Procesy przemiany materii i energii podczas rozkładu i syntezy związków organicznych, przemiany trudnostrawnych składników pokarmowych w formy łatwo dostępne dla roślin i mikroorganizmów, zachodzą przy udziale enzymów.

Enzym inwertaza (α-fruktofuranozydaza) katalizuje rozkład różnych węglowodanów na cząsteczki glukozy i fruktozy.

Wiele danych potwierdza związek między aktywnością inwertazy a aktywnością biologiczną gleby, zawartością w niej materii organicznej, plonem upraw polowych oraz zmianami zachodzącymi w glebie podczas użytkowania rolniczego (Khaziev F.Kh., 1972 ; Galstyan A.Sh., 1978; Vasilyeva LI, 1980).

Wraz ze wzrostem głębokości orki aktywność inwertazy w górnej warstwie gleby nieco spadła, co tłumaczy się zubożeniem tej warstwy gleby, ponieważ podczas głębokiej orki główna ilość resztek roślinnych jest osadzona w dolnych warstwach. Nagromadzenie większości resztek pożniwnych w wierzchniej warstwie gleby podczas uprawy bezodkładnicowej powoduje spadek aktywności inwertazy w warstwie 30–40 cm o 5–15% do końca okresu wegetacji roślin.

Na podłożu nawożonym aktywność inwertazy wzrosła średnio o 5% dopiero po orce. Według bezodkładnicowych metod uprawy roli nawozy nie wpływały na aktywność tego enzymu.

Działanie ureazy związane jest z hydrolitycznym rozszczepianiem wiązania pomiędzy azotem a węglem (CO-IN) w cząsteczkach związków organicznych zawierających azot. Dlatego wielu badaczy zauważa dodatnią korelację między aktywnością ureazy a zawartością azotu i próchnicy w glebach. Jednak aktywność ureazy zależy nie tylko od całkowitej ilości próchnicy, ale także od jej jakości, korelującej głównie z wartością stosunku węgla do azotu (C: 14). Materia organiczna o najszerszym stosunku węgla do azotu odpowiada największej aktywności ureazy, wraz ze spadkiem stosunku węgla do azotu zmniejsza się również aktywność enzymu. To, według V.D. Mukha i LI Vasilyeva zwraca uwagę na regulujący wpływ ureazy na procesy przemian związków organicznych zawierających azot w glebie. W naszych badaniach spośród wariantów uprawy odkładnicą największą aktywnością ureazy charakteryzowała się orka na głębokość 20–22 cm, a pogłębianie uprawy prowadziło do znacznego obniżenia aktywności tego enzymu. Tak więc na początku wegetacji roślin orka do głębokości 35–37 cm w warstwie gleby 0–40 cm wytworzyła o 20% mniej amoniaku niż orka do normalnej głębokości 20–22 cm (średnia z lat 1980–1982, mg YN 3 na 1 g powietrzno-suchej gleby).

O intensywności i kierunku procesów przemian materii organicznej w glebie decyduje również aktywność enzymów redoks, oksydazy polifenolowej i peroksydazy. Oksydaza polifenolowa bierze udział w przekształcaniu związków organicznych szeregu aromatycznego w składniki humusowe (Mishustin E.N. i in., 1956, Kononova M.M., 1963, 1965). W rozkładzie substancji humusowych duże miejsce zajmuje peroksydaza i katalaza (Nikitin D.I., 1960). Badacze zauważają wysoką dodatnią korelację między rozkładem próchnicy a aktywnością peroksydazy oraz prawie funkcjonalną ujemną korelację z aktywnością oksydazy polifenolowej (Chunderova A.I., 1970, Dulgerov A.N., 1981). Przeciwna orientacja funkcji peroksydazy i oksydazy polifenolowej oraz jeden cel ich zastosowania umożliwiły A.I. Chunderova zaproponowali pojęcie „współczynnika akumulacji próchnicy”, którego wartość określa stosunek aktywności oksydazy polifenolowej gleby do aktywności peroksydazy.

