaz ve disakkarit maltozu iki glikoz molekülüne dönüştüren aglukosidazın önemi hiç de az değildir. Bazı glikosidazlar, glikosil kalıntılarının transfer reaksiyonlarını katalize edebilir, bu durumda bunlara transglikosidazlar denir.

Proteazlar (peptit hidrolazlar), daha düşük moleküler ağırlıklı veya serbest amino asitlerin peptitlerini oluşturmak için proteinlerdeki veya peptitlerdeki peptit CO-NH bağlarının hidrolitik bölünmesini katalize eder. Peptit hidrolazlar arasında, bir protein molekülündeki iç bağların hidrolizini katalize eden endopeptidazlar (proteinazlar) ve peptit zincirinden serbest amino asitlerin ayrılmasını sağlayan ekzopeptidazlar (peptidazlar) ayırt edilir.

Proteinazlar dört alt sınıfa ayrılır.

1. Serin proteinazlar, bu enzimlerin aktif merkezi bir serin kalıntısı içerir. Serin proteinazlar için polipeptit zinciri bölgesindeki amino asit kalıntılarının sırası aynıdır: aspartik asit-serin-glisin. Serinin hidroksil grubu, yüksek işlemlerle karakterize edilir. İkinci aktif fonksiyonel grup, hidrojen bağının bir sonucu olarak serin hidroksili aktive eden histidin tortusunun imidazolüdür.

2. Tiyol (sistein) proteinazların aktif merkezinde bir sistein kalıntısı, sülfhidril grupları ve iyonize bir karboksil grubu enzimatik aktiviteye sahiptir.

3. Asit (karboksil) proteinazlar, pH optimum<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. Metal proteazlar, katalitik etkileri aktif bölgede Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ varlığından kaynaklanmaktadır. Metalin enzimin protein kısmı ile bağ gücü farklı olabilir. Aktif merkezde bulunan metal iyonları, enzim-substrat komplekslerinin oluşumunda yer alır ve substratların aktivasyonunu kolaylaştırır.

Proteinazların önemli bir özelliği, bir protein molekülündeki peptit bağları üzerindeki etkilerinin seçici doğasıdır. Sonuç olarak, belirli bir proteinazın etkisi altındaki tek bir protein her zaman kesin olarak sınırlı sayıda peptitlere bölünür.

5. Serbest bir NH2 grubuna sahip bir amino asitten başlayarak bir peptitten amino asitleri ayıran peptit hidrolazlara, serbest bir COOH grubu - karboksipeptidazlar olan aminopeptidazlar denir. Proteinin hidrolizi, dipeptitleri amino asitlere bölen dipeptidazlar tarafından tamamlanır.

6. Amidazlar, karbon ve nitrojen arasındaki bağın hidrolitik bölünmesini katalize eder: aminlerin deaminasyonu. Bu enzim grubu, ürenin hidrolitik bölünmesini gerçekleştiren üreazı içerir. oksidatif enzim

7. Üreaz tek bileşenli bir enzimdir (M = 480 bin). Molekül bir küredir ve sekiz eşit alt birimden oluşur. Mutlak substrat spesifikliğine sahiptir, sadece üre üzerinde etkilidir.

Unutulmamalıdır ki, topraktaki serbest enzimleri tespit etmek için öncelikle onu canlı organizmalardan arındırmak, yani tam veya kısmi sterilizasyon yapmak gerekir. Toprağı enzimolojinin ihtiyaçları için sterilize eden ideal faktör, canlı hücreleri hücresel yapılarını bozmadan öldürmeli ve aynı zamanda enzimlerin kendisini etkilememelidir. Halihazırda kullanılan tüm sterilizasyon yöntemlerinin bu gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını söylemek zordur. Çoğu zaman, enzimolojinin ihtiyaçları için toprak, bir antiseptik olarak toluen ilave edilerek, toprağı etilen oksit ile muamele edilerek veya şimdi giderek daha fazla uygulanan, çeşitli türlerdeki mikroorganizmaları iyonlaştırıcı radyasyonla öldürerek sterilize edilir. Toprağın katalitik özelliklerini belirlemeye yönelik diğer teknik, bitki veya hayvan kaynaklı enzimlerin aktivitesini belirleme yöntemlerinden farklı değildir. Enzim için belirli bir substrat konsantrasyonu toprağa eklenir ve inkübasyondan sonra reaksiyon ürünleri incelenir. Bu yöntemle yapılan birçok toprağın analizleri, katalitik aktiviteye sahip serbest enzimler içerdiğini göstermiştir.

1.2 Toprakların enzimatik aktivitesi

Toprakların enzimatik aktivitesi [lat. Fermentum - ferment] -toprağın, içinde bulunan enzimler nedeniyle eksojen ve kendi organik ve mineral bileşiklerinin dönüşüm süreçleri üzerinde katalitik bir etki gösterme yeteneği. Toprakların enzimatik aktivitesini karakterize ederken, toplam aktivite göstergesi anlamına gelir. Farklı toprakların enzimatik aktivitesi aynı değildir ve genetik özellikleri ve etkileşimli çevresel faktörlerin bir kompleksi ile ilişkilidir. Toprakların enzimatik aktivite seviyesi, 1 g toprak başına birim zamanda ayrışan substrat miktarı ile ifade edilen çeşitli enzimlerin (invertaz, proteaz, üreaz, dehidrojenaz, katalaz, fosfataz) aktivitesi ile belirlenir.

