Enzymatisk aktivitet av jordsmonn er en av indikatorene på den potensielle biologiske aktiviteten til jordsmonn, som karakteriserer systemets potensielle evne til å opprettholde homeostase.
En viss "pool" av enzymer akkumuleres i jorda, hvis kvalitative og kvantitative sammensetning er karakteristisk for en gitt jordtype.
Arten av virkningen av petroleumshydrokarboner på jordenzymer bestemmes først og fremst av den kjemiske strukturen til hydrokarboner. Den mektigste
356 Del I. Eksempler på anvendelse av VAS-bioteknologi i vitenskap og produksjon
Våre hemmere er aromatiske forbindelser, hvis negative effekt manifesterer seg på alle redoks- og hydrolytiske enzymer. n-Paraffin og cyklopafinfraksjoner har tvert imot en hovedsakelig aktiverende effekt, spesielt i lave konsentrasjoner. En annen faktor som bestemmer arten av virkningen av oljeforurensning er egenskapene til selve jorda og fremfor alt dens naturlige bufferkapasitet. Jord med høy bufferkapasitet reagerer mindre skarpt på forurensning.
Oljeforurensning påvirker enzymatisk aktivitet i hele jordprofilen. Når jord er forurenset med olje, forstyrres utvekslingen av grunnleggende organiske elementer i jorda: karbon, nitrogen, fosfor. Dette er først og fremst bevist ved endringer i aktiviteten til enzymkomplekser involvert i sirkulasjonen deres.
Aktiviteten til noen enzymer: katalase, urease, nitritt og nitratreduktase, amylase kan brukes som indikatorer på jordforurensning med olje, siden graden av endring i aktiviteten til disse enzymene er direkte proporsjonal med dosen av forurensningen og tiden det forblir i jorda. I tillegg gir bestemmelse av aktiviteten til de studerte enzymene ikke metodologiske vanskeligheter og kan brukes mye for å karakterisere jordsmonn forurenset med petroleumshydrokarboner.
Redoksenzymer. Det er kjent at nedbrytningen av petroleumshydrokarboner i jorda er assosiert med redoksprosesser som skjer med deltakelse av ulike enzymer. De viktigste og mest utbredte oljenedbryterne i jordmikroorganismer er enzymene dehydrogenase og katalase. Nivået på deres aktivitet i jorda er et visst kriterium for jordens tilstand i forhold til dens selvrensende evne fra petroleumsingredienser: dehydrogenase er direkte involvert i nedbrytningen av hydrokarboner, og høyaktivt oksygen dannes med deltakelse av katalase gir tilgjengelig oksygen til mikroorganismer som er involvert i prosessene med hydrokarbonnedbrytning.
Som et resultat av forsøk utført av N.A. Kireeva, ble det funnet at 3 dager etter oljeforurensning, reduseres aktiviteten til redoksenzymer i jorda merkbart sammenlignet med kontrolljorda. Disse endringene vedvarer et år etter forurensning. Et år etter starten av eksperimentene øker imidlertid aktiviteten til redoksenzymer noe, forskjellene mellom aktiviteten til katalase og dehydrogenase i jorda til kontrollen og lett forurensede varianter avtar merkbart, noe som indikerer jordøkosystemets evne til å gjenopprette biologisk aktivitet til det opprinnelige nivået innen et år med mild forurensning.
Nitrogenmetabolisme enzymer. Hydrolytiske og redoksenzymsystemer finnes i jorda, og utfører sekvensiell transformasjon av nitrogenholdige organiske stoffer gjennom mellomstadier til mineralnitratformen, og omvendt, reduserer nitratnitrogen til ammoniakk.
Urease, et enzym hvis virkning er assosiert med prosessene med hydrolyse og omdannelse av ureanitrogen til en tilgjengelig form, er det mest studerte. I oljeforurenset jord øker ureaseaktiviteten i både felt- og laboratorieforsøk i alle jordarter som vurderes. Endringen i aktiviteten til dette enzymet er i full overensstemmelse med økningen i antall heterotrofe mikroorganismer, økningen i innholdet av ammoniakkformer av nitrogen og totalt nitrogen i forurenset jord. Aktiviteten til andre hydrolytiske enzymer av nitrogenmetabolisme - protease, asparaginase, glutaminase - avtar under påvirkning av oljeforurensning.
En stor rolle i nitrogenmetabolismen i jorda tilhører redoksenzymer: nitratreduktase, nitrittreduktase og hydroksylaminreduktase, som under anaerobe forhold er involvert i reduksjonen av oksiderte former for nitrogen til ammoniakk. Jordforurensning med olje har en tvetydig effekt på disse enzymene. Aktiviteten til nitratreduktase og nitrittreduktase avtar, og aktiviteten til hydroksylaminreduktase øker.
Aktiviteten til urease, nitritt og nitratreduktase kan brukes som en av de diagnostiske indikatorene på jordforurensning med olje, siden disse enzymene for det første er mindre utsatt for miljøfaktorer, og for det andre er det en klar avhengighet av deres aktivitet på grad av jordforurensning.
Aktiviteten til hydrolytiske enzymer involvert i karbonsyklusen. Hovedrollen i karbonsyklusen i jordsmonn tilhører karbohydraser, som bryter ned karbohydrater av ulik natur og opprinnelse.
Umiddelbart etter forurensning av mørkegrå skogsjord ble det ikke funnet signifikante forskjeller mellom invertaseaktiviteten til jord av forurensede og uforurensede varianter. Økningen i aktivitet etter ett år i prøver med svake og middels forurensningsdoser skyldes trolig intensiv nedbryting av døde planterester. En høy oljekonsentrasjon, som i større grad enn lav og middels konsentrasjon fører til dannelse av anaerobiose, skaper begrensende betingelser for utvikling
aerobe cellulose-nedbrytende mikroorganismer med rikelig med substrat. Dette kan forklare den observerte reduksjonen i invertaseaktivitet i denne varianten. Aktiviteten til cellulase og amylase avtar når de utsettes for olje.
Betraktning av funksjonen til bare tre hovedenzymer i karbohydratmetabolismen når petroleumshydrokarboner kommer inn i jorda indikerer derfor dyptgripende endringer som skjer i jorda. Prosessene med nedbrytning av planterester bremses, noe som resulterer i en endring i omdannelsen av organiske forbindelser mot forringelse. Det er en klar avhengighet av aktiviteten til karbohydraser av graden av jordforurensning med olje.
Fosfohydrolaser. I jord presenteres fosfor i form av uorganiske og organiske forbindelser. Utilgjengelige former for fosfor absorberes av planter på grunn av aktiviteten til fosfohydrolaser, som fjerner fosfor fra organiske forbindelser. Forurensning av grå skogsjord med olje reduserer fosfataseaktiviteten. Årsaken til denne nedgangen i fosfataseaktivitet kan enten være omhyllingen av jordpartikler i olje, som hindrer tilførsel av substrat, eller den hemmende effekten av tungmetaller, hvis konsentrasjon øker i oljeforurenset jord. Den observerte nedgangen i fosfataseaktivitet er en av årsakene til nedgangen i innholdet av tilgjengelig fosfor i oljeforurenset jord. Et år etter forurensning holder fosfataseaktiviteten seg på et lavt nivå, og innholdet av tilgjengelig fosfor avtar med økende oljedose.
Petroleumshydrokarboner hemmer aktiviteten til DNase, RNase og ATPase.
Penetrasjon av olje i jorda fører således til en forstyrrelse av fosforregimet i jorda, en reduksjon i innholdet av mobile fosfater og inaktivering av fosfohydrolaser. Som et resultat forringes fosfornæringen til planter og deres tilførsel av tilgjengelige former for fosfor.
Invertase - katalyserer reaksjonene av den hydrolytiske nedbrytningen av sukrose til ekvimolare mengder glukose og fruktose, påvirker også andre karbohydrater med dannelse av fruktosemolekyler - et energiprodukt for livet til mikroorganismer, katalyserer fruktosetransferasereaksjoner. Studier av mange forfattere har vist at invertaseaktivitet bedre enn andre enzymer gjenspeiler nivået av fruktbarhet og biologisk aktivitet til jordsmonn.
Analyser av invertase etter 1 år indikerer en ytterligere reduksjon i den i alle prøver med 2-3 ganger avhengig av jordtypen, noe som tilsynelatende forklares av uttømmingen av jorda av karbonholdige forbindelser.
Fra klassen av hydrolaser er aktiviteten til invertase, som hydrolyserer sukrose til glukose og fruktose, og urease, som katalyserer hydrolyse av urea, blitt studert. Aktiviteten til disse enzymene i jorda er svært lav, men når torv tilsettes øker den proporsjonalt med dosene og avhenger lite av mengden mineralgjødsel. Det skal bemerkes at bruken av den høyeste dosen (NPKT, så vel som CaCOe) ikke har noen fordeler i forhold til mindre doser gjødsel for å stimulere aktiviteten til både hydrolaser og oksidoreduktaser.
For ruten flyplass - landsby. Kangalassa, ingen omvendt sammenheng ble funnet mellom aktiviteten til urease, invertase og protease og blyinnhold. Dette indikerer fravær av en hemmende effekt av bly ved en dose som ikke overstiger MPC. Det er en parallell økning i aktiviteten til alle enzymer og bly med avstand fra kilden til forurensning, som i i dette tilfellet forklares med en økning i jord humusinnhold. Det er kjent at jord med høyt humusinnhold akkumulerer HM i større grad og er preget av økt FA.[...]
Forbindelser av denne gruppen hemmer veksten av nye skudd, reduserer midlertidig invertaseaktivitet i sukkerroer og undertrykker klorofyllbiosyntesen. Likevel er deres primære effekt å undertrykke biosyntesen av aromatiske aminosyrer. Forbindelser som N-fosfonmetylglysin undertrykker denne syntesen ved å virke på omdannelsesstedene for dehydrokinsyre og prefensyre.
Tilsynelatende skjer dannelsen av sukrose i parenkymcellene i floemet, hvorfra det kommer inn i silrørene, som er blottet for enzymer som bryter ned sukrose (invertase), som bestemmer sikkerheten til denne forbindelsen gjennom hele transportveien. [...]
Arbeidet som er utført lar oss konkludere med at akkumulering av mobile former for bly og nikkel i doser som overstiger MPC fører til en reduksjon i enzymaktivitet i jord. En reduksjon i aktiviteten til protease, urease og invertase i jord forårsaker en tilsvarende hemming av prosessene for hydrolyse av proteiner, urea og oligosakkarider, som generelt fører til en reduksjon i den biologiske aktiviteten til jord. Endringer i fysisk aktivitet er en lovende diagnostisk metode økologisk tilstand jord Av enzymene vi undersøkte, har urease de høyeste diagnostiske egenskapene.[...]
Jordens tilstand ble vurdert ved to bioindikasjonsmetoder: ved den enzymatiske aktiviteten til jordsmonnet og jordsmonnets mutasjonseffekt på testobjektet. I byjord ble aktiviteten til tre enzymer bestemt - invertase, katalase og urease (Khaziev, 1990), hvorav den mest variable var aktiviteten til urease. Av denne grunn ble indikatorene for dette spesielle enzymet valgt for den integrerte vurderingen, hvis aktivitet i stor grad var avhengig av konsentrasjonen av et bredt spekter av forurensninger i jorda.[...]
Histokjemiske analyser gjorde det mulig å fastslå fellesheten til det oksidative regimet til pollen og pollenrør i forskjellige representanter for angiospermer. Det er fastslått at de mest intense biokjemiske prosessene skjer på tuppen av pollenrøret.[...]
En annen gruppe stemningsfulle endringer er assosiert med aktivering av energiprosesser som er nødvendige for implementeringen av det morfogenetiske programmet for reproduktiv utvikling.[...]
Når store mengder HCBD introduseres i både flytende og granulær form, forsvinner ikke hemmingen av utviklingen av visse grupper av mikroorganismer selv etter halvannet år etter desinfisering. Aktiviteten til jordenzymer (katalase og invertase) på dette tidspunktet er, ifølge disse eksperimentelle variantene, 70-80 % av aktiviteten til enzymer i kontrollvarianten 5 måneder etter introduksjonen av store mengder HCBD (flytende og granulært). , synker innholdet av nitrater i jorda, noe som indikerer hemming av nitrifikasjonsprosessen.[...]
Jordsmonnets jordbrukskjemiske egenskaper ble bestemt ved allment aksepterte metoder, pH i vann og saltekstrakter - potensiometrisk, karboninnhold - ved Tyurins metode, mobilt nitrogen - ifølge Bashkin og Kudeyarov, mobilt fosfor - ifølge Chirikov, enzymatisk aktivitet av jord (invertase, urease og katalase) - ifølge Khaziev.[ ...]
Mange representanter for strålende sopp har et amylaseenzym, med hvilket organismer bryter ned stivelse med varierende intensitet, avhengig av type avling. Noen kulturer bryter ned stivelse til dekstriner, andre til sukker. Noen actinomycetes inneholder enzymet invertase, som bryter ned sukrose til lett fordøyelige sukkerarter - glukose og fruktose. Det har blitt lagt merke til at proaktinomyceter kan metabolisere sukrose uten nedbrytning.[...]
Slike nivåer av forurensning gjenspeiles også i innholdet av mobile former for tungmetallforbindelser tilgjengelig for planter. Antallet deres økte også med 1,5-2 og til og med 5 ganger. Disse endringene påvirket jordbiota, generelle jordegenskaper og jords fruktbarhet. Spesielt ble aktiviteten til jordenzymer kraftig redusert: invertase, fosfatase, urease, katalase; CO2-produksjonen gikk ned ca. 2 ganger. Enzymaktivitet er en god integrert indikator på miljøsituasjonen i jord-plantesystemet. På forurenset jord har også utbyttet av ulike avlinger gått kraftig ned. Dermed sank tomatavlingen (c/ha) i gjennomsnitt fra 118,4 til 67,2; agurker - fra 68,3 til 34,2; kål - fra 445,7 til 209,0; poteter - fra 151,8 til 101,3; epler - fra 72,4 til 32,6 og fersken - fra 123,6 til 60,6.[...]