Według naszych badań zwiększenie głębokości orki z 20-22 cm do 35-37 cm oraz stosowanie uprawy bezodkładnicowej frezem płaskim, pługiem bez odkładnic, dłutem, narzędziem typu paraplow, zębami SibIME , a także przy uprawie gleby „Notil” prowadziły do ​​wzrostu aktywności peroksydazy o 4-6% i spadku aktywności oksydazy polifenolowej o 4-5% (tab. 15). Współczynnik akumulacji próchnicy zmniejszył się w tym przypadku o 8-10%.

15. Aktywność peroksydazy i oksydazy polifenolowej w 0-40 cm warstwie gleby pod grochem, mg purpurgaliny na 100 g powietrznie suchego

gleba w 30 min. (1980-1982)

Opcje

nadtlenek-

polifenol-

loksydaza

akumulacja

nadtlenek-

polifenol-

loksydaza

akumulacja

coroczny

z nawozami

bez nawozu

coroczny

z nawozami

bez nawozu

coroczny

leczenie

samolot

z nawozami

bez nawozu

Złoże niekoszone od 1885 roku

W badaniach ustalono zależność między współczynnikiem akumulacji próchnicy a stosunkiem liczby mikroorganizmów asymilujących azot mineralny do liczby mikroorganizmów asymilujących azot związków organicznych (KAA:MPA). Współczynnik korelacji między tymi dwoma wskaźnikami wynosi -0,248±0,094. Wzrost pierwszego wskaźnika w wielu przypadkach prowadzi do spadku drugiego i odwrotnie, co potwierdza istnienie związku między strukturą cenozy drobnoustrojów a kierunkiem procesu przemian biochemicznych glebowej materii organicznej. Najwyraźniej stosunek tych dwóch współczynników może charakteryzować orientację kulturowego procesu glebotwórczego.

Pozwala to wnioskować, że przemiana materii organicznej gleby pod wpływem działania peroksydazy i oksydazy polifenolowej przesuwa się w kierunku zwiększonego rozkładu próchnicy wraz z pogłębianiem orki i uprawy roli bez odwracania warstwy (ryc. 5).

  • ? Rząd 4
  • ? Ryad Z
  • ? Rząd2
  • ? Wiersz 1

Ryż. 5. Wpływ różnych metod i głębokości głównego zabiegu na aktywność peroksydazy w warstwie gleby 0-40 cm w okresie 2-4 par liści właściwych słonecznika, mg purpuralliny na 1 g powietrznie suchej gleby (1989 -1991)

Pewne miejsce w kierunku i natężeniu procesów biochemicznych zachodzących w glebie zajmuje enzym katalaza. W wyniku działania aktywującego nadtlenek wodoru rozkłada się na wodę i wolny tlen. Uważa się, że katalaza wraz z peroksydazą mogą uczestniczyć w reakcjach typu peroksydazy, podczas których zredukowane związki ulegają utlenieniu. W doświadczeniach Instytutu Badawczego Rolnictwa Centralnego ChP im. VV Dokuczajew nie ustalił zależności aktywności katalazy od głębokości ani metod podstawowej uprawy roli. Jednak wraz ze wzrostem głębokości orki powyżej 25–27 cm, a także przy uprawie bez odwracania warstwy, odnotowano istotny wzrost aktywności katalazy w porównaniu z orką do głębokości 20–22 cm i 25–27 cm.

Inwertaza - katalizuje reakcje hydrolitycznego rozkładu sacharozy na równomolowe ilości glukozy i fruktozy, działa również na inne węglowodany z tworzeniem cząsteczek fruktozy - produktu energetycznego dla życiowej aktywności mikroorganizmów, katalizuje reakcje transferazy fruktozy. Badania wielu autorów wykazały, że aktywność inwertazy lepiej niż innych enzymów odzwierciedla poziom żyzności gleby i aktywność biologiczną.[ ...]