Toprakların biyokatalitik aktivitesi, mikroorganizmalarla zenginleşme derecesine ve toprak tipine bağlıdır. Enzimlerin aktivitesi, profil boyunca humus içeriği, reaksiyon türleri, redoks potansiyeli ve diğer parametrelerde farklılık gösteren genetik ufuklar boyunca değişir.

Bakir orman topraklarında, enzimatik reaksiyonların yoğunluğu esas olarak orman çöpünün ufukları tarafından ve ekilebilir topraklarda ekilebilir katmanlar tarafından belirlenir. A veya Ap horizonları altındaki tüm biyolojik olarak daha az aktif genetik horizonlar düşük enzim aktivitesine sahiptir. Faaliyetleri toprak işleme ile biraz artar. Ekilebilir araziler için orman topraklarının geliştirilmesinden sonra, oluşan ekilebilir horizonun enzimatik aktivitesi orman çöpüne kıyasla keskin bir şekilde azalır, ancak evcilleştirildikçe artar ve yüksek oranda ekili topraklarda ormanın değerlerine yaklaşır veya aşar. çöp.

Enzimatik aktivite, toprak verimliliği durumunu ve tarımsal kullanım sırasında meydana gelen içsel değişiklikleri ve çiftçilik kültürünün seviyesini yansıtır. Bu değişiklikler hem bakir ve orman topraklarının kültüre dahil edilmesinde hem de çeşitli şekillerde kullanılmasında görülmektedir.

Belarus genelinde, ekilebilir topraklarda yılda 0,9 t / ha'ya kadar humus kaybedilmektedir. Erozyon sonucunda her yıl 0,57 t/ha humus geri dönüşü olmayan bir şekilde tarlalardan uzaklaştırılmaktadır. Toprakların nemden arındırılmasının nedenleri, toprak organik maddesinin mineralizasyonunda bir artış, toprağa yetersiz organik gübre temini nedeniyle mineralizasyondan yeni humus oluşum süreçlerinin gecikmesi ve toprağın enzimatik aktivitesinde bir azalmadır. .

Toprak organik maddesinin biyokimyasal dönüşümleri, enzimlerin etkisi altında mikrobiyolojik aktivitenin bir sonucu olarak meydana gelir. enzimatik aktivite toprak mikroorganizması

Enzimler, hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların yaşamında özel bir rol oynar. Toprak enzimleri, bitki, hayvan ve mikrobiyal kalıntıların çürümesinin yanı sıra humus sentezinde rol oynar. Sonuç olarak, özümlenmesi zor bileşiklerden gelen besinler, bitkiler ve mikroorganizmalar için hazır formlara aktarılır. Enzimler, yüksek aktivite, katı etki özgüllüğü ve çeşitli çevresel koşullara büyük bağımlılık ile ayırt edilir. Katalitik işlevleri nedeniyle, vücutta veya dışında çok sayıda kimyasal reaksiyonun hızlı bir şekilde ilerlemesini sağlarlar.

Diğer kriterlerle birlikte, toprağın enzimatik aktivitesi, toprak işleme derecesini belirlemek için güvenilir bir teşhis göstergesi olarak hizmet edebilir. Araştırma sonucunda 4, s. 91, mikrobiyolojik ve enzimatik süreçlerin aktivitesi ile toprak verimliliğini artıran önlemlerin uygulanması arasındaki ilişki kurulmuştur. Toprak işleme, gübreleme, mikroorganizmaların gelişimi için ekolojik durumu önemli ölçüde değiştirir.

Şu anda, biyolojik nesnelerde birkaç bin ayrı enzim bulunmuştur ve bunlardan birkaç yüz tanesi izole edilmiş ve incelenmiştir. Canlı bir hücrenin, her biri belirli bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran 1000'e kadar farklı enzim içerebileceği bilinmektedir.

Enzimlerin kullanımına olan ilgi, teknolojik süreçlerin güvenliğini artırma gereksinimlerinin sürekli artmasından da kaynaklanmaktadır. Tüm biyolojik sistemlerde bulunan, aynı zamanda bu sistemlerin ürünleri ve araçları olan enzimler, fizyolojik koşullar altında (pH, sıcaklık, basınç, inorganik iyonların varlığı) sentezlenir ve işlev görür, daha sonra kolayca elimine edilirler, yok edilirler. amino asitler. Enzimleri içeren çoğu prosesin hem ürünleri hem de atıkları toksik değildir ve kolayca bozunur. Ayrıca birçok durumda sanayide kullanılan enzimler çevre dostu bir şekilde elde edilmektedir. Enzimler biyolojik olmayan katalizörlerden yalnızca güvenlikleri ve artan biyolojik bozunabilirlikleri ile değil, aynı zamanda etkinin özgüllüğü, hafif reaksiyon koşulları ve yüksek verimliliği ile de ayrılırlar. Enzim etkisinin etkinliği ve özgüllüğü, enzimlerin endüstride kullanımını ekonomik olarak karlı hale getiren yüksek verimle hedef ürünlerin elde edilmesini sağlar. Enzimlerin kullanımı teknolojik süreçlerde su ve enerji tüketimini azaltmaya yardımcı olur, atmosfere CO2 emisyonlarını azaltır ve teknolojik döngülerin yan ürünleri ile çevre kirliliği riskini azaltır.