Blant tundrajordene i flomsletten øker potensialet for biokjemisk aktivitet fra jordsmonnet i elveflomsletten til de sentrale og nærliggende terrassene. I sin tur er enzymatisk aktivitet i organisk flommarksjord høyere enn i mineraljord. I humushorisonten (0-13 cm) av de studerte jordsmonnet er det en ganske høy aktivitet av urease, invertase, fosfatase og dehydrogenase - enzymer involvert i metabolske prosesser av nitrogen, karbohydrater, fosfor og redoks.[...]
Fosfataseaktiviteten er lav, og i de fleste tilfeller er det ingen fosfataseaktivitet, som er assosiert med et svært lavt innhold av mobilt fosfor på bakgrunn av et relativt høyt innhold av dets bulkformer i humus-torvhorisonter. I motsetning til enzymer involvert i metabolske prosesser av nitrogen og fosfor, viser enzymer av hydrokarbonmetabolisme (invertase) sin aktivitet opp til supra-permafrost-horisonter, som bestemmes av humusinnholdet i profilen.
Endringen i jordens enzymatiske aktivitet i løpet av de fire årene av eksperimentet er vist i tabell. 6.8. Som det fremgår av de oppnådde resultatene, ble aktiviteten til urease og fosfatase redusert, men hovedmønstrene - høyere aktivitet i varianter uten bruk av EPS ved påføring av torv og mineralgjødsel og fravær av enzymatisk aktivitet i kontrollvarianter - består. Samtidig øker aktiviteten til invertase, som spiller en viktig rolle i karbonsyklusen i biogeocenosen, det fjerde året i nesten alle eksperimentelle varianter, inkludert med tillegg av PPS, som også bekrefter intensiteten av mineraliseringsprosessene av torv og universiteter.[... ]
En veldig lovende metode for å rense vann fra alle slags forurensninger, spesielt syntetiske, er bruken av immobiliserte (fikserte, uløselige) enzymer - "andre generasjons enzymer". Ideen om å fikse enzymer på en vannuløselig bærer og bruke slike kraftige katalysatorer i teknologiske prosesser og medisin oppsto for lenge siden. Tilbake i 1916 ble invertase adsorbert på aktivert karbon i ferskt isolert aluminiumhydroksid. Siden 1951 har proteinkonjugering med cellulose blitt brukt til å fraksjonere antistoffer og isolere antigener. Inntil nylig var det bare én metode for å fikse enzymer - vanlig fysisk adsorpsjon. Imidlertid er adsorpsjonskapasiteten til kjente materialer for proteiner klart utilstrekkelig, og adhesjonskreftene er små, og brudd på bindingen mellom enzymet og overflaten av adsorbenten kan oppstå ved de minste endringer i prosessforholdene. Derfor har denne metoden for immobilisering ikke funnet bred anvendelse, men siden den er enkel og tilsynelatende kan bidra til å klargjøre virkningsmekanismen til enzymer i levende systemer, slam og jord, og i noen tilfeller brukes i praksis, er noen forskere. studerer adsorpsjon av enzymer, søker etter nye, effektive medier osv.[...]
Med tanke på de uttalte og langvarige fysiologiske endringene i vekst og utvikling forårsaket av etylen, virker det ikke overraskende at endringer også skjer i RNA- og proteinsyntese og i enzymaktivitet. Muligheten for en direkte effekt av etylen på aktiviteten til ulike enzymer, som glukosidase, a-amylase, invertase og peroksidase, ble gjentatte ganger testet, men negative resultater ble oppnådd. Syntesen av en rekke enzymer øker tydelig. Peroksidase er et av enzymene som syntetiseres relativt raskt etter eksponering for etylen. I sitrusfrukter forbedres syntesen av fenyl-alanin ammoniakklyase, og CO2 og transkripsjonshemmere blokkerer denne prosessen. Ved separering av vev forårsaker etylen dannelsen av cellulase. Sammenhengen mellom denne effekten og stimuleringen av separasjonsprosessen er åpenbar. Riktignok skjer akselerert separasjon allerede før økningen i cellulasesyntese, men dette er sannsynligvis forklart av det faktum at etylen også forårsaker frigjøring av cellulase fra den bundne formen og dens sekresjon inn i de intercellulære rom. Frigjøringen av amylase fra byggaleuronceller akselereres også av virkningen av etylen. De raske effektene av etylen, for eksempel undertrykkelse av celleforlengelse, som vises etter 5 minutter, er assosiert med effekter på membraner snarere enn med endringer i proteinsyntese.[...]
Som kjent er en av årsakene til toksisiteten til jordsmonnet deres saltholdighet. Brukte borevæsker og borekaks inneholder i noen tilfeller en betydelig mengde mineralsalter som er skadelige for jord. Derfor er det av interesse å identifisere påvirkningen av denne faktoren på den biologiske produktiviteten til jordsmonn. Forskningsresultater indikerer at mineralforbindelser i mengder større enn 0 8-4,0 kt/m2 jord reduserer invertaseaktiviteten kraftig, og i mengder på mer enn 1,5-1,6 kg/m2 jord begynner å påvirke avkastningen av dyrket mark betydelig avlinger.[...]
Honning er et høykaloriprodukt. Naturlig honning er et søtt, tyktflytende og aromatisk stoff produsert av bier fra plantenektar, samt fra honningdugg eller honningdugg. Honning kan se ut som en krystallisert masse. Verdien av honning ligger i at den har bakteriedrepende egenskaper. Derfor er honning ikke bare verdifullt produkt ernæring, men også et middel. Hovedkomponentene i blomsterhonning er frukt- og druesukker, hvorav den inneholder omtrent 75%. Kaloriinnholdet i honning er over 3 tusen kalorier. Den inneholder enzymer: diastase (eller amylase), invertase, katalase, lipase.[...]
Studiene ble utført i dalen til de nedre delene av Sysola-elven (Komi-republikken, midtre taiga-undersone). Biokjemiske parametere for jordsmonn ble preget av aktivitetsnivået til oksidoreduktaser (katalase), hydrolaser (invertase) og frigjøring av CO2 fra jordoverflaten. I løpet av alle prøvetakingsperioder ble maksimalverdiene for katalytisk aktivitet notert i skogkullet i Adl-jorden (4,2-8,6 ml O2/g jord), den tørreste i den studerte jordserien. Imidlertid var jord Al ledende når det gjelder invertasenivåer i alle prøvetakingsperioder (11,9-37,8 mg glukose/g jord i AO-horisonten). I samme jord ble det notert et maksimum i CO2-utslipp i juli (0,60±0,19) kg/ha-time. Ved å bruke den integrerte BAP-indikatoren, som tar hensyn til alle parametere for biologisk aktivitet, er det vist at de mest aktive biologiske prosessene under alle prøvetakingsperioder skjer i Al-jorden, som inntar en mellomposisjon i det hydrotermiske regimet mellom Adl- og Alb-jorda. .[...]
Destabilisering av nitrifikasjonsprosessen forstyrrer inntreden av nitrater i den biologiske syklusen, hvor mengden bestemmer responsen på endringer i miljøet til denitrifierkomplekset. Enzymsystemer av denitrifiers reduserer hastigheten full bedring, mindre involverende lystgass i sluttfasen, hvis implementering krever betydelige energikostnader. Som et resultat nådde innholdet av lystgass i atmosfæren over bakken i eroderte økosystemer 79 - 83 % (Kosinova et al., 1993). Fremmedgjøringen av noe organisk materiale fra chernozems under påvirkning av erosjon gjenspeiles i påfylling av nitrogenfondet under foto- og heterotrofisk nitrogenfiksering: aerob og anaerob. Ved de første stadiene av erosjon undertrykkes nøyaktig anaerob nitrogenfiksering i et raskt tempo på grunn av parametrene til den labile delen av organisk materiale (Khaziev, Bagautdinov, 1987). Aktiviteten til enzymene invertase og katalase i sterkt bortvaskede chernozemer sank med mer enn 50 % sammenlignet med uvaskede. I grå skogjord, ettersom erosjonen øker, avtar invertaseaktiviteten kraftigst. Hvis det i svakt erodert jord er en gradvis dempning av aktiviteten med dybden, er invertaseaktiviteten svært liten eller ikke oppdaget i undergrunnlaget i sterkt erodert jord. Sistnevnte er assosiert med fremveksten av illuviale horisonter med ekstremt lav enzymaktivitet på dagoverflaten. Det var ingen klar avhengighet av aktiviteten til fosfatase og spesielt katalase av graden av jorderosjon (Lichko, 1998).[...]
De primære stoffene i lav er generelt de samme som i andre planter. Hyfemembranene i lav thallus består hovedsakelig av karbohydrater Kitin (C30 H60 K4 019) finnes ofte i hyfer. En karakteristisk komponent av hyfer er polysakkaridet lichenin (C6H10O6)n, kalt lavstivelse. En mindre vanlig isomer av lichenin, isolikenin, finnes, i tillegg til hyfemembraner, i protoplasten. Av de høymolekylære polysakkaridene i lav, spesielt i membranene til hyfer, finnes hemicelluloser, som åpenbart er reservekarbohydrater. I de intercellulære rommene til noen lav ble det funnet pektinstoffer, som absorberer store mengder vann, sveller og slimer thallus. Mange enzymer finnes også i lav - invertase, amylase, katalase, urease, zymase, lichenase, inkludert ekstracellulære. Av de nitrogenholdige stoffene ble det funnet mange aminosyrer i lavens hyfer – alanin, asparaginsyre, glutaminsyre, lysin, valin, tyrosin, tryptofan osv. Phycobiont produserer vitaminer i lav, men nesten alltid i små mengder. [...]
Under forsøkene ble det funnet at halvflytende og fast boreavfall har en ekstremt negativ effekt på den biologiske produktiviteten til jordsmonn. Det er kjent at den største Negativ påvirkning har olje og petroleumsprodukter i avfallet. Disse forurensningene reduserer aktiviteten til redoks og hydrolytiske enzymer betydelig, noe som fører til undertrykkelse av mikrobiologisk aktivitet i jorda. Denne effekten er uttalt for avfall som inneholder mer enn 4-5 % olje og petroleumsprodukter. Med et lavere innhold av denne forurensningen er effekten av å redusere den biologiske produktiviteten til jordtypene som vurderes typisk for en periode fra 3 til 6 måneder, og deretter er det en økt spredning av nitrogenfikserende, denitrifiserende og sulfatreduserende bakterier. , som bruker olje og dens derivater som en kilde til karbon og energi, i Som et resultat skjer gradvis oksidasjon og mineralisering av olje. Samtidig reduseres naturlig avling og invertaseaktivitet. Når avfallet inneholder mer enn 5 % olje og petroleumsprodukter, observeres ikke synlig aktivitet av hydrokarbonoksiderende bakteriemikroflora selv etter 1 år. Dette nivået av avfallsforurensning er kritisk, og krever derfor bruk av spesielle agrotekniske og agrokjemiske teknikker som stimulerer den biologiske produktiviteten til jord (påføring av gjødsel som inneholder nitrogen, fosfor og kalium; intensiv lufting av oljeforurensningssonen; såing av spesialgress som øke aktiviteten til hydrokarbon-fordøyende bakteriell mikroflora).[ ...]
Å studere mekanismen og arten av påvirkningen av halvflytende (brukte borevæsker) og fast (borekaks) boreavfall, dvs. de avfallstypene som fylles med mineraljord i slamgroper under deponeringen, ble utført vegetasjonsfelt- og feltstudier av jords biologiske produktivitet og utvikling på dette grunnlaget av et sett med agrotekniske tiltak for restaurering av forurensede landområder. . Forsøkene ble utført i henhold til standardmetoder. Vi eksperimenterte med boreavfall av ulik grad av forurensning med olje og petroleumsprodukter (OP), organisk karbon (kjemisk oksygenbehovsindikator - COD) og mineralsalter (kalsinert restindikator - PO), som ble tilsatt jorda i en 1: 1 forhold. Området og nivået av forurenset avfall er som følger: for NG1 - 1,0-12,0 %; i henhold til COD - 20,0 - 60,0 kg/m3; i henhold til programvare (beregnet per arealenhet av jord) - 0,4-1,6 kg/m2 jord. Tre typer jord ble brukt i studiene, d.v.s. de vanligste jordtypene som det bores på i områder med aktiv landbruksbruk av land. Integrerte indikatorer på den biologiske produktiviteten til jordsmonn var utbyttet av standard bygg av sorten "Courier" og aktiviteten til invertase, som ble bestemt ved hjelp av en velkjent metode.[...]
Men til tross for det nære forholdet som eksisterer mellom lav og substratet de setter seg på, er det fortsatt ikke kjent med sikkerhet om lav bruker substratet kun som et festested eller de trekker ut noen næringsstoffer som er nødvendige for livet. På den ene siden lavens evne til å vokse på substrater som er dårlige næringsstoffer, gir grunn til å tro at de bruker underlaget kun som et festested. Men på den annen side, den selektive toleransen som utvises av lav under bosetting, den strenge avgrensningen av de fleste av dem til et spesifikt substrat, avhengigheten av artssammensetningen av lavvegetasjonen ikke bare av fysisk, men også av kjemiske egenskaper substrat antyder ufrivillig at lav bruker substratet som en ekstra ernæringskilde. Dette bekreftes av biokjemiske studier utført de siste årene. For eksempel viste det seg at samme type lav som vokser på ulike treslag kan ha ulik sammensetning av lavstoffer. Enda mer åpenbare bevis er oppdagelsen av ekstracellulære enzymer i lav som slippes ut i det ytre miljø. Ekstracellulære enzymer, som invertase, amylase, cellulase og mange andre, er ganske bredt representert i lav og har ganske høy aktivitet. Dessuten, som det viste seg, er de mest aktive i den nedre delen av thallus, med hvilken laven er festet til underlaget. Dette indikerer muligheten for aktiv påvirkning av lav thallus på substratet for å trekke ut ytterligere næringsstoffer fra det.
Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor
Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.
postet på http://www.allbest.ru/
Introduksjon
1. Litteraturgjennomgang
1.1 Generell forståelse av jordenzymer
1.2 Enzymatisk aktivitet av jordsmonn
1.3 Metodiske tilnærminger for å bestemme den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn
1.3.1 Tildeling av forsøksareal
1.3.2 Funksjoner ved valg og klargjøring av jordprøver for analyse
1.4 Påvirkningen av ulike faktorer (temperatur, vannregime, prøvetakingssesong) på den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn
1.5 Endring i samfunn av mikroorganismer i jordsmonn
1.6 Metoder for å studere aktiviteten til jordenzymer
Konklusjon
Liste over kilder som er brukt
Introduksjon
Under forhold med økt menneskeskapt belastning på planetens biosfære, er jordsmonnet, som er et element i det naturlige systemet og er i dynamisk likevekt med alle andre komponenter, gjenstand for nedbrytningsprosesser. Strømmer av stoffer som kommer inn i jorda som et resultat av menneskeskapte aktiviteter er inkludert i naturlige sykluser, og forstyrrer den normale funksjonen til jordbiotaen, og som en konsekvens av hele jordsystemet. Blant de ulike biologiske kriteriene for å vurdere den menneskeskapte påvirkningen på jord, er de mest operative og lovende biokjemiske indikatorene, som gir informasjon om dynamikken til de viktigste enzymatiske prosessene i jorda: syntese og nedbrytning av organisk materiale, nitrifikasjon og andre prosesser. .
Tilgjengelig informasjon om enzymatisk aktivitet forskjellige typer jordsmonn er foreløpig utilstrekkelig og krever videre studier. Dette gjør studiet av problemstillingene som tas opp i dette arbeidet svært relevant i teoretisk og praktisk henseende.
Studieobjekt: aktiviteten til jordenzymer.
Mål kursarbeid: Studie av jordenzymer og enzymatisk aktivitet av jord.
I samsvar med formålet med studien ble følgende satt: oppgaver:
1. Gi en generell idé om jordenzymer og enzymatisk aktivitet til jord.
2. Vurder metodiske tilnærminger for å bestemme den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn.
3. Bestem påvirkning av ulike naturlige faktorer på den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn
4. Studer spørsmålet om tilstedeværelse og endring av samfunn av mikroorganismer i jordsmonn
5. Liste opp og karakterisere metoder for å studere aktiviteten til jordenzymer.
1 . Litteraturanmeldelse
1.1 Generell forståelse av jordenzymer
Det er vanskelig å forestille seg at enzymer, høyt organiserte proteinmolekyler, kan dannes i jorda utenfor en levende organisme. Det er kjent at jord har en viss enzymatisk aktivitet.
Enzymer er katalysatorer for kjemiske reaksjoner av proteinnatur, karakterisert ved spesifikk virkning i forhold til katalyse av visse kjemiske reaksjoner.
Enzymer er produkter av biosyntese av levende jordorganismer: treaktige og urteaktige planter, moser, lav, alger, sopp, mikroorganismer, protozoer, insekter, virvelløse dyr og virveldyr, som er representert i naturen av visse aggregater - biocenoser.
Biosyntesen av enzymer i levende organismer utføres på grunn av genetiske faktorer som er ansvarlige for den arvelige overføringen av typen metabolisme og dens adaptive variasjon. Enzymer er arbeidsapparatet gjennom hvilken virkningen av gener realiseres. De katalyserer tusenvis av kjemiske reaksjoner i organismer, som til slutt utgjør cellulær metabolisme. Takket være enzymer skjer kjemiske reaksjoner i kroppen i høy hastighet.
Til dags dato, av to tusen kjente enzymer, har mer enn 150 blitt oppnådd i krystallinsk form. Enzymer er delt inn i seks klasser:
1. Oksyreduktaser - katalyserer redoksreaksjoner.
2. Transferaser - katalyserer reaksjoner av intermolekylær overføring av ulike kjemiske grupper og rester.
3. Hydrolaser - katalyserer reaksjoner av hydrolytisk spaltning av intramolekylære bindinger.
4. Lyaser - katalyserende reaksjoner ved addisjon av grupper ved dobbeltbindinger og omvendte reaksjoner av abstraksjon av slike grupper.
5. Isomeraser - katalyserer isomeriseringsreaksjoner.
6. Ligaser - katalyserer kjemiske reaksjoner med dannelse av bindinger på grunn av ATP (adenosintrifosforsyre).
Når levende organismer dør og råtner, blir noen av enzymene deres ødelagt, og noen, som kommer inn i jorda, beholder sin aktivitet og katalyserer mange jordkjemiske reaksjoner, deltar i prosessene med jorddannelse og i dannelsen av en kvalitativ egenskap ved jordsmonn - fruktbarhet .
I forskjellige typer jord under visse biocenoser har deres egne enzymatiske komplekser dannet seg, forskjellig i aktiviteten til biokatalytiske reaksjoner.
Et viktig trekk ved jordenzymatiske komplekser er den ordnede virkningen av de eksisterende enzymgruppene. Det manifesterer seg i det faktum at den samtidige virkningen av en rekke enzymer som representerer forskjellige grupper er sikret. Enzymer forhindrer akkumulering av overskudd av eventuelle forbindelser i jorda. De overskytende akkumulerte mobile enkle forbindelsene (for eksempel NH 3) bindes midlertidig på en eller annen måte og sendes inn i sykluser som kulminerer i dannelsen av mer komplekse forbindelser. Enzymatiske komplekser kan tenkes som en slags selvregulerende systemer. I dette spilles hovedrollen av mikroorganismer og planter, som stadig fyller på jordenzymer, siden mange av dem er kortvarige.
Antallet enzymer bedømmes indirekte av deres aktivitet over tid, som avhenger av den kjemiske naturen til de reagerende stoffene (substrat, enzym) og av interaksjonsforholdene (konsentrasjon av komponenter, pH, temperatur, sammensetning av mediet, virkningen av aktivatorer, inhibitorer, etc.).
Enzymer som tilhører klassene hydrolaser og oksidoreduktaser er involvert i hovedprosessene for jordfukting, derfor er deres aktivitet en betydelig indikator på jordfruktbarhet. La oss derfor kort dvele ved egenskapene til enzymer som tilhører disse klassene.
Hydrolaser inkluderer invertase, urease, fosfatase, protease, etc.
Invertase - katalyserer reaksjonene av den hydrolytiske nedbrytningen av sukrose til ekvimolare mengder glukose og fruktose, virker også på andre karbohydrater (galaktose, glukose, rhamnose) med dannelse av fruktosemolekyler - et energiprodukt for livet til mikroorganismer, katalyserer fruktose. reaksjoner. Studier av mange forfattere har vist at aktiviteten til invertase gjenspeiler nivået av fruktbarhet og biologisk aktivitet i jordsmonn bedre enn andre enzymer 3, s. 27.
Urease - katalyserer den hydrolytiske nedbrytningen av urea til ammoniakk og karbondioksid. I forbindelse med bruk av urea i agronomisk praksis må det tas i betraktning at ureaseaktiviteten er høyere i mer fruktbar jord. Den øker i alle jordarter i perioder med størst biologisk aktivitet - i juli-august.
Fosfatase (alkalisk og sur) - katalyserer hydrolysen av en rekke organofosforforbindelser med dannelse av ortofosfat. Jo lavere antall mobile former for fosfor i jorda, desto høyere aktivitet av fosfatase, så det kan brukes som en ekstra indikator når man fastslår behovet for å tilføre fosforgjødsel til jord. Den høyeste fosfataseaktiviteten er i rhizosfæren til planter.
Proteaser er en gruppe enzymer som bryter ned proteiner til polypeptider og aminosyrer, som deretter hydrolyseres til ammoniakk, karbondioksid og vann. I denne forbindelse har proteaser avgjørende betydning i jordens liv, siden de er assosiert med endringer i sammensetningen av organiske komponenter og dynamikken til nitrogenformer som lett absorberes av planter.
Klassen av oksidoreduktaser inkluderer katalase, peroksidase og polyfenoloksidase, etc.
Katalase - som et resultat av dens virkning brytes hydrogenperoksid, som er giftig for levende organismer, ned:
H2O2 > H2O + O2
Stor innflytelse på katalaseaktivitet mineraljord gjengir vegetasjon. Jordsmonn som ligger under planter med et kraftig, dypt penetrerende rotsystem er preget av høy katalaseaktivitet. Det særegne med katalaseaktivitet er at den endrer seg lite nedover profilen og har et omvendt forhold til jordfuktighet og et direkte forhold til temperatur.
Polyfenoloksidase og peroksidase i jordsmonn spiller en stor rolle i prosessene med humusdannelse.
Polyfenoloksidase katalyserer oksidasjonen av polyfenoler til kinoner i nærvær av fritt atmosfærisk oksygen. Peroksidase katalyserer oksidasjonen av polyfenoler i nærvær av hydrogenperoksid eller organiske peroksider. I dette tilfellet er dens rolle å aktivere peroksider, siden de har en svak oksiderende effekt på fenoler. Deretter kan kondensering av kinoner med aminosyrer og peptider oppstå for å danne et primært molekyl av humussyre, som senere kan bli mer komplekst på grunn av gjentatte kondensasjoner.
Forholdet mellom aktiviteten til polyfenoloksidase (S) og aktiviteten til peroksidase (D), uttrykt i prosent, er relatert til akkumulering av humus i jord, derfor kalles denne verdien den betingede koeffisienten for humusakkumulering (K):
La oss se på typene jordenzymer.
Klassen oksidoreduktaser inkluderer katalyserende redoksreaksjoner.
I de aller fleste biologiske oksidasjoner er det ikke tilsetning av oksygen til det oksiderende molekylet, men uttak av hydrogen fra de oksiderte substratene. Denne prosessen kalles dehydrogenering og katalyseres av dehydrogenase-enzymer.
Det er aerobe dehydrogenaser, eller oksidaser, og anaerobe dehydrogenaser, eller reduktaser. Oksidaser overfører hydrogenatomer eller elektroner fra stoffet som oksideres til atmosfærisk oksygen. Anaerobe dehydrogenaser overfører hydrogenatomer og elektroner til andre akseptorer, enzymer eller hydrogenbærere, uten å overføre dem til oksygenatomer. Tallrike organiske forbindelser som kommer inn i jorda med planter og dyr er utsatt for oksidasjon: proteiner, fett, karbohydrater, fiber, organiske syrer, aminosyrer, puriner, fenoler, kinoner, spesifikke organiske stoffer som humus- og fulvinsyrer, etc.
Som regel deltar anaerobe dehydrogenaser i redoksprosesser i cellene til dyr, planter og mikroorganismer, som overfører hydrogen spaltet fra substratet til mellombærere. I jordmiljøet deltar hovedsakelig aerobe dehydrogenaser i redoksprosesser, ved hjelp av hvilke hydrogenet i substratet overføres direkte til atmosfærisk oksygen, d.v.s. Hydrogenakseptoren er oksygen. Det enkleste redokssystemet i jord består av et oksiderbart substrat, oksidaser og oksygen.
Det særegne med oksidoreduktaser er at til tross for et begrenset sett med aktive grupper (koenzymer), er de i stand til å akselerere et stort antall av en rekke redoksreaksjoner. Dette oppnås på grunn av evnen til ett koenzym til å kombinere med mange apoenzymer og hver gang danne en oksidoreduktase som er spesifikk for et bestemt substrat.
Et annet viktig trekk ved oksidoreduktaser er at de akselererer kjemiske reaksjoner forbundet med frigjøring av energi, som er nødvendig for syntetiske prosesser. Redoksprosesser i jord katalyseres av både aerobe og anaerobe dehydrogenaser. Av kjemisk natur er dette to-komponent enzymer som består av protein og en aktiv gruppe, eller koenzym.
Den aktive gruppen kan være:
NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid),
NADP+ (nikotinamidadenindinukleotidfosfat);
FMN (flavinmononukleotid);
FAD (flavin adenin dinukleotid), cytokromer.
Omtrent fem hundre forskjellige oksidoreduktaser er blitt oppdaget. Imidlertid er de vanligste oksidoreduktasene de som inneholder NAD + som den aktive gruppen.
Ved å kombinere med protein og danne et to-komponent enzym (pyridinprotein), øker NAD + evnen til å restituere seg. Som et resultat blir pyridinproteiner i stand til å ta bort fra substrater, som kan være karbohydrater, dikarboksylsyre og ketosyrer, aminosyrer, aminer, alkoholer, aldehyder, spesifikke jordorganiske forbindelser (humus- og fulvinsyrer), etc., hydrogenatomer i formen av protoner (H +) . Som et resultat reduseres den aktive gruppen av enzymet (NAD +), og substratet går inn i en oksidert tilstand.
Mekanismen for å binde to hydrogenatomer, dvs. to protoner og to elektroner er som følger. Den aktive gruppen av dehydrogenaser som aksepterer protoner og elektroner er pyridinringen. Når NAD + reduseres tilsettes ett proton og ett elektron til ett av karbonatomene i pyridinringen, dvs. ett hydrogenatom. Det andre elektronet legges til det positivt ladede nitrogenatomet, og det gjenværende protonet går inn i miljøet.
Alle pyridinproteiner er anaerobe dehydrogenaser. De overfører ikke hydrogenatomene som er fjernet fra substratet til oksygen, men sender dem til et annet enzym.
I tillegg til NAD+ kan pyridinenzymer inneholde ni(NADP+) som et koenzym. Dette koenzymet er et derivat av NAD + der hydrogenet til OH - gruppen i det andre karbonatomet til adenosinribose er erstattet med en fosforsyrerest. Mekanismen for substratoksidasjon med deltakelse av NADP* som et koenzym er lik NAD+.
Etter tilsetning av hydrogen har NADH og NADPH betydelig reduksjonspotensial. De kan overføre hydrogenet til andre forbindelser og redusere dem, mens de selv blir til en oksidert form. Imidlertid kan hydrogen knyttet til anaerob dehydrogenase ikke overføres til atmosfærisk oksygen, men kun til hydrogenbærere. Slike mellombærere er flavinenzymer (flavoproteiner). De er to-komponent enzymer, som kan inneholde fosforylert vitamin B2 (riboflavin) som en aktiv gruppe. Hvert molekyl av et slikt enzym inneholder et molekyl av riboflavinfosfat (eller flavinmononukleotid, FMN). Således er FMN en forbindelse av den nitrogenholdige basen dimetylisoalloksazin med rester av femkarbon alkoholribitol og fosforsyre. FMN er i stand til å akseptere og donere to hydrogenatomer (H) ved nitrogenatomene (N) i isoalloksazinringen.