Analiza inwertazy po 1 roku wskazuje na dalszy jej spadek we wszystkich próbkach o 2-3 razy, w zależności od rodzaju gleby, co najwyraźniej wynika z zubożenia gleby w związki zawierające węgiel.[ ... ]

Z grupy hydrolaz zbadano aktywność inwertazy hydrolizującej sacharozę do glukozy i fruktozy oraz ureazy katalizującej hydrolizę mocznika. Aktywność tych enzymów w glebie jest bardzo niska, jednak po zastosowaniu torfu wzrasta proporcjonalnie do jego dawek iw niewielkim stopniu zależy od ilości nawozów mineralnych. Należy zauważyć, że zastosowanie największej dawki (NSCC, jak i CaCOe) nie ma przewagi nad mniejszymi dawkami nawozów w stymulowaniu aktywności zarówno hydrolaz, jak i oksydoreduktaz.[ ...]

Dla trasy lotnisko - poz. Nie stwierdzono odwrotnej zależności Kangalassiego między aktywnością ureazy, inwertazy i proteazy a zawartością ołowiu. Wskazuje to na brak działania hamującego ołowiu w dawce nieprzekraczającej MPC. Równolegle następuje wzrost aktywności wszystkich enzymów i ołowiu wraz z odległością od źródła zanieczyszczenia, co w tym przypadku tłumaczy się wzrostem zawartości próchnicy w glebie. Wiadomo, że gleby o dużej zawartości próchnicy w większym stopniu akumulują HM i charakteryzują się podwyższoną zawartością FA.[ ...]

Związki z tej grupy spowalniają wzrost nowych pędów, czasowo zmniejszają aktywność inwertazy w buraku cukrowym oraz hamują biosyntezę chlorofilu. A jednak ich głównym działaniem jest hamowanie biosyntezy aminokwasów aromatycznych. Związki takie jak N-fosfonmetyloglicyna hamują tę syntezę, działając na miejsca konwersji kwasów dehydrochinowego i prefenowego.[ ...]

Najwyraźniej sacharoza powstaje w komórkach miąższowych łyka, skąd trafia do rurek sitowych, które pozbawione są enzymów rozkładających sacharozę (inwertazy), co decyduje o bezpieczeństwie tego związku na całej drodze jego transportu. [ ...]

Przeprowadzone prace pozwalają stwierdzić, że kumulacja form mobilnych ołowiu i niklu w dawkach przekraczających MPC prowadzi do spadku aktywności enzymów w glebach. Spadek aktywności proteaz, ureazy i inwertazy w glebach powoduje odpowiednie zahamowanie procesów hydrolizy białek, mocznika i oligosacharydów, co generalnie prowadzi do zmniejszenia aktywności biologicznej gleb. Zmiany FA są obiecującą metodą diagnozowania stanu ekologicznego gleb. Spośród rozważanych przez nas enzymów ureaza wykazuje najwyższe właściwości diagnostyczne.[ ...]

Stan gleby oceniano dwiema metodami bioindykacyjnymi: aktywnością enzymatyczną gleb oraz mutacyjnym oddziaływaniem gleb na badany obiekt. W glebach miejskich oznaczono aktywność trzech enzymów: inwertazy, katalazy i ureazy (Khaziev, 1990), z których aktywność ureazy była najbardziej zmienna. Z tego powodu do całościowej oceny wybrano wskaźniki tego konkretnego enzymu, którego aktywność w dużej mierze zależała od stężenia szerokiego spektrum zanieczyszczeń w glebie.[ ...]

Analizy histochemiczne pozwoliły ustalić powszechność reżimu oksydacyjnego pyłku i łagiewek pyłkowych u różnych przedstawicieli roślin okrytonasiennych. Stwierdzono, że najbardziej intensywne procesy biochemiczne zachodzą w czubku łagiewki pyłkowej.[ ...]

Kolejna grupa zmian ewolucyjnych związana jest z uruchomieniem procesów energetycznych niezbędnych do realizacji morfogenetycznego programu rozwoju reprodukcyjnego.[ ...]