İleri tarım teknolojisinin kullanımı, yalnızca ekilebilir değil, aynı zamanda ekilebilir toprak katmanlarının da mikrobiyolojik süreçlerini olumlu yönde değiştirebilir.

Hücre dışı enzimlerin doğrudan katılımıyla, toprağın organik bileşiklerinin ayrışması meydana gelir. Böylece, proteolitik enzimler protein maddelerini amino asitlere ayırır.

Üreaz, üreyi CO2 ve NH3'e ayrıştırır. Ortaya çıkan amonyak ve amonyum tuzları, bitkiler ve mikroorganizmalar için bir azot besleme kaynağı görevi görür.

İnvertaz ve amilaz, karbonhidratların parçalanmasında rol oynar. Fosfat grubunun enzimleri, toprağın organofosfor bileşiklerini ayrıştırır ve ikincisinin fosfat rejiminde önemli bir rol oynar.

Toprağın genel enzimatik aktivitesini karakterize etmek için, genellikle toprak mikroflorasının büyük çoğunluğunun özelliği olan en yaygın enzimler kullanılır - invertaz, katalaz, proteaz ve diğerleri.

Cumhuriyetimiz şartlarında pek çok araştırma yapılmıştır 16, s. 115, antropojenik etki altındaki toprakların doğurganlık düzeyindeki ve enzimatik aktivite düzeyindeki değişikliklerin incelenmesine ilişkin olarak, ancak elde edilen veriler, farklılıkları göz önünde bulundurarak sonuçları karşılaştırmanın karmaşıklığı nedeniyle değişikliklerin doğasına kapsamlı bir cevap vermemektedir. deneysel koşullarda ve araştırma yöntemlerinde.

Bu bağlamda, temel toprak işleme için kaynak tasarrufu sağlayan yöntemlerin geliştirilmesine ve temel toprak işleme yöntemlerinin geliştirilmesine dayanarak, toprağın humus durumunu ve belirli toprak ve iklim koşullarında enzimatik aktivitesini iyileştirme sorununa optimal bir çözüm arayışı. Yapının korunmasına yardımcı olan, toprağın aşırı konsolidasyonunu önleyen ve niteliksel durumlarını iyileştiren ve minimum maliyetle toprak verimliliğini geri kazandıran toprak koruyucu ürün rotasyonları, çok alakalı.

1.3 Enzimatiklerin belirlenmesine yönelik metodolojik yaklaşımlartoprak aktivitesi

1.3.1 Deneysel olarak izolasyonNSkomplove haritalama

Bir test alanı, benzer koşullar (rahatlama, toprak yapısının ve bitki örtüsünün tekdüzeliği, ekonomik kullanımın doğası) ile karakterize edilen çalışma alanının bir parçasıdır.

Test alanı, çalışma alanı için tipik bir konumda bulunmalıdır. 100 metrekarelik bir alanda. m, 25 m büyüklüğünde bir test alanı döşenir.Rölyefin heterojen olması durumunda, alanlar rölyef elemanlarına göre seçilir.

Ana bölümlerin ve yarım bölümlerin döşenmesi için bir ön plan, bulunan tüm yer şekillerinin topraklarını ve toprak örtüsündeki farklılıkları karakterize edecek şekilde özetlenmiştir.

Döngü yöntemi, zorlu arazi ve yoğun bir coğrafi ağa sahip alanlarda kullanılır. Bu yöntemle, incelenen alan, kabartma veya hidrografik ağdaki değişikliklerin özellikleri dikkate alınarak ayrı temel sektörlere ayrılır. Radyal yönde ilmek şeklinde güzergahlar yapılarak sektör tek merkezden incelenir.

Rölyefin ve belirli bir alandaki hidrografik ağın özellikleri dikkate alınarak, araştırma rotaları birleşik bir şekilde planlanabilir, yani. sitenin bir kısmı, bölgenin paralel kesişimleri yöntemiyle ve kısmen de döngüler yöntemiyle incelenir.

Güzergahlar boyunca, bölümlerin noktaları, kabartma ve bitki örtüsündeki tüm ana farklılıkların kapsanması için işaretlenmiştir, yani. bölümler arasındaki mesafeler sınırlı değildir, bu nedenle, bazılarında, kural olarak, kabartma yerlerinde zor, bölümler kalınlaşabilirken, diğer nispeten homojen alanlarda, bölümlerin konumu nadir olabilir.

Ayrıca, toprak haritalama ve toprakların ayrıntılı çalışması ile ilgili çalışmalar, sahanın (çeyrek) keşif araştırması ile başlar. Bir keşif araştırması sırasında, sitenin sınırlarına ve genel olarak, açıklıklar, görüş hatları ve yollar boyunca baypas edilen araştırma nesnesine aşina olurlar. En karakteristik yerlerde, yeri plana uygulanan kesimler yapılır. Keşif araştırmalarının sonuçlarına göre, son olarak toprak bölümlerinin döşenme yolları ve yerleri ayarlanmıştır.