Transferaser kalles overføringsenzymer. De katalyserer overføringen av individuelle radikaler, deler av molekyler og hele molekyler fra en forbindelse til en annen. Overføringsreaksjoner skjer vanligvis i to faser. I den første fasen spalter enzymet en atomgruppe fra stoffet som deltar i reaksjonen og danner en kompleks forbindelse med den. I den andre fasen katalyserer enzymet tilsetningen av en gruppe til et annet stoff som deltar i reaksjonen, og frigjøres selv uendret. Transferaseklassen inneholder ca. 500 individuelle enzymer. Avhengig av hvilke grupper eller radikaler som overføres av transferaser, skilles fosfotransferaser, aminotransferaser, glykosyltransferaser, acyltransferaser, metyltransferaser osv. ut.
Fosfotransferaser (kinaser) er enzymer som katalyserer overføringen av fosforsyrerester (H2P03). Donoren av fosfatrester er vanligvis ATP. Overføringen av fosfatgrupper utføres til alkohol, karboksyl, nitrogenholdige, fosforholdige og andre grupper av organiske forbindelser. Fosfotransferaser inkluderer den allestedsnærværende heksokinase, et enzym som akselererer overføringen av en fosforsyrerest fra ATP-molekylet til glukose. Denne reaksjonen starter omdannelsen av glukose til andre forbindelser.
Glykosyltransferaser akselererer overføringen av glykosylrester til molekyler av monosakkarider, polysakkarider eller andre stoffer. Dette er enzymer som gir reaksjoner for syntese av nye karbohydratmolekyler koenzymer av glykosyltransferaser er nukleosid-difosfatsukker (NDP-sukker). Fra dem, under syntesen av oligosakkarider, overføres glykosylresten til monosakkaridet. For tiden er rundt femti NDF-sukkerarter kjent. De er utbredt i naturen og er syntetisert fra fosforestere av monosakkarider og de tilsvarende nukleosidtrifosfatene.
Acyltransferaser overfører rester av eddiksyre CH3CO -, samt rester av andre fettsyrer, til aminosyrer, aminer, alkoholer og andre forbindelser. Dette er tokomponentenzymer som inkluderer koenzym A. Kilden til acylgruppene er acylkoenzym A, som kan betraktes som en aktiv gruppe av acyltransferaser. Når eddiksyrerester overføres, deltar acetylkoenzym A i reaksjonen.
Klassen hydrolaser inkluderer enzymer som katalyserer hydrolysen og noen ganger syntesen av komplekse organiske forbindelser med deltagelse av vann.
Underklassen av esteraser inkluderer enzymer som akselererer hydrolysereaksjonene av estere og alkoholer med organiske og uorganiske syrer.
De viktigste underklassene av esteraser er karboksylsyreesterhydrolaser og fosfataser. Hydrolysereaksjonene til fett (triglyserider), som et resultat av at glyserol og høyere fettsyrer frigjøres, akselereres av hydrolasen av glyserolesterlipase. Det er enkle lipaser, som katalyserer frigjøringen av høyere fettsyrer fra frie triglyserider, og lipoproteinlipaser, som hydrolyserer proteinbundne lipider. Lipaser er enkomponentproteiner med en molekylvekt på 48 tusen til 60 tusen Gjærlipase har blitt godt studert. Dens polypeptidkjede består av 430 aminosyrerester og er foldet til en kule, i midten av denne er det aktive senteret til enzymet. Den ledende rollen i det aktive senteret av lipase spilles av radikalene histidin, serin, dikarboksylsyrer og isoleucin.
Aktiviteten til lipaser reguleres av deres fosforylering-defosforylering. Aktive lipaser er fosforylerte, inaktive er defosforylerte.
Fosfataser katalyserer hydrolysen av fosforestere. Fosfataser som virker på estere av fosforsyre og karbohydrater er utbredt. Slike forbindelser inkluderer for eksempel glukose-6-fosfat, glukose-1-fosfatase, fruktose-1,6-difosfat osv. De tilsvarende enzymene kalles glukose-6-fosfatase, glukose-1-fosfatase osv. De katalyserer eliminering av en fosforsyrerest fra fosforsyreestere:
Fosfodiesterfosfataser - deoksyribonuklease og ribonuklease katalyserer spaltningen av DNA og RNA til frie nukleotider.
En underklasse av hydrolaser inkluderer glykosidaser, som akselererer hydrolysereaksjonene til glykosider. I tillegg til glykosider som inneholder enverdige alkoholrester som aglykoner, er oligo- og polysakkarider substrater som glykosidaser virker på. Av glykosidasene som virker på oligosakkaridene, er de viktigste maltose og sukrose. De hydrolyserer maltose og sukrose.
Av glykosidasene som virker på polysakkarider, er amylaser av størst betydning. Et karakteristisk trekk ved amylaser er mangelen på absolutt spesifisitet av virkning. Alle amylaser er metalloproteiner og inneholder Zn 2+ og Ca 2+. De aktive sentrene til amylaser dannes av radikaler av histidin, asparaginsyre og glutaminsyre, samt tyrosin. Sistnevnte utfører funksjonen substratbinding, og førstnevnte utfører trikatalytisk funksjon. Amylaser akselererer hydrolysereaksjonene av glykosylbindinger i stivelsesmolekylet for å danne glukose, maltose eller oligosakkarider.
Av ikke liten betydning er cellulase, som katalyserer nedbrytningen av cellulose, inulase, som bryter ned polysakkaridet inulin, og aglukosidase, som omdanner disakkaridet maltose til to glukosemolekyler. Noen glykosidaser kan katalysere overføringsreaksjoner av glykosylrester, i så fall kalles de transglykosidaser.
Proteaser (peptidhydrolaser) katalyserer den hydrolytiske spaltningen av peptid CO-NH-bindinger i proteiner eller peptider for å produsere peptider med lavere molekylvekt eller frie aminosyrer. Blant peptidhydrolaser skilles det mellom endopeptidaser (proteinaser), som katalyserer hydrolyse av indre bindinger i et proteinmolekyl, og eksopeptidaser (peptidaser), som sikrer spaltning av frie aminosyrer fra peptidkjeden.
Proteinaser er delt inn i fire underklasser.
1. Serinproteinaser, det aktive senteret til disse enzymene inkluderer en serinrest. Sekvensen av aminosyrerester på en del av polypeptidkjeden er den samme for serinproteinaser: asparaginsyre-serie-glysin. Hydroksylgruppen til serin er preget av høye prosesser. Den andre aktive funksjonelle gruppen er imidazolen til histidinresten, som aktiverer serinhydroksylen som et resultat av dannelsen av en hydrogenbinding.
2. Tiol (cystein) proteinaser har en cysteinrest i det aktive senteret og en ionisert karboksylgruppe har enzymatisk aktivitet.
3. Syre (karboksyl) proteinaser, pH-optimal<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.
4. Metallproteinaser, deres katalytiske effekt skyldes tilstedeværelsen av Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ i det aktive senteret. Styrken på bindingen mellom metallet og proteindelen av enzymet kan variere. Metallionene inkludert i det aktive senteret deltar i dannelsen av enzym-substratkomplekser og letter aktiveringen av substrater.
Et viktig trekk ved proteinaser er den selektive karakteren av deres virkning på peptidbindinger i proteinmolekylet. Som et resultat blir et individuelt protein, under påvirkning av en viss proteinase, alltid delt opp i et strengt begrenset antall peptider.
5. Peptidhydrolaser som spalter aminosyrer fra peptidet, starter med en aminosyre med en fri NH2-gruppe, kalles aminopeptidaser de med fri COOH-gruppe kalles karboksypeptidaser. Dipeptidaser fullfører proteinhydrolyse, og bryter ned dipeptider til aminosyrer.
6. Amidaser katalyserer den hydrolytiske spaltningen av bindingen mellom karbon og nitrogen: deaminering av aminer. Denne gruppen enzymer inkluderer urease, som utfører den hydrolytiske nedbrytningen av urea. oksidativt enzym
7. Urease er et en-komponent enzym (M=480 tusen). Molekylet er en kule og består av åtte like underenheter. Den har absolutt substratspesifisitet, og virker bare på urea.
Det skal bemerkes at for å oppdage frie enzymer i jorda, er det først og fremst nødvendig å frigjøre det fra levende organismer, det vil si å utføre fullstendig eller delvis sterilisering. Den ideelle faktoren som steriliserer jord for behovene til enzymologi bør drepe levende celler uten å forstyrre deres cellulære struktur, og samtidig ikke påvirke enzymene i seg selv. Det er vanskelig å si om alle i dag brukte steriliseringsmetoder oppfyller disse kravene. Oftest steriliseres jorden for enzymologiens behov ved å tilsette toluen som et antiseptisk middel, ved å behandle jorda med etylenoksid, eller, som det nå i økende grad praktiseres, ved å drepe mikroorganismer av ulike slag med ioniserende stråling. Ytterligere teknikker for å bestemme de katalytiske egenskapene til jord skiller seg ikke fra metoder for å bestemme aktiviteten til enzymer av plante- eller animalsk opprinnelse. En viss konsentrasjon av substrat for enzymet tilsettes jorda, og etter inkubering studeres reaksjonsproduktene. Analyser av mange jordarter utført med denne metoden har vist at de inneholder frie enzymer med katalytisk aktivitet.
1.2 Enzymatisk aktivitet av jordsmonn
Enzymatisk aktivitet av jordsmonn [fra lat. Fermentum - surdeig] - jordens evne til å utvise en katalytisk effekt på prosessene for transformasjon av eksogene og dets egne organiske og mineralske forbindelser på grunn av enzymene som er tilstede i den. Når vi karakteriserer den enzymatiske aktiviteten til jord, mener vi den totale aktivitetsindikatoren. Den enzymatiske aktiviteten til forskjellige jordarter er ikke den samme og er assosiert med deres genetiske egenskaper og et kompleks av interagerende miljøfaktorer. Nivået av enzymatisk aktivitet av jordsmonn bestemmes av aktiviteten til forskjellige enzymer (invertase, proteaser, urease, dehydrogenaser, katalase, fosfataser), uttrykt ved mengden nedbrutt substrat per tidsenhet per 1 g jord.
Den biokatalytiske aktiviteten til jordsmonn avhenger av graden av deres anrikning med mikroorganismer og av typen jord. Aktiviteten til enzymer varierer langs genetiske horisonter, som varierer i humusinnhold, typer reaksjoner, redokspotensial og andre profilindikatorer.
I urskogsjord er intensiteten av enzymatiske reaksjoner hovedsakelig bestemt av horisontene til skogkullet, og i dyrkbar jord - av dyrkbare lagene. Alle biologisk mindre aktive genetiske horisonter lokalisert under A- eller Ap-horisontene har lav enzymaktivitet. Aktiviteten deres øker litt med jorddyrking. Etter utviklingen av skogjord for dyrkbar mark avtar den enzymatiske aktiviteten til den dannede åkerhorisonten sammenlignet med skogskullet kraftig, men etter hvert som den dyrkes, øker den og i høyt dyrket jord nærmer seg eller overgår indikatorene for skogskullet.
Enzymaktivitet gjenspeiler tilstanden til jords fruktbarhet og interne endringer som oppstår under jordbruksbruk og øker nivået av jordbrukskultur. Disse endringene oppdages både ved involvering av jomfru- og skogsjord i dyrking, og med ulike metoder for bruk.
I hele Hviterussland går det årlig tapt opptil 0,9 t/ha humus i dyrkbar jord. Som følge av erosjon fjernes 0,57 t/ha humus uopprettelig fra åkrene hvert år. Årsakene til jordavfukting er økt mineralisering av jordorganisk materiale, etterslepet i prosessene med ny humusdannelse fra mineralisering på grunn av utilstrekkelig tilførsel av organisk gjødsel til jorda og en reduksjon i jordens enzymatiske aktivitet.
Biokjemiske transformasjoner av jordorganisk materiale skjer som et resultat av mikrobiologisk aktivitet under påvirkning av enzymer. enzymatisk aktivitet jord mikroorganisme
Enzymer spiller en spesiell rolle i livet til dyr, planter og mikroorganismer. Jordenzymer er involvert i nedbrytningen av plante-, dyr- og mikrobielle rester, samt syntese av humus. Som et resultat overføres næringsstoffer fra vanskelig fordøyelige forbindelser til lett tilgjengelige former for planter og mikroorganismer. Enzymer er preget av høy aktivitet, streng handlingsspesifisitet og stor avhengighet av ulike miljøforhold. Takket være deres katalytiske funksjon sikrer de den raske forekomsten av et stort antall kjemiske reaksjoner i eller utenfor kroppen.
Sammen med andre kriterier kan jordenzymatisk aktivitet tjene som en pålitelig diagnostisk indikator for å bestemme graden av jorddyrking. Som et resultat av forskning 4, s. 91 etablert en sammenheng mellom aktiviteten til mikrobiologiske og enzymatiske prosesser og implementering av tiltak som øker jordens fruktbarhet. Jorddyrking og gjødsling endrer de økologiske betingelsene for utvikling av mikroorganismer betydelig.
For tiden er flere tusen individuelle enzymer oppdaget i biologiske objekter, og flere hundre av dem er isolert og studert. Det er kjent at en levende celle kan inneholde opptil 1000 forskjellige enzymer, som hver fremskynder en eller annen kjemisk reaksjon.
Interessen for bruk av enzymer skyldes også at kravene til å øke sikkerheten til teknologiske prosesser stadig øker. Tilstede i alle biologiske systemer, som både produkter og verktøy for disse systemene, syntetiseres enzymer og fungerer under fysiologiske forhold (pH, temperatur, trykk, tilstedeværelse av uorganiske ioner), hvoretter de lett skilles ut og brytes ned til aminosyrer. Både produktene og avfallet fra de fleste enzymprosesser er giftfrie og lett nedbrytbare. I tillegg blir enzymer som brukes i industrien i mange tilfeller produsert på en miljøvennlig måte. Enzymer skiller seg fra ikke-biologiske katalysatorer ikke bare ved deres sikkerhet og økte evne til biologisk nedbrytning, men også ved deres virkningsspesifisitet, milde reaksjonsbetingelser og høy effektivitet. Effektiviteten og spesifisiteten til enzymvirkningen gjør det mulig å oppnå målprodukter med høyt utbytte, noe som gjør bruken av enzymer i industrien økonomisk lønnsomt. Bruk av enzymer bidrar til å redusere vann- og energiforbruket i teknologiske prosesser, reduserer CO2-utslipp til atmosfæren og reduserer risikoen for miljøforurensning fra biprodukter fra teknologiske sykluser.