Wraz z wprowadzeniem dużych norm HCBD zarówno w postaci płynnej, jak i granulowanej, zahamowanie rozwoju niektórych grup mikroorganizmów nie znika nawet przez półtora roku po fumigacji. Aktywność enzymów glebowych (katalazy i inwertazy) do tego czasu wynosi 70-80% aktywności enzymów w wariancie kontrolnym według tych (warianty doświadczalne) 5 miesięcy po wprowadzeniu dużych norm HCBD (płynny i granulowany) , zmniejsza się zawartość azotanów w glebie, co wskazuje na zahamowanie procesu nitryfikacji.[ ...]

Właściwości agrochemiczne gleb określono metodami konwencjonalnymi, odczyn wody i ekstraktów solnych – metodą potencjometryczną, zawartość węgla – metodą Tyurina, azot mobilny – Baszkina i Kudeyarowa, fosfor ruchomy – Czirikowa, aktywność enzymatyczną gleb (inwertaza, ureaza i katalaza) - przez Khaziev. ...]

U wielu przedstawicieli grzybów promienistych zidentyfikowano enzym amylazę, za pomocą którego organizmy rozkładają skrobię z różną intensywnością, w zależności od rodzaju hodowli. Niektóre kultury rozkładają skrobię do dekstryn, inne do cukrów. U niektórych promieniowców znaleziono enzym inwertazę, który rozkłada sacharozę na łatwo przyswajalne cukry – glukozę i fruktozę. Zauważono, że proactinomycetes mogą wchłaniać sacharozę bez jej rozkładu.[ ...]

Takie poziomy zanieczyszczeń znalazły również odzwierciedlenie w zawartości mobilnych, dostępnych dla roślin form związków metali ciężkich. Ich liczba również wzrosła o 1,5-2, a nawet 5 razy. Zmiany te wpłynęły na faunę i florę gleby, ogólne właściwości gleby i żyzność gleby. W szczególności gwałtownie spadła aktywność enzymów glebowych: inwertazy, fosfatazy, ureazy, katalazy; około 2-krotnie zmniejszyła się produkcja CO2. Aktywność enzymatyczna jest dobrym integralnym wskaźnikiem sytuacji ekologicznej w układzie „gleba – roślina”. Na zanieczyszczonych glebach gwałtownie spadła również wydajność różnych upraw. I tak średni plon pomidorów (c/ha) spadł z 118,4 do 67,2; ogórki - od 68,3 do 34,2; kapusta - od 445,7 do 209,0; ziemniaki - od 151,8 do 101,3; jabłka - od 72,4 do 32,6 i brzoskwinie - od 123,6 do 60,6.[ ...]

Wśród gleb tundry zalewowej potencjał aktywności biochemicznej wzrasta od gleb równiny zalewowej przykanałowej do centralnej i przytarasowej. Z kolei aktywność enzymatyczna w organogenicznych glebach zalewowych jest wyższa niż w glebach mineralnych. W poziomach próchnicznych (0-13 cm) badanych gleb występuje dość wysoka aktywność ureazy, inwertazy, fosfatazy i dehydrogenazy - enzymów biorących udział w procesach metabolicznych azotu, węglowodanów, fosforu i redoks.[ ...]

Aktywność fosfatazy jest niska, aw większości przypadków nie ma aktywności fosfatazy, co wiąże się z bardzo niską zawartością fosforu ruchomego na tle stosunkowo dużej zawartości jego form objętościowych w poziomach próchniczno-torfowych. W przeciwieństwie do enzymów biorących udział w procesach wymiany azotu i fosforu, enzymy metabolizmu węglowodorów (inwertaza) wykazują aktywność aż do poziomu nadpermafrostu, co jest determinowane zawartością próchnicy w profilu.[ ...]