Keşif araştırmasından sonra, toprak bölümlerinin kurulması için bir plana ve vergilendirme tanımının ana hatlarının temiz bir kopyasına sahip olmak için gerekli olan gerçek araştırmaya başlarlar. Ana ve kontrol bölümlerinin incelenmesinden, toprak farklılıkları hakkında genel bir fikir ve toprak konturlarının sınırlarının ilk işaretleri elde edilir. Toprak konturunun dağılımının sınırlarının netleştirilmesi çukurlar kullanılarak gerçekleştirilir. Aynı zamanda, her bölüm için tarla günlüğünde, toprak bölümünü tanımlayan bir form doldurulur. Toprakların dağılımının saha çalışması, bu toprağın sınıflandırmasını oluşturmak için bölümlerin döşenmesi ve bağlanmasından sonra gerçekleştirilir. Toprak örtüsünün ve peyzajın diğer tüm unsurlarının saha değerlendirmesinin sonuçlarına dayanarak, toprak konturu olarak izole edilmiş, nispeten homojen veya tek tip alacalı bir alan ayırt edilir.

Farklı toprakların konturları arasındaki sınırları belirlemenin temeli, topraklar, kabartma ve bitki örtüsü arasındaki kalıpları belirlemektir. Toprak oluşum faktörlerindeki değişiklikler, toprak örtüsünde değişikliklere yol açar. Rölyef, bitki oluşumları ve ana kayalarda belirgin bir değişim ile toprak farklılıklarının sınırları zemindeki sınırlarla örtüşmektedir. Buna karşılık, sınırları harita üzerinde sabitleme kolaylığı ve toprak konturlarının seçiminin doğruluğu, topografik tabanın doğruluğuna bağlıdır. Bununla birlikte, doğada, çoğu zaman belirsiz sınırlarla, kademeli bir geçişle uğraşmak zorundadır. Bu durumda, toprak konturlarının sınırlarının belirlenmesi, çok sayıda deliğin oluşturulmasının yanı sıra zengin pratik deneyim ve iyi gözlem gerektirir. Arazide asıl etüt yapılırken vergilendirme planından kopyalanan plan esas alınarak çalışma alanı topraklarının taslağı yapılır.

Unutulmamalıdır ki, doğadaki toprak çeşitleri arasında kesin sınırlar yoktur, çünkü bir toprak farkının diğeriyle yer değiştirmesi, bazı özelliklerin birikmesi ve diğerlerinin kaybolması yoluyla yavaş yavaş gerçekleşir. Bu nedenle, toprak etüdü, toprak hatlarının dağılımının şematik ana hatlarını ancak az ya da çok ölçüde iletmeye izin verir ve sınırlarının belirlenmesinin doğruluğu, araştırmanın ölçeğine, toprak tipine ve diğer koşullara bağlıdır. Toprak haritasında işaretlenmesi gereken toprak konturlarının minimum boyutları teknik standartlarla belirlenir.

1.3.2 Analiz için toprak numunelerinin seçimi ve hazırlanmasının özellikleri

Topraktaki belirli bir maddenin içeriğini doğru bir şekilde belirlemek için tüm zirai kimyasal analizler kusursuz bir hassasiyet ve doğrulukla yapılmalıdır. Ancak, toprak numunesi hatalıysa, çok kapsamlı bir analiz bile güvenilmez sonuçlar verecektir.

Analiz için numune çok küçük alındığından ve tayin sonuçlarının büyük miktarlardaki malzemenin objektif bir karakterizasyonunu vermesi gerektiğinden, toprak numunelerinin seçiminde heterojenliğin ortadan kaldırılmasına dikkat edilir. Bir toprak örneğinin ortalamasının alınması, başlangıç, laboratuvar ve analitik örneklerin adım adım seçilmesiyle elde edilir.

Karışık bir ilk numune, aynı toprak farkı içinde alınan ayrı numunelerden (ilk numuneler) oluşmalıdır. Saha karmaşık bir toprak örtüsüne sahipse, tek bir ortalama numune alınamaz. Toprak farklılıkları olduğu kadar çok olmalı.

Sitenin konfigürasyonuna bağlı olarak, üzerinde ilk numunelerin alınması için noktaların yeri değişir. Dar, uzun bir bölüm boyunca (ortasına) yerleştirilebilirler. Geniş, kareye yakın bir alanda, örnekleme alanlarının kademeli olarak düzenlenmesi daha iyidir. Geniş alanlarda, sitenin ortasındaki uzunluğu boyunca 20 parçaya kadar bir miktarda toprak örneklemesi kullanılır.

Bir parça branda üzerinde alınan ilk toprak örneğini iyice karıştırın, sırayla ortalayın ve gerekli hacme indirin, ardından temiz bir torbaya veya kutuya dökün. Bu bir laboratuvar örneğidir, kütlesi yaklaşık 400 g'dır.

Laboratuvar numunesinin bulunduğu kutunun üzerine kurşun kalemle yazılmış bir kontrplak veya karton etiket yerleştirilir ve şunları belirtir:

1. Nesnenin adları.

2. Site adları.

3. Arsa numaraları.

4. Örnekleme derinlikleri.