Bruken av avansert landbruksteknologi kan endre de mikrobiologiske prosessene i ikke bare dyrkbare, men også subarable jordlag i en gunstig retning.
Med direkte deltakelse av ekstracellulære enzymer brytes jordorganiske forbindelser ned. Dermed bryter proteolytiske enzymer ned proteiner til aminosyrer.
Urease bryter ned urea til CO2 og NH3. De resulterende ammoniakk- og ammoniumsaltene tjener som en kilde til nitrogennæring for planter og mikroorganismer.
Invertase og amylase er involvert i nedbrytningen av karbohydrater. Enzymer fra fosfatgruppen bryter ned organofosforforbindelser i jorda og spiller en viktig rolle i fosfatregimet til sistnevnte.
For å karakterisere den generelle enzymatiske aktiviteten til jorda, brukes vanligvis de vanligste enzymene som er karakteristiske for det store flertallet av jordmikrofloraen - invertase, katalase, protease og andre.
Under forholdene i vår republikk er det utført mange studier 16, s. 115 for å studere endringer i fruktbarhetsnivået og enzymatisk aktivitet til jordsmonn under menneskeskapt påvirkning, men dataene som er oppnådd gir ikke et utfyllende svar på endringenes natur på grunn av vanskeligheten med å sammenligne resultatene på grunn av forskjeller i eksperimentelle forhold og forskningsmetoder.
I denne forbindelse søket etter en optimal løsning på problemet med å forbedre jordens humusstatus og dens enzymatiske aktivitet i spesifikke jord- og klimatiske forhold basert på utvikling av ressursbesparende metoder for grunnleggende jordbearbeiding og bruk av jordbeskyttende vekstrotasjoner som bidrar til å bevare strukturen, forhindre jordkomprimering og forbedre deres kvalitetstilstand og gjenopprette jordfruktbarhet til minimale kostnader, veldig relevant.
1.3 Metodiske tilnærminger for å bestemme enzymatiskejordaktivitet
1.3.1 Isolasjon eksperimenteltthplottog kartlegging
Et prøvelokale er en del av undersøkelsesområdet, preget av like forhold (avlastning, jevnhet i jordstruktur og vegetasjonsdekke, karakter av økonomisk bruk).
Teststedet bør ligge på et typisk sted for studieområdet. På et område på 100 kvm. m legges det en prøveplass på 25 m Hvis relieffet er heterogent, velges lokalitetene i henhold til relieffelementene.
En foreløpig plan for utlegging av hovedseksjoner og halvseksjoner er skissert på en slik måte at de karakteriserer jordsmonnet til alle påtruffet landformer og forskjeller i jorddekke.
Løkkemetoden brukes i områder med komplekst terreng og et tett geografisk nettverk. Med denne metoden er området som studeres delt inn i separate elementære sektorer, under hensyntagen til funksjonene til endringer i lettelse eller hydrografisk nettverk. Sektoren kartlegges fra ett senter ved å lage sløyfeformede ruter i radiell retning.
Under hensyntagen til egenskapene til avlastnings- og hydrografisk nettverk i ett spesifikt område, kan undersøkelsesruter planlegges på en kombinert måte, dvs. En del av området er kartlagt ved hjelp av metoden for parallelle kryssinger av territoriet, og en del av den ved hjelp av metoden for løkker.
Langs rutene er strekningenes plassering markert på en slik måte at alle hovedforskjeller i relieff og vegetasjon dekkes, d.v.s. avstandene mellom seksjonene er ikke begrenset, derfor er det enkelte steder, som vanligvis er vanskelige med tanke på avlastning, mulig fortykkelse av seksjonene, mens i andre relativt homogene områder kan seksjonenes plassering være sparsom.
Deretter kommer arbeid knyttet til jordkartlegging og detaljerte studier av jord, som starter med en rekognoseringsundersøkelse av stedet (blokk). Under rekognoseringsundersøkelsen blir de kjent med stedets grenser og generelt med studieobjektet som de går rundt langs lysninger, siktlinjer og veier. På de mest karakteristiske stedene legges kutt, hvis plassering er markert på planen. Basert på resultatene av spaningsundersøkelser justeres til slutt traséer og plasseringer for utlegging av jordseksjoner.
Etter rekognoseringsundersøkelsen begynner de selve undersøkelsen, hvor det er nødvendig å ha en plan for utlegging av jordseksjoner og en ren kopi av omrisset av skattebeskrivelsen. En generell idé om jordforskjeller og innledende markeringer av grensene til jordkonturene er oppnådd basert på studiet av hoved- og kontrollseksjonene. Grensene for jordkonturen avklares ved hjelp av graving. Samtidig fylles det i feltdagboken for hver seksjon ut et skjema for beskrivelse av jordseksjonen. En feltstudie av jordfordeling utføres etter legging og binding av seksjoner for å fastslå klassifiseringen av en gitt jord. Basert på resultatene av en feltvurdering av jorddekket og alle andre elementer i landskapet, identifiseres et eget, relativt homogent eller jevnt variert område som en jordkontur.
Grunnlaget for å identifisere grenser mellom konturene til ulike jordarter er å identifisere mønstre mellom jordsmonn, topografi og vegetasjon. Endringer i jorddannende faktorer fører til endringer i jorddekke. Med tydelig endring i relieff, planteformasjoner og jorddannende bergarter, faller grensene for jordforskjeller sammen med grensene på bakken. I sin tur avhenger enkeltheten av å fikse grenser på kartet og nøyaktigheten av å identifisere jordkonturer av nøyaktigheten til den topografiske basen. Men i naturen må vi oftest forholde oss til uklare grenser og gradvise overganger. I dette tilfellet krever etablering av grensene for jordkonturer legging av et stort antall gravinger, samt rik praktisk erfaring og god observasjon. Ved gjennomføring av selve undersøkelsen i felt, basert på planen kopiert fra skattetavlen, lages det en skisse av jordsmonnet i undersøkelsesområdet.
Det bør huskes at det ikke er noen strenge grenser mellom jordforskjeller i naturen, siden erstatning av en jordforskjell med en annen skjer gradvis gjennom akkumulering av noen egenskaper og tap av andre. Derfor tillater jordmåling bare i større eller mindre grad å formidle de skjematiske konturene av fordelingen av jordkonturene, og nøyaktigheten av å identifisere grensene deres avhenger av undersøkelsens skala, jordtype og andre forhold. Minimumsdimensjonene til jordkonturer som er underlagt obligatorisk identifikasjon på et jordkart, bestemmes av tekniske standarder.
1.3.2 Funksjoner ved valg og klargjøring av jordprøver for analyse
For å korrekt bestemme innholdet av et bestemt stoff i jorda, må alle agrokjemiske analyser utføres med upåklagelig nøyaktighet og presisjon. Men selv svært grundige analyser vil gi upålitelige resultater dersom jordprøver ikke tas riktig.
Siden det tas en svært liten prøve for analyse, og resultatene av bestemmelsen skal gi en objektiv karakterisering av store materialmengder, er det oppmerksomhet på å eliminere heterogenitet ved prøvetaking av jord. Gjennomsnitt av en jordprøve oppnås ved trinnvis utvelgelse av innledende, laboratorie- og analytiske prøver.
En blandet startprøve skal være sammensatt av enkeltprøver (startprøver) tatt innenfor samme jordvariasjon. Hvis stedet har et komplekst jorddekke, kan det ikke tas en enkelt gjennomsnittsprøve. Det skal være like mange av dem som det finnes jordvarianter.
Avhengig av konfigurasjonen av nettstedet, varierer plasseringen av poeng for innsamling av innledende prøver på den. På et smalt, langstrakt område kan de plasseres langs (i midten) av det. På et stort område, nær et torg, er et sjakkbrettarrangement av prøvetakingssteder bedre. På store arealer tas det jordprøver på langs av tomten i midten, i mengder på opptil 20 stykker.
Bland grundig den tatt første jordprøven på et stykke presenning, snitt den etter hverandre og reduser den til ønsket volum, og hell den deretter i en ren pose eller boks. Dette er en laboratorieprøve, dens vekt er omtrent 400 g.
En kryssfiner- eller pappetikett skrevet med blyant er plassert på toppen av esken med laboratorieprøven, som indikerer:
1. Navn på objektet.
2. Navn på nettsteder.
3. Tomtnummer.
4. Utvalgsdybder.
5. Eksempelnummer.
6. Navnene på den som har ledet arbeidet eller tatt prøven.
7. Arbeidsdatoer.
Samme oppføring gjøres i journalen samtidig.
En jordprøve levert fra stedet til laboratoriet helles på tykt papir eller et ark med ren kryssfiner, og alle de kakede klumpene eltes med hendene. Bruk deretter en pinsett til å velge fremmede inneslutninger, bland jorden godt og knus den lett. Etter slik klargjøring av laboratorieprøven spres den igjen for å bringe den til en lufttørr tilstand, deretter knuses og føres gjennom en sikt med 2 mm hull.
Rommet for tørking av jord må være tørt og beskyttet mot tilgang til ammoniakk, sure damper og andre gasser.
For å bestemme enzymatisk aktivitet tas vanligvis jord tørket i friluft; våte prøver bør tørkes i laboratoriet ved romtemperatur. Det må utvises forsiktighet for å sikre at prøven ikke inneholder udekomponert planteavfall. Jordklumpene knuses og siktes gjennom en 1 mm sikt. Når man studerer den enzymatiske aktiviteten til en fersk (våt) prøve, bør enda mer oppmerksomhet rettes mot fullstendig fjerning av planterester. Samtidig med studiet av aktivitet bestemmes jordfuktigheten, det oppnådde resultatet beregnes på nytt per 1 g absolutt tørr jord.
1.4 Påvirkning av ulike faktorerpå den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn
En viktig faktor som hastigheten på en enzymatisk reaksjon (også den katalytiske aktiviteten til enzymet) avhenger av er temperatur, hvis påvirkning er vist i figur 1. Figuren viser at når temperaturen stiger til en viss verdi, vil reaksjonshastigheten øker. Dette kan forklares med at når temperaturen øker, akselererer bevegelsen av molekyler og molekylene til de reagerende stoffene har flere muligheter til å kollidere med hverandre. Dette øker sannsynligheten for at det oppstår en reaksjon mellom dem. Temperaturen som gir høyest reaksjonshastighet kalles optimal temperatur.
Hvert enzym har sin egen optimale temperatur. Generelt, for enzymer av animalsk opprinnelse ligger det mellom 37 og 40C, og for planteenzymer - mellom 40 og 50C. Imidlertid er det unntak: b-amylase fra spiret korn har en optimal temperatur ved 60C, og katalase - innenfor 0-10C. Når temperaturen øker utover det optimale, avtar hastigheten på den enzymatiske reaksjonen, selv om frekvensen av molekylære kollisjoner øker. Dette skjer på grunn av denaturering, dvs. tap av enzymets opprinnelige tilstand. Ved temperaturer over 80C mister de fleste enzymer fullstendig sin katalytiske aktivitet.
Reduksjonen i hastigheten på en enzymatisk reaksjon ved temperaturer over det optimale avhenger av denatureringen av enzymet. Derfor er en viktig indikator som karakteriserer forholdet mellom et enzym og temperatur dets termolabilitet, dvs. hastigheten for inaktivering av selve enzymet med økende temperatur.
Figur 1 - Effekt av temperatur på stivelseshydrolysehastigheten med amylase
Ved lave temperaturer (0C og lavere) synker den katalytiske aktiviteten til enzymer nesten til null, men denaturering skjer ikke. Med økende temperatur gjenopprettes deres katalytiske aktivitet igjen.
Også den enzymatiske aktiviteten til jordsmonn påvirkes av fuktighet, innholdet av mikroorganismer og den økologiske tilstanden til jorda.
1.5 Endring i samfunn av mikroorganismer i jordsmonn
Jordmikroorganismer er svært mange og mangfoldige. Blant dem er det bakterier, aktinomyceter, mikroskopiske sopp og alger, protozoer og levende vesener nær disse gruppene.
Den biologiske syklusen i jorda utføres med deltakelse av ulike grupper av mikroorganismer. Innholdet av mikroorganismer varierer avhengig av jordtype. I hage-, grønnsaks- og dyrkbar jord er det fra én million til flere milliarder mikroorganismer per 1 g jord. Jorda på hver hageplott inneholder sine egne mikroorganismer. De deltar med sin biomasse i akkumulering av jordorganisk materiale. De spiller en stor rolle i dannelsen av tilgjengelige former for mineralernæring for planter. Betydningen av mikroorganismer i akkumulering av biologisk aktive stoffer i jorda, som auxiner, gibberelliner, vitaminer, aminosyrer, som stimulerer vekst og utvikling av planter, er ekstremt viktig. Mikroorganismer som danner slim av polysakkarid natur, så vel som et stort antall sopptråder, deltar aktivt i dannelsen av jordstruktur, limer støvete jordpartikler inn i aggregater, og forbedrer derved vann-luft-regimet i jorda.
Jordens biologiske aktivitet, antall og aktivitet av jordmikroorganismer er nært knyttet til innholdet og sammensetningen av organisk materiale. Samtidig er de viktigste prosessene i dannelsen av jordfruktbarhet nært knyttet til aktiviteten til mikroorganismer, som mineralisering av planterester, humifisering, dynamikk av mineralernæringselementer, reaksjon av jordløsningen, transformasjon av ulike forurensninger i jorda, graden av opphopning av plantevernmidler i planter, opphopning av giftige stoffer i jorda og fenomenet jordtretthet. Den sanitære og hygieniske rollen til mikroorganismer er også stor i transformasjonen og nøytraliseringen av tungmetallforbindelser.