5. Örnek sayılar.

6. Çalışmayı denetleyen veya numuneyi alan kişinin isimleri.

7. İşin tarihleri.

Aynı giriş dergide aynı anda yapılır.

Sahadan alınan toprak numunesi kalın kağıt veya temiz bir kontrplak levha üzerine laboratuvara dökülür ve kekleşmiş tüm topaklar elle yoğrulur. Sonra cımbızla yabancı kapanımları seçerler, toprağı iyice karıştırırlar, hafifçe öğütürler. Laboratuar numunesi bu şekilde hazırlandıktan sonra, havada kuru hale getirmek için tekrar dağıtılır, daha sonra ezilir ve 2 mm delikli bir elekten geçirilir.

Toprak kurutma odası kuru olmalı ve amonyak, asit buharları ve diğer gazların erişiminden korunmalıdır.

Enzimatik aktiviteyi belirlemek için genellikle açık havada kurutulmuş toprağı alırlar; ıslak numuneler laboratuvarda oda sıcaklığında kurutulmalıdır. Numunenin ayrışmamış bitki artıkları içermediğinden emin olmak için özen gösterilmelidir. Topaklar ezilir ve 1 mm elekten elenir. Taze (ıslak) bir örneğin enzimatik aktivitesini incelerken, bitki kalıntılarının tamamen çıkarılmasına daha da fazla dikkat edilmelidir. Faaliyet çalışması ile eş zamanlı olarak, toprak nemi de belirlenir, elde edilen sonuç 1 g kesinlikle kuru toprak için yeniden hesaplanır.

1.4 Çeşitli faktörlerin etkisitoprakların enzimatik aktivitesi üzerine

Enzimatik reaksiyon hızının bağlı olduğu (enzimin katalitik aktivitesine eşit) önemli bir faktör, etkisi Şekil 1'de gösterilen sıcaklıktır. belirli bir değer, reaksiyon hızı artar. Bu, sıcaklığın artmasıyla moleküllerin hareketinin hızlanması ve reaksiyona giren maddelerin moleküllerinin birbirleriyle çarpışmak için daha fazla fırsata sahip olması ile açıklanabilir. Bu, aralarında bir reaksiyon meydana gelme olasılığını artırır. En hızlı reaksiyonu sağlayan sıcaklığa optimum sıcaklık denir.

Her enzimin kendi optimum sıcaklığı vardır. Genel olarak, hayvansal kökenli enzimler için 37 ila 40C arasında ve bitki olanlar için - 40 ila 50C arasındadır. Bununla birlikte, istisnalar vardır: çimlenmiş taneden elde edilen b-amilaz, 60°C'de optimal bir sıcaklığa ve katalaz - 0-10C içindedir. Sıcaklık optimumun üzerine çıktığında, moleküllerin çarpışma sıklığı artmasına rağmen enzimatik reaksiyonun hızı azalır. Bu, denatürasyon nedeniyle olur, yani. enzim tarafından doğal durumun kaybı. 80C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çoğu enzim katalitik aktivitelerini tamamen kaybeder.

Optimum sıcaklığı aşan sıcaklıklarda enzimatik reaksiyon hızındaki azalma, enzimin denatürasyonuna bağlıdır. Bu nedenle, bir enzimin sıcaklığa oranını karakterize eden önemli bir gösterge, onun termolabilitesidir, yani. artan sıcaklıkla enzimin kendisinin inaktivasyon hızı.

Şekil 1 - Amilaz ile nişasta hidroliz hızı üzerinde sıcaklığın etkisi

Düşük sıcaklıklarda (0C ve altı), enzimlerin katalitik aktivitesi neredeyse sıfıra düşer, ancak denatürasyon gerçekleşmez. Sıcaklık yükseldikçe, katalitik aktiviteleri tekrar eski haline döner.

Ayrıca nem, mikroorganizma içeriği ve toprağın ekolojik durumu da toprağın enzimatik aktivitesini etkiler.

1.5 Topraktaki mikroorganizma topluluklarının değişimi

Toprak mikroorganizmaları çok sayıda ve çeşitlidir. Bunlar arasında bakteri, aktinomisetler, mikroskobik mantar ve algler, protozoalar ve bu gruplara yakın canlılar bulunmaktadır.

Topraktaki biyolojik döngü, farklı mikroorganizma gruplarının katılımıyla gerçekleştirilir. Toprağın türüne bağlı olarak, mikroorganizmaların içeriği değişir. Bahçede, sebze bahçesinde, ekilebilir topraklarda 1 gr toprakta bir milyondan birkaç milyara kadar mikroorganizma bulunur. Her bahçe arsasının toprağı kendi mikroorganizmalarını içerir. Toprak organik maddesinin birikimine biyokütleleri ile katılırlar. Bitki mineral beslenmesinin erişilebilir formlarının oluşumunda büyük rol oynarlar. Bitkilerin büyümesini ve gelişmesini uyaran oksinler, giberellinler, vitaminler, amino asitler gibi biyolojik olarak aktif maddelerin toprakta birikmesinde mikroorganizmaların önemi son derece büyüktür. Çok sayıda mantar filamentinin yanı sıra polisakkarit yapısında mukus oluşturan mikroorganizmalar, toprak yapısının oluşumunda aktif rol alır, tozlu toprak parçacıklarını agregalara yapıştırır, böylece toprağın su-hava rejimini iyileştirir.