En lovende retning for å gjenopprette og opprettholde fruktbarhet og biologisk intensivering av landbruket er bruken av organiske avfallsbehandlingsprodukter med deltakelse av vermikomposter av meitemark som er i symbiose med mikroorganismer. I naturlig jord utføres søppelnedbrytning av meitemark, koprofager og andre organismer. Men mikroorganismer deltar også i denne prosessen. I tarmene til ormer skapes det mer gunstige forhold for dem å utføre noen funksjoner enn i jorda. Meitemark, i allianse med mikroorganismer, forvandler ulike organiske avfall til svært effektiv biologisk gjødsel med en god struktur, beriket med makro- og mikroelementer, enzymer og aktiv mikroflora, og gir en langvarig (langsiktig, gradvis) effekt på planter.
Så, ved å sikre utviklingen av mikroorganismer i jorda, øker utbyttet og kvaliteten forbedres. Det utvikler seg tross alt mikroorganismer, d.v.s. De deler seg hvert 20.-30. minutt og, gitt tilstrekkelig næring, danner de en stor biomasse. Hvis en okse som veier 500 kg produserer 0,5 kg - 1 kg per dag, skaper 500 kg mikroorganismer biomasse per dag, og 500 kg planter skaper 5 tonn biomasse. Hvorfor er dette ikke observert i jorda? Men fordi for dette trenger mikroorganismer næring, og på den annen side er de begrenset av ulike faktorer, spesielt plantevernmidler. På et område på 1 hektar, som et resultat av den vitale aktiviteten til jordmikrober, frigjøres 7500 m3 karbondioksid gjennom året. Og karbondioksid er nødvendig både som en kilde til karbonnæring for planter og for å løse opp vanskelig tilgjengelige fosforsyresalter og omdanne fosfor til en form tilgjengelig for plantenæring. De. der mikroorganismer fungerer godt, er det ikke nødvendig å bruke fosforgjødsel. Men selve mikroorganismene trenger organisk materiale.
Kultiverte planter spiller en viktig rolle i balansen av jords organiske stoffer. Flerårige gress, spesielt belgfrukter, bidrar til akkumulering av humus i jordsmonn. Etter at de er høstet, forblir fytomasse i jorden, som er beriket med nitrogen på grunn av dens fiksering av knutebakterier fra luften. Radvekster og grønnsaksvekster (poteter, kål osv.) reduserer humusinnholdet i jorda, pga. etterlate en liten mengde planterester i jorda, og det dype jordbearbeidingssystemet som brukes sikrer en intensiv tilførsel av oksygen til det dyrkbare laget og sikrer som et resultat sterk mineralisering av organisk materiale, d.v.s. hans tap.
Ved analyse av jordsmonn tas ofte antall individuelle fysiologiske grupper av mikroorganismer i betraktning. Dette gjøres ved den såkalte titermetoden, der flytende selektive (elektive) næringsmedier for visse grupper av mikroorganismer infiseres med ulike fortynninger av en jordsuspensjon. Ved å etablere, etter å ha holdt i en termostat, graden av fortynning som viser tilstedeværelsen av den ønskede gruppen av mikroorganismer, kan du deretter, ved enkel omberegning, bestemme antall representanter i jorden. På denne måten finner de ut hvor rik jorda er på nitrifiers, denitrifiers, cellulose-nedbrytende og andre mikroorganismer.
For å karakterisere jordtypen og dens tilstand er ikke bare antall ulike grupper av mikroorganismer viktig, men også en analyse av tilstanden til deres individuelle arter i jorda. Med sjeldne unntak er selv de fysiologiske gruppene av mikroorganismer svært brede. Ytre forhold kan dramatisk endre artssammensetningen til jordmikroorganismer, men har liten eller ingen effekt på antallet av deres fysiologiske grupper. Derfor, når man analyserer jord, er det viktig å strebe etter å etablere status for individuelle typer mikroorganismer.
Blant jordmikroorganismer er det representanter for forskjellige systematiske enheter som er i stand til å assimilere ikke bare lett fordøyelige organiske forbindelser, men også mer komplekse stoffer av aromatisk natur, som inkluderer slike forbindelser som er karakteristiske for jord som humusstoffer.
All jord på jorden ble dannet av svært forskjellige bergarter eksponert for overflaten, som vanligvis kalles foreldrebergarter. Hovedsakelig løse sedimentære bergarter fungerer som jorddannende bergarter, siden magmatiske og metamorfe bergarter kommer til overflaten relativt sjelden.
Grunnleggeren av vitenskapelig jordvitenskap, V.V. Dokuchaev, betraktet jord som en spesiell naturkropp, like original som en plante, et dyr eller et mineral. Han påpekte at ulike forhold gir forskjellig jordsmonn og at de endrer seg over tid. I henhold til definisjonen av V.V. Dokuchaev, skal jord kalles "dagtid", eller overflatehorisonter av bergarter, naturlig endret av påvirkning av en rekke faktorer. Jordtypen avhenger av: a) stambergart, b) klima, c) vegetasjon, d) landets topografi og e) alder på den jorddannende prosessen.
Ved å utvikle det vitenskapelige grunnlaget for jordvitenskap, bemerket V.V. Dokuchaev den enorme rollen til levende organismer, og spesielt mikroorganismer, i dannelsen av jord.
Perioden med kreativitet til V.V. Dokuchaev falt sammen med tiden for de store oppdagelsene til L. Pasteur, som viste den enorme betydningen av mikroorganismer i transformasjonen av forskjellige stoffer og i den smittsomme prosessen. På slutten av siste og begynnelsen av inneværende århundre ble det gjort en rekke viktige funn innen mikrobiologi, som var av grunnleggende betydning for jordvitenskap og jordbruk. Det ble spesielt funnet at jorda inneholder et stort antall forskjellige mikroorganismer. Dette ga grunn til å tenke på den mikrobiologiske faktorens betydelige rolle i dannelsen og livet til jorda.
En annen fremragende jordforsker P.A. Kostychev jobbet samtidig med V.V. Dokuchaev 24, s. 72. I monografien "Soils of the chernozem region of Russia, their origin, composite and properties" (1886) skrev han at geologi er av sekundær betydning i spørsmålet om chernozem, fordi akkumulering av organisk materiale skjer i de øvre lagene av jorden, geologisk mangfoldig, og chernozem er spørsmålet om geografien til høyere planter og spørsmålet om fysiologien til lavere planter som bryter ned organisk materiale. P. A. Kostychev gjennomførte en serie eksperimenter for å bestemme rollen til individuelle grupper av mikroorganismer i dannelsen av jordhumus.
Et stort bidrag til ideer om rollen til biologiske faktorer i transformasjonen av jorden og i prosessen med jorddannelse ble gitt av V.V. Dokuchaevs student, akademiker V.I. Han mente at hovedfaktoren i migrasjonen av kjemiske elementer i den øvre delen av jordskorpen var organismer. Deres aktivitet påvirker ikke bare organiske, men også mineralske stoffer i jord- og undergrunnslagene.
Allerede fra de innledende stadiene av transformasjonen av bergarter til jord kommer mikroorganismers rolle i prosessene med forvitring av mineraler veldig tydelig frem. Fremragende forskere V.I. Vernadsky og B.B. Polynov vurderte forvitring av bergarter som et resultat av aktiviteten til plante-, hovedsakelig lavere, organismer. Til dags dato har dette synspunktet blitt bekreftet av en stor mengde eksperimentelt materiale.
Vanligvis er de første nybyggerne av bergarter skorpelav, som danner bladlignende plater som en liten mengde fin jord samler seg under. Lav er som regel i symbiose med ikke-sporedannende saprofytiske bakterier.
I forhold til en rekke grunnstoffer fungerer lav som deres batterier. I den fine jorden under litofil vegetasjon øker mengden organisk materiale, fosfor, jernoksid, kalsium og magnesium kraftig.
Andre planteorganismer som setter seg på foreldrebergarter inkluderer mikroskopiske alger, spesielt blågrønnalger og kiselalger. De akselererer forvitringen av aluminosilikater og lever også vanligvis i forbindelse med ikke-sporedannende bakterier.
Alger spiller åpenbart en betydelig rolle som autotrofe akkumulatorer av organiske stoffer, uten hvilke den kraftige aktiviteten til saprofytiske mikroorganismer ikke kan oppstå. Sistnevnte produserer ulike forbindelser som forårsaker forvitring av mineraler. Mange blågrønne alger er nitrogenfiksere og beriker den ødelagte bergarten med dette elementet.
Hovedrollen i forvitringsprosessen spilles sannsynligvis av karbondioksid, mineralske og organiske syrer produsert av ulike mikroorganismer. Det er indikasjoner på at noen ketosyrer har en sterk oppløsende effekt. Muligheten for at humusforbindelser deltar i forvitring kan ikke utelukkes.
Det skal bemerkes at mange bakterier danner slim, noe som letter nærkontakt av mikroorganismer med stein. Ødeleggelsen av sistnevnte skjer både under påvirkning av avfallsprodukter fra mikroorganismer og som et resultat av dannelsen av komplekse forbindelser mellom slimstoffet og de kjemiske elementene som utgjør de krystallinske gitteret av mineraler. Forvitring av bergarter i naturen bør betraktes som en enhet av to motstridende prosesser - forfallet av primære mineraler og fremveksten av sekundære mineraler. Nye mineraler kan oppstå fra interaksjonen av mikrobielle metabolitter med hverandre.
...Lignende dokumenter
Studie av miljøforhold, sonale og intrazonale faktorer ved jorddannelse. Kjennetegn på strukturen til jordprofiler, granulometrisk sammensetning, fysisk-kjemiske og vannfysiske egenskaper til jord, dannelsen av agroøkologiske jordtyper.
kursarbeid, lagt til 14.09.2011
Karakteristikker ved morfologiske elementer og jordegenskaper. Typer av jordprofilstruktur. Symbolsystem for å angi jords genetiske horisonter. Påvirkning av kjemisk sammensetning på jordfarge. Klassifisering av jordformasjoner og inneslutninger.
sammendrag, lagt til 22.12.2013
Naturlige forhold og faktorer for jorddannelse. Systematisk liste over hovedjordtyper og deres morfologiske egenskaper. Vannfysiske egenskaper til jord, deres granulometriske, aggregat og kjemiske sammensetning, massetetthet. Jordvernmetoder.
kursarbeid, lagt til 02.07.2010
Fysiologisk tilstand av nitrogenfiksere i jordtyper, vurdering av deres tilpasningsevne. Analyse av jordprøver samlet i regionene i Nizhny Novgorod-regionen. Identifikasjon av stammer av slekten Azotobacter etter kulturelle og fysiologiske egenskaper.
avhandling, lagt til 15.02.2014
Faktorer og prosesser ved jorddannelse, struktur av jorddekket til forskningsobjektet, hovedtyper av jord. Detaljerte egenskaper ved jordkonturer, deres forhold i studieområdet. Vurdering av jords fruktbarhet og dens skogbruksmessige betydning.
kursarbeid, lagt til 11.12.2010
Kolonisering av Ophiobolus-hyfer av eubakterier, actinomycetes og sopp i naturlig jord. Antibiotisk aktivitet av noen spesielt produktive sopp i forhold til andre sopp. Infeksjon av jordlevende insekter, sammensetning av bakterier i jord.
sammendrag, lagt til 07.03.2011
Naturlige forhold for jorddannelse: klima, relieff, jorddannende bergarter, vegetasjon, hydrologi og hydrografi. Tiltak for å øke jordens fruktbarhet, anbefalinger for bruk. Jordbruksgruppering og jordgradering.
kursarbeid, lagt til 22.06.2013
Påvirkning av bergarter, klima, relieff, vegetasjon på jorddannelse. Granulometrisk sammensetning, fysiske egenskaper, vannregime for dyrkbar jord. Bestemmelse av jordøkologisk indeks. Grunnleggende tiltak for å øke jordens fruktbarhet i landbruksgrupper.
kursarbeid, lagt til 25.05.2012
Egenskaper til saltholdig jord, deres dannelse. Forhold for saltakkumulering i jordsmonn. Intensitet av vegetasjonsdekke. Kilder til lettløselige salter. Fordeling av saltholdig jord. Uttrykk av saltholdig jord i taksonomi, diagnostiske horisonter.
sammendrag, lagt til 30.03.2014
Studie av påvirkningen av landbruksvekster på sammensetningen og dynamikken til jordløsninger. Fordeling av grå skogjord, trekk ved genese, diagnostikk, egenskaper, klassifisering, bruk. Innhold og sammensetning av jordorganisk materiale.
Basert på typen reaksjoner de katalyserer, er alle kjente enzymer delt inn i seks klasser:
1. Oksidoreduktaser som katalyserer redoksreaksjoner.
2. Hydrolaser som katalyserer reaksjoner av hydrolytisk spaltning av intramolekylære bindinger i forskjellige forbindelser.
3. Transferaser som katalyserer reaksjoner av intermolekylær eller intramolekylær overføring av en kjemisk gruppe og rester med samtidig overføring av energi inneholdt i kjemiske bindinger.
4. Ligaser (syntetaser), som katalyserer reaksjoner ved sammenføyning av to molekyler, kombinert med spaltning av fyrofosfatbindinger av ATP eller annet lignende trifosfat.
5. Lyaser som katalyserer reaksjoner med ikke-hydrolytisk eliminering eller tilsetning av ulike kjemiske grupper av organiske forbindelser ved dobbeltbindinger.
6, Isomeraser som katalyserer reaksjoner som omdanner organiske forbindelser til deres isomerer.
Oksidoreduktaser og hydrolaser, som er svært viktige i jords biodynamikk, er utbredt i jord og har blitt studert i noen detalj.
Catalase
(H 2 O 2: H 2 O 2 oksidoreduktase)
Katalase katalyserer nedbrytningsreaksjonen av hydrogenperoksid for å danne vann og molekylært oksygen:
H 2 O 2 + H 2 O 2 O 2 + H 2 O.
Hydrogenperoksid dannes under respirasjon av levende organismer og som et resultat av ulike biokjemiske reaksjoner av oksidasjon av organiske stoffer. Giftigheten til hydrogenperoksid bestemmes av dets høye reaktivitet, som vises av singlett oksygen, *O 2. Dens høye reaktivitet fører til ukontrollerte oksidasjonsreaksjoner. Katalasens rolle er at den ødelegger hydrogenperoksid, som er giftig for organismer.
Katalase er vidt distribuert i cellene til levende organismer, inkludert mikroorganismer og planter. Jordsmonn viser også høy katalaseaktivitet.
Metoder for å bestemme katalaseaktiviteten til jord er basert på å måle nedbrytningshastigheten av hydrogenperoksid når det interagerer med jord ved volumet av frigjort oksygen (gasometriske metoder) eller ved mengden unedbrutt peroksid, som bestemmes ved permanganatometrisk titrering eller kolorimetrisk metode med dannelse av fargede komplekser.
Forskning av E.V. Dadenko og K.Sh. Kazeev fant at under lagring av prøver avtar aktiviteten til katalase til alle enzymer i størst grad, så bestemmelsen må utføres i løpet av den første uken etter prøvetaking.
Metode A.Sh. Galstyan
Fremdrift av analysen. For å bestemme aktiviteten til katalase, brukes en enhet som består av to byretter forbundet med en gummislange, som er fylt med vann og nivået er balansert. Å opprettholde et visst nivå av vann i byrettene indikerer at temperaturlikevekt er oppnådd i enheten. En prøve (1 g) jord tilsettes i et av rommene i den doble kolben. 5 ml av en 3 % hydrogenperoksidløsning helles i et annet rom i kolben. Kolben er tett lukket med en gummipropp med et glassrør, som kobles til målebyretten ved hjelp av en gummislange.
Eksperimentet utføres ved en temperatur på 20 °C, siden ved andre temperaturer vil reaksjonshastigheten være annerledes, noe som vil forvrenge resultatene. I prinsippet er det ikke lufttemperaturen som er viktig, men peroksidtemperaturen skal være 20 0 C. Dersom lufttemperaturen er vesentlig høyere enn 20 0 C (om sommeren), anbefales det å gjennomføre analysen i; en kjeller eller et annet kjølig rom. Bruk av vannbad med en temperatur på 20°C, anbefalt i slike tilfeller, er neppe effektiv.
Begynnelsen av eksperimentet noteres med stoppeklokke eller timeglass i det øyeblikket peroksidet blandes med jorda og innholdet i karet ristes. Blandingen ristes gjennom hele eksperimentet, pass på at du ikke berører kolben med hendene mens du holder den i proppen. Det frigjorte oksygenet fortrenger vann fra byretten, hvis nivå noteres etter 1 og 2 minutter. Anbefalingen om å bestemme mengden oksygen hvert minutt i 3 minutter, på grunn av enkelheten i peroksidnedbrytningsreaksjonen, øker bare tiden brukt på analyse.
Denne teknikken lar en forsker analysere katalaseaktiviteten til mer enn 100 prøver per dag. Det er praktisk å utføre analysen sammen ved å bruke 5-6 kar. I dette tilfellet er en person direkte involvert i analysen og overvåker nivået på byretten, og den andre overvåker tiden, registrerer data og vasker karene.
Kontrollen er jordsterilisert ved tørr varme (180°C). Noen jordsmonn, forbindelser og mineraler har høy aktivitet av uorganisk katalyse av peroksidnedbrytning selv etter sterilisering - opptil 30-50% av den totale aktiviteten.
Katalaseaktivitet uttrykkes i milliliter O 2 frigjort på 1 minutt fra 1 g jord.
Reagenser: 3 % løsning av H 2 O 2. Konsentrasjonen av perhydrol må kontrolleres med jevne mellomrom. Arbeidsløsningen tilberedes umiddelbart før analyse. For å fastslå konsentrasjonen av perhydrol veies 1 g H 2 O 2 på en analysevekt i en 100 ml målekolbe, volumet justeres til merket og ristes. Plasser 20 ml av den resulterende løsningen i 250 ml koniske kolber (3 replikater), tilsett 50 ml destillert vann og 2 ml 20 % H 2 SO 4. Titrer deretter med 0,1 N. KMnO 4 løsning. 1 ml KMnO 4-løsning tilsvarer 0,0017008 g H 2 O 2. Etter å ha etablert konsentrasjonen av perhydrol, tilbered en 3% løsning ved å fortynne med destillert vann. Titreringsløsningen KMnO 4 tilberedes fra fixanal og oppbevares i flere dager for å etablere titeren.
Dehydrogenaser
(substrat: NAD(P)-oksidoreduktase).
Dehydrogenaser katalyserer redoksreaksjoner ved å dehydrogenere organiske stoffer. De fortsetter i henhold til følgende skjema:
AN 2 + V A+ VN 2
I jord kan substratet for dehydrogenering være uspesifikke organiske forbindelser (karbohydrater, aminosyrer, alkoholer, fett, fenoler, etc.) og spesifikke (humusstoffer). Dehydrogenaser i redoksreaksjoner fungerer som hydrogenbærere og deles inn i to grupper: 1) aerob, overfører mobilisert hydrogen til luftoksygen; 2) anaerobe, som overfører hydrogen til andre akseptorer, enzymer.
Hovedmetoden for å påvise virkningen av dehydrogenaser er reduksjon av indikatorer med lavt redokspotensial som metylenblått.
For å bestemme aktiviteten til jorddehydrogenaser brukes fargeløse tetrazoliumsalter (2,3,5-trifenyltetrazoliumklorid - TTC) som hydrogen, som reduseres til røde formazanforbindelser (trifenylformazan - TFF).
Fremdrift av analysen. En prøve (1 g) av tilberedt jord plasseres forsiktig gjennom en trakt på bunnen av et 12-20 ml reagensrør og blandes grundig. Tilsett 1 ml av en 0,1 M løsning av dehydrogeneringssubstratet (glukose) og 1 ml av en nylaget 1% TTX-løsning. Rørene plasseres i en anaerostat eller vakuumeksikator. Bestemmelsen utføres under anaerobe forhold, for hvilke luften evakueres ved et vakuum på 10-12 mm Hg. Kunst. i 2-3 minutter og plasser i en termostat i 24 timer ved 30 °C. Ved inkubering av jord med substrater tilsettes ikke toluen som et antiseptisk middel, siden; det hemmer kraftig virkningen av dehydrogenaser. Sterilisert jord (ved 180°C i 3 timer) og underlag uten jord fungerer som kontroller. Etter inkubering, tilsett 10 ml etylalkohol eller aceton til kolbene og rist i 5 minutter. Den resulterende fargede TPP-løsningen filtreres og kolorimetriseres. For veldig intens farging fortynnes løsningen med alkohol (aceton) 2-3 ganger. Bruk 10 mm kyvetter og et lysfilter med en bølgelengde på 500-600 nm. Mengden formazan i mg beregnes ved å bruke standardkurven (0,1 mg i 1 ml). Aktiviteten til dehydrogenaser uttrykkes i mg TTP per 10 g jord per 24 timer. Bestemmelsesfeilen er opptil 8%.
Reagenser:
1) 1 % løsning av 2,3,5-trifenyltetrazoliumklorid;
2) 0,1 M glukoseløsning (18 g glukose er oppløst i 1000 ml destillert vann);
3) etylalkohol eller aceton;
4) trifenylformazan for standardskalaen. For å lage en kalibreringskurve, tilbered en serie løsninger i etylalkohol, aceton eller toluen med en konsentrasjon av formazan (fra 0,01 til 0,1 mg formazan i 1 ml) og fotokolorimeter som beskrevet ovenfor.
I fravær av formazan oppnås det ved å redusere TTX med natriumhydrosulfitt (ammoniumsulfitt, sinkpulver i nærvær av glukose). Startkonsentrasjonen av TTX-løsningen er 1 mg/ml. Krystallinsk natriumhydrosulfitt tilsettes til 2 ml av den originale TTX-løsningen på spissen av lansetten. Det dannede bunnfallet av formazan ekstraheres med 10 ml toluen. Dette volumet toluen inneholder 2 mg formazan (0,2 mg/ml). Ytterligere fortynning forbereder arbeidsløsninger for vekten.
Invertase
(β-fruktofuranosidase, sukrase)
Invertase er en karbohydrase den virker på β-fruktofuranosidasebindingen i sukrose, raffinose, gentianose, etc. Dette enzymet hydrolyserer mest aktivt sukrose med dannelse av reduserende sukkerarter - glukose og fruktose:
invertase
C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
sukrose glukose fruktose
Invertase er utbredt i naturen og finnes i nesten alle typer jord. Svært høy invertaseaktivitet ble funnet i fjellengjord. Invertaseaktivitet korrelerer tydelig med humusinnhold og jordfruktbarhet. Det anbefales når man studerer effekten av gjødsel for å vurdere effektiviteten. Metoder for å bestemme aktiviteten til jordinvertase er basert på kvantitativ regnskapsføring av reduserende sukker i henhold til Bertrand og på endringen i de optiske egenskapene til en sukroseløsning før og etter eksponering for enzymet. Den første metoden kan brukes når man studerer et enzym med en meget bred amplitude av aktivitet og substratkonsentrasjon. Polarimetriske og fotokolorimetriske metoder er mer krevende for konsentrasjonen av sukker og er uakseptable for jord med høyt innhold av organisk materiale, der fargede løsninger oppnås; derfor er disse metodene av begrenset bruk i jordforskning.
Hensikten med arbeidet er å bestemme den biologiske aktiviteten til jord i forskjellige avstander fra veien ved hjelp av fire enzymsystemer: dehydrogenaser, katalase, invertase, urease.
Enkle konsepter
Jordens enzymologiske metoder gjør det mulig å bestemme ikke det kvantitative innholdet av enzymer i jorda, men aktiviteten til enzymer som hovedsakelig er i en adsorbert (immobilisert) tilstand på overflaten av jordkolloider og delvis i jordløsningen.
Prinsippet for metoden for å bestemme aktiviteten til jordenzymer er basert på å ta hensyn til mengden substrat som behandles under reaksjonsprosessen eller det resulterende reaksjonsproduktet under optimale forhold for temperatur, pH og substratkonsentrasjon.
Enzymer som tilhører klassen oksidoreduktaser katalyserer redoksreaksjoner som spiller en ledende rolle i biokjemiske prosesser i cellene til levende organismer, så vel som i jorda. De vanligste oksidoreduktasene i jordsmonn er katalase og dehydrogenaser, hvis aktivitet er en viktig indikator på jordsmonnet.
Katalase dekomponerer hydrogenperoksid, som er giftig for celler, til vann og molekylært oksygen, som dannes under respirasjonen av levende organismer som et resultat av ulike biokjemiske reaksjoner av oksidasjon av organiske stoffer.
Katalaseaktivitet bestemmes av den gasometriske metoden basert på volumet av oksygen som frigjøres, basert på måling av nedbrytningshastigheten av hydrogenperoksid under dets interaksjon med jorda.
Dehydrogenaser er enzymer som deltar i respirasjonsprosessen ved å fjerne hydrogen fra oksiderbare substrater. Noen dehydrogenaser overfører hydrogen direkte til molekylært oksygen, andre - til noen akseptorer, for eksempel til kinoner og metylenblått.
For å bestemme aktiviteten til dehydrogenase brukes fargeløse tetrazoliumsalter (2,3,5-trifenyltetrazoliumklorid (TTC), som reduseres til røde formazanforbindelser (trifenylformazan (TFF)) som hydrogenakseptor.
Hydrolaser utfører hydrolysereaksjoner av en rekke komplekse organiske forbindelser, som virker på forskjellige bindinger: ester, glukosid, amid, peptid, etc. Denne klassen inkluderer enzymer invertase, urease, etc., hvis aktivitet er en viktig indikator på den biologiske aktiviteten til jordsmonn og er mye brukt for å vurdere menneskeskapt påvirkning.
Invertase virker på p-fruktofuranosidbindingen i sukrose, raffinose og stachyoe og bryter ned sukrose til ekvimolare mengder glukose og fruktose.
Fotokolorimetrisk bestemmelse av invertaseaktivitet er basert på å ta hensyn til de reduserende sukkerene som dannes under nedbrytningen av sukrose.
Nedbrytningen av organiske nitrogenholdige forbindelser skjer med direkte deltakelse av ekstracellulære enzymer. Ammoniakk dannet under ureaseaktivitet tjener som en kilde til plantenæring.
Urease katalyserer hydrolysen av urea. Sluttproduktene av hydrolyse er ammoniakk og karbondioksid. Urea kommer inn i jorda som en del av planterester, gjødsel og som nitrogengjødsel; det dannes også i selve jorda som et mellomprodukt i prosessen med transformasjon av nitrogenholdige organiske forbindelser - proteiner og nukleinsyrer.
Bestemmelse av katalaseaktivitet
Utstyr og reagenser:
System for gasometri (fig. 8); 10 % løsning av H 2 O 2; CaCO e.
Ris. 8 - Installasjon for gasometrisk bestemmelse av katalaseaktivitet i jordprøver:
1 - kolbe, 2 - byrett, 3 - adapter, 4 - pære med vann
Arbeidsordre
1. Tilsett 1 g siktet jord til en 100 cm 3 kolbe, tilsett 0,5 g CaCO 3 .
2. Bruk en pinsett og plasser forsiktig et lite glass med 1,7 cm 3 10 % hydrogenperoksidløsning på bunnen.
3. Fukt en jordprøve med 4 cm 3 destillert vann.
4. Lukk kolben tett med en gummipropp med et rør koblet til byretten med tykkvegget gummi gjennom en T-skjorte utstyrt med en klemme. Byretten kommuniserer med pæren. Byretten og pæren er fylt med vann. Vannstanden i dem er balansert og pæren er festet i en viss høyde.
5. Marker begynnelsen av forsøket med en stoppeklokke i øyeblikket når karet med hydrogenperoksid er veltet, og rist deretter innholdet i kolben. Risting av blandingen bør fortsette gjennom hele eksperimentet, uten å berøre bunnen av kolben direkte med hendene. Det frigjorte oksygenet fortrenger vann fra byretten, hvis nivå er notert.