Toprağın biyolojik aktivitesi, toprak mikroorganizmalarının sayısı ve aktivitesi, organik maddenin içeriği ve bileşimi ile yakından ilişkilidir. Aynı zamanda, bitki artıklarının mineralizasyonu, nemlendirme, mineral besleme elementlerinin dinamikleri, toprak çözeltisinin reaksiyonu, çeşitli kirleticilerin toprakta dönüşümü, birikim derecesi gibi toprak verimliliğinin oluşumunun önemli süreçleri. bitkilerde pestisitler, toprakta toksik maddelerin birikmesi ve toprak yorgunluğu olgusu. Ağır metal bileşiklerinin dönüşümü ve nötralizasyonunda mikroorganizmaların sıhhi ve hijyenik rolü de büyüktür.

Verimliliğin restorasyonu ve korunması ve tarımın biyolojik olarak yoğunlaştırılması için umut verici bir yön, mikroorganizmalarla simbiyoz halinde olan solucan solucan gübresinin katılımıyla organik atık işleme ürünlerinin kullanılmasıdır. Doğal topraklarda, altlığın ayrışması solucanlar, koprofajlar ve diğer organizmalar tarafından gerçekleştirilir. Ancak mikroorganizmalar da bu sürece dahil olur. Solucanların bağırsaklarında, herhangi bir işlevi yerine getirmeleri için topraktan daha uygun koşullar yaratılır. Mikroorganizmalarla ittifak halindeki solucanlar, çeşitli organik atıkları, iyi bir yapıya sahip, makro ve mikro elementler, enzimler, aktif mikroflora ile zenginleştirilmiş, bitkiler üzerinde uzun süreli (uzun süreli, kademeli) etki sağlayan oldukça etkili biyolojik gübrelere dönüştürür.

Böylece toprakta mikroorganizmaların gelişmesini sağlayarak verimi arttırır ve kalitesini iyileştirir. Sonuçta, mikroorganizmalar gelişir, yani. her 20-30 dakikada bir bölün ve yeterli beslenme varsa büyük bir biyokütle oluşturun. Günde 500 kg ağırlığındaki bir boğa 0,5 kg - 1 kg oluşturuyorsa, günde 500 kg mikroorganizma biyokütledir ve 500 kg bitki 5 ton biyokütle oluşturur. Bu neden toprakta gözlenmez? Ve bunun için mikroorganizmaların beslenmeye ihtiyacı vardır ve diğer yandan pestisitler başta olmak üzere çeşitli faktörler sınırlanır. 1 hektarlık bir alanda, toprak mikroplarının yaşamsal faaliyeti sonucunda yıl boyunca 7500 m3 karbondioksit açığa çıkar. Ve karbondioksit, hem bitkiler için bir karbon besleme kaynağı olarak hem de ulaşılması zor fosforik asit tuzlarını çözmek ve fosforu bitki beslenmesi için uygun bir forma dönüştürmek için gereklidir. Onlar. mikroorganizmaların iyi çalıştığı yerde fosforlu gübrelemeye gerek yoktur. Ancak mikroorganizmaların kendilerinin organik maddeye ihtiyacı vardır.

Toprak organik madde dengesinde kültür bitkilerinin rolü büyüktür. Humusun toprakta birikmesi çok yıllık otlar, özellikle baklagiller tarafından kolaylaştırılır. Hasat edildikten sonra, havadaki nodül bakterileri tarafından fiksasyonu nedeniyle azotla zenginleşen fitomas toprakta kalır. Sürülmüş ve sebze bitkileri (patates, lahana vb.) topraktaki humus içeriğini azaltır, çünkü toprakta az miktarda bitki kalıntısı bırakır ve uygulanan derin toprak işleme sistemi, pulluk tabakasına yoğun bir oksijen kaynağı sağlar ve sonuç olarak, organik maddenin güçlü bir mineralizasyonunu sağlar, yani. onun kaybı.

Toprakları analiz ederken, bireysel fizyolojik mikroorganizma gruplarının sayısı genellikle dikkate alınır. Bu, belirli mikroorganizma grupları için sıvı seçici (seçmeli) besin ortamının farklı toprak süspansiyonu seyreltmeleriyle kirlendiği titre yöntemiyle yapılır. Bir termostatta tutulduktan sonra, istenen mikroorganizma grubunun varlığını gösteren seyreltme derecesini belirledikten sonra, topraktaki temsilcilerinin sayısını basitçe yeniden hesaplayabilirsiniz. Bu sayede toprağın nitrifikasyon, denitrifikasyon, selüloz ayrıştırıcı ve diğer mikroorganizmalar açısından ne kadar zengin olduğunu öğrenirler.

Toprağın türünü ve durumunu karakterize etmek için, yalnızca farklı mikroorganizma gruplarının sayısının endeksleri değil, aynı zamanda kendi türlerinin topraktaki durumunun analizi de önemlidir. Nadir istisnalar dışında, mikroorganizmaların fizyolojik grupları bile çok geniştir. Dış çevre, toprak mikroorganizmalarının tür bileşimini önemli ölçüde değiştirebilir, ancak fizyolojik gruplarının sayısı üzerinde çok az etkiye sahiptir veya hiç etkisi yoktur. Bu nedenle, toprağı analiz ederken, belirli mikroorganizma türlerinin durumunu belirlemeye çalışmak önemlidir.

Toprak mikroorganizmaları arasında, sadece kolayca sindirilebilir organik bileşikleri değil, aynı zamanda humus maddeleri olarak toprağın karakteristik özelliklerini içeren aromatik yapıdaki daha karmaşık maddeleri de özümseyebilen farklı sistematik birimlerin temsilcileri vardır.

Dünyadaki tüm topraklar, genellikle ana kayalar olarak adlandırılan, dünya yüzeyinde ortaya çıkan çok çeşitli kayalardan oluşmuştur. Magmatik ve metamorfik kayaçlar nispeten nadiren yüzeye çıktıklarından, toprak oluşturan kayaçlar çoğunlukla gevşek tortul kayaçlardır.

Bilimsel toprak biliminin kurucusu V.V.Dokuchaev, toprağı bir bitki, hayvan veya mineral kadar farklı, özel bir doğa kütlesi olarak kabul etti. Farklı toprakların farklı koşullar altında oluştuğuna ve zamanla değiştiklerine dikkat çekti. VV Dokuchaev'in tanımına göre, toprağa "gündüz" veya bir dizi faktörün etkisiyle doğal olarak değişen kayaların yüzey horizonları denmelidir. Toprak tipi aşağıdakilere bağlı olarak oluşur: a) ana kaya, b) iklim, c) bitki örtüsü, d) ülkenin rahatlaması ve e) toprak oluşturma sürecinin yaşı.

Toprak biliminin bilimsel temellerini geliştiren V.V.Dokuchaev, canlı organizmaların ve özellikle mikroorganizmaların toprak oluşumundaki muazzam rolüne dikkat çekti.

V.V.Dokuchaev'in yaratıcılık dönemi, çeşitli maddelerin dönüşümünde ve bulaşıcı süreçte mikroorganizmaların büyük önemini gösteren L. Pasteur'un büyük keşiflerinin zamanına denk geldi. Geçen yüzyılın sonunda ve içinde bulunduğumuz yüzyılın başında, mikrobiyoloji alanında toprak bilimi ve tarım için temel öneme sahip bir dizi önemli keşif yapıldı. Özellikle, toprağın çok sayıda farklı mikroorganizma içerdiği bulundu. Bu, mikrobiyolojik faktörün toprağın oluşumu ve yaşamındaki temel rolü hakkında düşünmek için sebep verdi.

Bir başka seçkin toprak bilimcisi olan V.V.Dokuchaev ile eşzamanlı olarak P.A.Kostychev 24, s. 72. "Rusya'nın chernozem bölgesinin toprakları, kökenleri, bileşimi ve özellikleri" (1886) monografında, chernozem sorununda jeolojinin ikincil öneme sahip olduğunu yazdı, çünkü organik madde birikimi üst katmanlarda meydana geliyor Yerkürenin, jeolojik olarak çeşitli ve chernozem, yüksek bitkilerin coğrafyası sorunu ve organik maddeyi ayrıştıran daha düşük bitkilerin fizyolojisi sorunudur. PA Kostychev, bireysel mikroorganizma gruplarının toprak humusunun oluşumundaki rolünü netleştirmek için bir dizi deney yaptı.

Biyolojik bir faktörün Dünya'nın dönüşümündeki ve toprak oluşumu sürecindeki rolünün anlaşılmasına büyük katkı, Akademisyen V.V.Dokuchaev'in öğrencisi V.I. Vernadsky tarafından yapıldı. Yerkabuğunun üst kısmındaki kimyasal elementlerin göçünde organizmaların ana faktör olduğuna inanıyordu. Faaliyetleri sadece organik değil, aynı zamanda toprak ve toprak altı katmanlarının minerallerini de etkiler.

Kayaların toprağa dönüşümünün ilk aşamalarından itibaren, mikroorganizmaların minerallerin ayrışma süreçlerindeki rolü çok açıktır. Üstün bilim adamları V.I.Vernadsky ve B. B. Polynov, bitki aktivitesinin, özellikle alt organizmaların bir sonucu olarak kayaların yıpranmasını düşündüler. Bugüne kadar, bu bakış açısı büyük miktarda deneysel materyal ile doğrulanmıştır.

Genellikle, kayaların ilk yerleşimcileri, altında az miktarda ince toprağın biriktiği tabaka benzeri plakalar oluşturan huysuz likenlerdir. Likenler, kural olarak, spor oluşturmayan saprofit bakterilerle simbiyoz halindedir.

Bir dizi elementle ilgili olarak likenler, akümülatörleri olarak işlev görür. Litofilik bitki örtüsünün altındaki ince toprakta organik madde, fosfor, demir oksit, kalsiyum ve magnezyum miktarı keskin bir şekilde artar.

Ana kayalara yerleşen diğer bitki organizmaları arasında, özellikle mavi-yeşil ve diatomlar olmak üzere mikroskobik alglere dikkat edilmelidir. Alüminosilikatların ayrışmasını hızlandırırlar ve ayrıca genellikle spor oluşturmayan bakterilerle birlikte yaşarlar.