6. Mengden molekylært oksygen som frigjøres tas med i 1 minutt ved en temperatur på 18-20 0 C.
7. Katalaseaktivitet uttrykkes i volumet (cm 3) oksygen som frigjøres per 1 g jord per minutt. Bestemmelsesfeil opptil 5 %.
8. Utfør lignende prosedyrer med alle jordprøver.
9. I henhold til tabell. 15 vurdere graden av metning av de studerte jordsmonnet med katalase .
Bord 15 ‑ Skala for vurdering av graden av jordanrikning med enzymer
| Grad av jordberikelse | Katalase, O 2 cm 3 /g på 1 min | Dehydrogenase, mg TPP per 10 g per 24 timer | Invertase, mg glukose per 1 g per 24 timer | Urease, mg NH 4, per 10 g per 24 timer | Fosfotase, mg P 2 O 3 per 10 g per 1 time |
| Svært dårlig | < 1 | <1 | <5 | <3 | <0,5 |
| Dårlig | 1-3 | 1-3 | 5-15 | 3-10 | 0,5-1,5 |
| Gjennomsnitt | 3-10 | 3-10 | 15-50 | 10-30 | 1,5-5,0 |
| Rik | 10-30 | 10-30 | 50-150 | 30-100 | 5-15 |
| Veldig rik | >30 | >30 | > 150 | > 100 | > 15 |
Bestemmelse av dehydrogenaseaktivitet
Instrumenter, tallerkener, reagenser:
Fotokolorimeter; millimeterpapir; 0,1M glukoseløsning; 1 % løsning av 2,3,5-trifenyltetrazoliumklorid (TTC); CaCO3; etanol; trifenylformazan (TFF).
Arbeidsordre
1. Plasser 1 g lufttørr jord fra hver prøve i reagensglass, tilsett 10 mg (på spissen av en slikkepott) CaCO 3 , 1 cm 3 0,1 M glukoseløsning og 1 cm 3 1 % TTX-løsning; Bland innholdet i hvert reagensglass grundig.
2. Plasser reagensrørene i en anaerostat og pump ut luften med en pumpe ved et vakuum på 10-12 mm Hg. Kunst. innen 2-3 minutter. Inkuber deretter ved 30 0 C i 24 timer.
3. Etter inkubasjonstiden ekstraheres innholdet i rørene i 3-4 doser på 25 cm 3 etylalkohol. For å gjøre dette, tilsett et lite volum alkohol i et reagensrør og rist i 5 minutter til en rød farge vises. La det sette seg og filtrer undergrunnsvæsken gjennom et papirfilter. Tilsett neste porsjon alkohol i reagensrøret.
4. Kolorimeter den resulterende fargede formazan-løsningen ved å bruke en FEC med et blått filter (500-600 nm).
5. Regn ut mengden formazan i milligram ved å bruke standardkurven. For å gjøre dette, tilbered en standardløsning av formazan i etylalkohol i en konsentrasjon på 0,1 mg per 1 cm3. Forbered arbeidsløsninger for å tegne kurven ved å fortynne standardløsningen (ca. 5 poeng). Tegn en standardkurve på millimeterpapir i systemet: optisk tetthet ved en bølgelengde på 500-600 nm - konsentrasjon av formazan i alkohol.
6. Beregn dehydrogenaseaktivitet. I følge tabellen 15 vurdere graden av metning av de studerte jordsmonnet med dehydrogenase.
Databehandling
Dehydrogenaseaktivitet (X) er uttrykt i milligram TPP per 10 g jord per dag i henhold til formelen:
hvor V er det totale volum av filtrat, 25 cm3;
10 - konverteringsfaktor for jordvekt, g;
v er produktet av volumene av substrat og reagens, 1 cm3;
A - mengde TPP oppnådd fra kalibreringskurven, mg/cm3. Bestemmelsesfeilen er opptil 8 %.
Bestemmelse av invertaseaktivitet
Instrumenter, tallerkener, reagenser:
Fotokolorimeter; 5% sukroseløsning; acetatbuffer (pH 4,7); toluen; Fellingsløsning: a - 40 g CuSO 4 × 5H 2 O oppløst i vann og justert til 1 dm 3, filtrert gjennom et papirfilter, b - 200 g Rochelle salt (C 4 H 4 O 6 KNa × 4H 2 O) oppløst i destillert vann, tilsett 150 g KOH og juster til 1 dm 3
Arbeidsordre
1. Plasser 5 g av hver jordprøve i kolber med en kapasitet på 50 cm 3, tilsett 10 cm 3 av en 5 % sukroseløsning, 10 ml acetatbuffer (pH 4,7) og 5-6 dråper toluen.
2. Forsegl kolbene med propper, rist, plasser i en termostat ved en temperatur på 30 0 C i 24 timer og rist dem med jevne mellomrom.
3. Etter inkubering filtrerer du innholdet i kolbene over i 25 cm 3 målekolber. Bring til målet.
4. Fra filtratene, ta 6 cm 3 i store reagensglass, tilsett 3 cm 3 av en løsning av Rochelle-salt og 3 cm 3 av en løsning av kobbersulfat, bland godt og kok i vannbad i 10 minutter. Et rødt bunnfall oppnås.
5. Avkjøl reagensglassene med løsningen i vann, filtrer innholdet i store reagensglass. Kolorimeter det gjennomsiktige filtratet med FEC ved å bruke et filter med en bølgelengde på 630 nm, kyvettebredde 1 cm.
6. For å få en kalibreringskurve, tilbered en standardløsning: 6 mg glukose per 1 cm3. Forbered en serie løsninger ved fortynning. Fotokolorimeter og plott en kurve: optisk tetthet - glukosekonsentrasjon i 1 cm 3.
7. Regn ut aktiviteten fra tabellen. 15 vurdere graden av metning av de studerte jordsmonnet med invertase.
Databehandling
Invertaseaktivitet (X) er uttrykt i milligram glukose per 1 g jord per 24 timer i henhold til formelen:
hvor A er mengden glukose oppnådd fra kalibreringskurven fra den optiske tettheten, mg/cm 3 ;
m - jordprøve, 5 g;
V - totalt volum av filtrat, 25 cm3;
v - volum av filtrat tatt for analyse, 6 cm3.
Bestemmelsesfeil - opptil 5%.
Bestemmelse av ureaseaktivitet i jordsmonn
Instrumenter, tallerkener, reagenser:
Fotokolorimeter; 2 % urealøsning i fosfatbuffer (pH = 6,7); 50% løsning av Rochelle salt; 50 % løsning av CCl3COOH (trikloreddiksyre); 1% løsning av KS1; Nesslers reagens; standardløsning NH 4 C1.
Arbeidsordre
1. Legg 5 g lufttørket jord i 100 cm 3 kolber, tilsett 20 cm 3 av en 2 % urealøsning i fosfatbuffer (pH 6,7) og 200 μl toluen.
2. Lukk flaskene tett og sett i en termostat ved en temperatur på 37 0 C i 4 timer.
3. Etter eksponering, tilsett 1 cm 3 50 % trikloreddiksyreløsning.
4. For å fortrenge absorbert ammoniakk fra jorda, tilsett 50 cm 3 1 N. kaliumkloridløsning.
5. Filtrer innholdet i kolbene.
6. Plasser 2 cm 3 av filtratet i 50 cm 3 målekolber, fortynn med vann til 30 cm 3, tilsett deretter 2 cm 3 av en 50 % Rochelle-saltløsning og 2 cm 3 av Nesslers reagens. Fyll flaskene med vann til merket, bland og kolorimeter den fargede løsningen ved en bølgelengde på 400 nm.
8. Beregn ureaseaktivitet.
9. I henhold til tabell. 15 vurdere graden av metning av de studerte jordsmonnet med urease.
Databehandling
Ureaseaktivitet (X) er uttrykt i milligram N-NH 4 per 1 g jord på 4 timer i henhold til formelen:
V - totalt volum av filtrat, 50 cm3;
m - jordprøve, 5 g.
Spørsmål til selvstudium:
1. Hva er katalaseaktivitet?
2. Definer invertaseaktivitet.
3. Beskriv ureaseaktivitet.
4. Hva er en bufferblanding?
5. Prinsippet og essensen av metoden for å bestemme aktiviteten til jordenzymer.
6. Metodikk for innsamling av jordprøver.
APPLIKASJONER
Tabell 1 - Omtrentlig liste over organismer - indikatorer på sarbarhet
| Organismer | Saprobity |
| Filamentøse bakterier: | |
| Sphaerotilus natans | R |
| Beggiatoa sp. | R |
| Thiothrix sp. | R |
| Sopp: | |
| Leptomitus lacteus | α |
| Mucor racemosus | α |
| Fusarium aquaeductum | R |
| Tang: | |
| blå grønn: | |
| Anabaena flos aquae | β |
| Microcystis aeruginosa | β |
| Aphanizomenon flos aquae | β |
| Oscillatorla tenuis | α |
| Kiselalger | - |
| Cymbella cesati | O |
| Oomphonema cevli | O |
| Melostra granulata | β |
| Navicula angustata | α |
| Navicula apiculata | α |
| Synedra acus | β |
| Synedra ulna | β |
| Nitzschia palea | α |
| Euglenaceae: | |
| Euglena acus | β |
| Euglena viridis | R |
| Euglena deses | α |
| grønn og protokok: | |
| Volvox globator | o-p |
| Ankistrodesmus falcatus | β-α |
| Crucigenta rectangularis | a-β |
| Scenedesmus quadricauda | β |
| Draparnaldia sp. | O |
| Ulothrix zonata | O |
| Stlgeoclonium tenue | α |
| Dyr: | |
| amøbe: | |
| Pelornyxa palustris | R |
| Organismer | Saprobity |
| ciliater: | |
| Colpidium, campylum | s |
| Colpllum colpoda | s |
| Euplotes charon | β |
| Chlodon cucullulus | s |
| Opercularia coaretata | α |
| Paramecium caudatum | α |
| Spirostomum amblguum | α |
| Stentor coeruleus | α |
| Vortlcella convallarla | α |
| Vorticella microstoma | s |
| Podophrya fixa | α |
| hjuldyr: | |
| Kellcottia longispina (syn. Notholca Iongispina) | O |
| Keratella cochlearls | β |
| Keratella quadrata | β |
| Leucane lunarls (syn. Monostyla lunarls) | β |
| Rotaria rotatoria (syn. Rotifer vulgaris) | α |
| Oligochaetes: | |
| Limnodrilus hofmelsterl | s |
| Kar hvis ex tublfex | s |
| Stylarla lacustris | β |
| krepsdyr: | |
| Daplmla magna | α |
| Daphnla pulex | α |
| Leptodora kindtli | O |
| Eudiaptomus gracilis | o |
| Astacus fluviatilis | o |
| insekter: | |
| Caenls macrura | o |
| Heptagenia coerulana | β |
| Chironomus plumosus | R |
| fisk: | |
| brasme: | β |
| barbel | β |
| ørret | o |
| suter | β-α |
Tabell 2 - Frekvensskala for omdannende organismer i 100 felt per frekvens
| Frekvensverdi | Mikrobentos | Begroing | |
| Telle data | Beløp i 100 felt | ||
| 1. størrelseskategori | |||
| Ikke mer enn 1 i hvert 2. synsfelt Ikke mer enn 2 i synsfeltet Ikke mer enn 10 i synsfeltet Ikke mer enn 30 i synsfeltet Ikke mer enn 60 i synsfeltet Mer enn 60 i synsfeltet | Ikke mer enn 1 i hvert 2. synsfelt Ikke mer enn 2 i synsfeltet Ikke mer enn 10 i synsfeltet Ikke mer enn 50 i synsfeltet Ikke mer enn 250 i synsfeltet Mer enn 250 i synsfeltet | 1-50 50-200 200-1000 1000-5000 5000-25000 Mer enn 25000 | |
| 2. størrelseskategori | |||
| Ikke mer enn 1 i hvert 20. synsfelt Ikke mer enn 1 i hvert 5. synsfelt Ikke mer enn 1 i synsfelt Ikke mer enn 3 i synsfelt Ikke mer enn 6 i synsfelt Mer enn 6 i synsfelt | Ikke mer enn 2 av 20 synsfelt Ikke mer enn 1 av 5 synsfelt Ikke mer enn 1 i synsfelt Ikke mer enn 5 i synsfelt Ikke mer enn 25 i synsfelt Mer enn 25 i synsfeltet av utsikten | 1-5 6-20 21-100 100-500 500-2500 Mer enn 2500 | |
| 3. størrelseskategori | |||
| 1 av 100 synsfelt 1 av 50 synsfelt Ikke mer enn 1 av 10 synsfelt Ikke mer enn 1 av 4 synsfelt Ikke mer enn 1 av 2 synsfelt Omtrent 1 per synsfelt | 1 av 100 synsfelt 1 av 50 synsfelt Ikke mer enn 1 av 10 synsfelt 1 av 2 synsfelt Ikke mer enn 2 i synsfeltet Mer enn 2 i synsfeltet | 3-10 10-50 50-200 Mer enn 200 |
applikasjon
Tabell 13. Omregning av kvantitative regnskapsresultater til frekvensverdier
applikasjon
Eksempel på beregning av saprobity
Eksempel: elv nedenfor byen. Dato ________________ Fellesskap: begroing.
| Organismer | s | h | sft |
| Euglena viridis | s | ||
| Scenedesmus acuminatus | β | ||
| Spirogyra sygmoidea | β | ||
| Closterium acerosum | α | ||
| Closterium moniliierum | β | ||
| Cyclotella menengiana | α | ||
| Cymbella vesiculosa | β | ||
| Diatoma vulgær | β | ||
| Melosira italica | β | ||
| Melosira-varianter | β | ||
| Navicula cryptocephala | α | ||
| Navicula viridua | α | ||
| Nitzschia acicularis | β | ||
| Nitzschia palea | α | ||
| Surirella ovata | β | ||
| Chilidonella cuculata | α | ||
| Colpoda cuculus | α | ||
| Sh=41 | S(sh)=103 |
Shp = 3; Sh a = 15; Sh β = 23.
S=S(sh)/(Sh)-103/41=2,51/
Beregning av feil:
Nøyaktighetsintervallet for statistisk pålitelighet er 95 %.
S=s±t 0,05 s S=2,51±2,02x0,1;
Relatert informasjon.