Algler, açık bir şekilde, organik maddelerin ototrofik akümülatörleri olarak önemli bir rol oynarlar ve bunlar olmadan saprofitik mikroorganizmaların güçlü aktivitesi devam edemez. İkincisi, minerallerin yıpranmasına neden olan çeşitli bileşikler üretir. Birçok mavi-yeşil alg, nitrojen sabitleyicidir ve yok edilen kayayı bu elementle zenginleştirir.

Ayrışma sürecindeki ana rol muhtemelen çeşitli mikroorganizmalar tarafından üretilen karbon dioksit, mineral ve organik asitler tarafından oynanır. Bazı keto asitlerin güçlü bir çözücü etkisi olduğuna dair göstergeler vardır. Humus bileşiklerinin ayrışmasına katılım olasılığı hariç değildir.

Birçok bakterinin, mikroorganizmaların kaya ile yakın temasını kolaylaştıran mukus oluşturduğuna dikkat edilmelidir. İkincisinin yok edilmesi, hem mikroorganizmaların atık ürünlerinin etkisi altında hem de mukus maddesi ile minerallerin kristal kafeslerini oluşturan kimyasal elementler arasında karmaşık bileşiklerin oluşumunun bir sonucu olarak meydana gelir. Doğada kayaların ayrışması, iki karşıt sürecin birliği olarak düşünülmelidir - birincil minerallerin çürümesi ve ikincil minerallerin ortaya çıkması. Mikrobiyal metabolitler birbirleriyle etkileşime girdiğinde yeni mineraller ortaya çıkabilir.

...

benzer belgeler

Ekolojik koşullar, toprak oluşumunun bölgesel ve bölge içi faktörlerinin incelenmesi. Toprak profillerinin yapısının özellikleri, granülometrik bileşim, toprakların fizikokimyasal ve su-fiziksel özellikleri, agroekolojik toprak türlerinin oluşumu.

dönem ödevi eklendi 09/14/2011


Toprağın morfolojik elemanlarının ve özelliklerinin karakterizasyonu. Toprak profil yapısı türleri. Genetik toprak ufuklarını belirtmek için bir semboller sistemi. Kimyasal bileşimin toprak rengine etkisi. Toprak neoplazmaları ve kapanımlarının sınıflandırılması.

özet eklendi 22/12/2013


Doğal koşullar ve toprak oluşum faktörleri. Ana toprak türlerinin ve morfolojik özelliklerinin sistematik bir listesi. Toprakların su-fiziksel özellikleri, granülometrik, agrega ve kimyasal bileşimi, kütle yoğunluğu. Toprak koruma yöntemleri.

dönem ödevi, eklendi 02/07/2010


Toprak türlerinde azot bağlayıcıların fizyolojik durumu, adaptasyon yeteneklerinin değerlendirilmesi. Nizhny Novgorod bölgesi bölgelerinde alınan toprak örneklerinin analizi. Azotobacter cinsinin suşlarının kültürel ve fizyolojik özelliklerine göre tanımlanması.

tez, 15.02.2014 eklendi


Toprak oluşumunun faktörleri ve süreçleri, araştırma konusu toprak örtüsünün yapısı, ana toprak türleri. Toprak konturlarının detaylı özellikleri, çalışma alanındaki oranları. Toprak verimliliğinin değerlendirilmesi ve silvikültürel önemi.

dönem ödevi, eklendi 11/12/2010


Doğal topraklarda öbakteriler, aktinomisetler ve mantarlar tarafından Ophiobolus hiflerinin popülasyonu. Bazı özellikle üretken mantarların diğer mantarlara göre antibiyotik aktivitesi. Toprakta yaşayan böceklerin enfeksiyonu, topraktaki bakteri bileşimi.

özet, eklendi 07/03/2011


Toprak oluşumunun doğal koşulları: iklim, kabartma, ana kayalar, bitki örtüsü, hidroloji ve hidrografi. Toprak verimliliğini artırmak için önlemler, kullanımları için öneriler. Tarımsal-endüstriyel gruplama ve toprak değerlendirmesi.

dönem ödevi eklendi 22/06/2013


Kayaların, iklimin, kabartmanın, bitki örtüsünün toprak oluşumuna etkisi. Granülometrik bileşim, fiziksel özellikler, ekilebilir toprakların su rejimi. Toprak-ekolojik indeksin belirlenmesi. Tarım gruplarında toprak verimliliğini artırmaya yönelik temel faaliyetler.

dönem ödevi, 05/05/2012 eklendi


Tuzlu toprakların özellikleri, oluşumları. Topraklarda tuz birikimi için koşullar. Bitki örtüsü yoğunluğu. Kolayca çözünür tuzların kaynakları. Tuzlu toprakların yayılması. Tuzlu toprakların taksonomide ifadesi, tanısal ufuklar.

özet, 30/03/2014 eklendi


Tarımsal ürünlerin toprak çözeltilerinin bileşimi ve dinamikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Gri orman topraklarının dağılımı, oluşum özellikleri, teşhis, özellikleri, sınıflandırılması, kullanımı. Toprak organik maddesinin içeriği ve bileşimi.