Zmianę aktywności enzymatycznej gleb w ciągu czterech lat doświadczenia przedstawiono w tabeli. 6.8. Jak widać z uzyskanych wyników, aktywność ureazy i fosfatazy obniżyła się, ale główne wzorce – wyższa aktywność w wariantach bez użycia PPS z zastosowaniem torfu i nawozów mineralnych oraz brak aktywności enzymatycznej w wariantach kontrolnych – pozostać. Jednocześnie aktywność inwertazy, która odgrywa ważną rolę w obiegu węgla w biogeocenozie, wzrasta w czwartym roku prawie we wszystkich wariantach eksperymentu, w tym z wprowadzeniem PPS, co również potwierdza intensywność mineralizacji procesy torfowe i uniwersyteckie.[ ... ]

Bardzo obiecującą metodą oczyszczania wody z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń, zwłaszcza syntetycznych, jest zastosowanie immobilizowanych (stałych, nierozpuszczalnych) enzymów – „enzymów drugiej generacji”. Pomysł utrwalenia enzymów na nierozpuszczalnym w wodzie nośniku i wykorzystania tak silnych katalizatorów w procesach technologicznych i medycynie narodził się dawno temu. Już w 1916 roku inwertazę adsorbowano na węglu aktywnym w świeżo wyizolowanym wodorotlenku glinu. Od 1951 roku do frakcjonowania przeciwciał i izolowania antygenów stosowano koniugację białkowo-celulozową. Do niedawna istniała tylko jedna metoda wiązania enzymów - zwykła adsorpcja fizyczna. Zdolność adsorpcyjna znanych materiałów w stosunku do białek jest jednak wyraźnie niewystarczająca, a siły adhezji niewielkie, a wiązanie pomiędzy enzymem a powierzchnią adsorbenta może ulec zerwaniu przy najmniejszych zmianach warunków procesu. Dlatego ta metoda immobilizacji nie znalazła szerokiego zastosowania, ale ponieważ jest prosta i może pozornie pomóc w wyjaśnieniu mechanizmu działania enzymów w systemach żywych, mułach i glebie, aw niektórych przypadkach znaleźć zastosowanie w praktyce, niektórzy badacze badanie adsorpcji enzymów, poszukiwanie nowych, efektywnych nośników itp.[ ...]

Jeśli weźmiemy pod uwagę wyraźne i długotrwałe zmiany fizjologiczne w procesach wzrostu i rozwoju wywołane przez etylen, nie będzie zaskoczeniem, że zmiany zachodzą również w syntezie RNA i białka oraz w aktywności enzymów. Wielokrotnie badano możliwość bezpośredniego wpływu etylenu na aktywność różnych enzymów, takich jak glukozydaza, a-amylaza, inwertaza i peroksydaza, ale uzyskano wyniki negatywne.Jednocześnie synteza szeregu enzymów wyraźnie wzrasta. Peroksydaza jest jednym z enzymów syntetyzowanych stosunkowo szybko po ekspozycji na etylen. W owocach cytrusowych nasilona jest synteza liazy fenylo-alanino-amoniakalnej, a CO2 i inhibitory transkrypcji blokują ten proces. W uwalnianej tkance etylen powoduje powstawanie celulazy. Związek tego efektu ze stymulacją procesu separacji jest oczywisty. Co prawda przyspieszona separacja następuje jeszcze przed wzrostem syntezy celulazy, ale wynika to prawdopodobnie z faktu, że etylen powoduje również uwalnianie celulazy z formy związanej i jej wydzielanie do przestrzeni międzykomórkowych. Uwalnianie amylazy z komórek aleuronowych jęczmienia jest również przyspieszane przez etylen. Szybkie „działanie etylenu, na przykład hamowanie wydłużania komórek, które objawia się po 5 minutach, wiąże się bardziej z wpływem na błony niż ze zmianami w syntezie białek.[ ...]

Jak wiadomo, jedną z przyczyn toksyczności gleb jest ich zasolenie. Odpadowe płuczki wiertnicze i zwierciny zawierają w swoim składzie w niektórych przypadkach znaczne ilości soli mineralnych niebezpiecznych dla gleb. Dlatego też interesujące jest ujawnienie wpływu tego czynnika na produktywność biologiczną gleb. Wyniki badań wskazują, że gleby mineralne w ilości powyżej 0,8-4,0 kt/m2 gleby gwałtownie zmniejszają aktywność inwertazy, a w ilości powyżej 1,5-1,6 kg/m2 gleby zaczynają znacząco wpływać na plon uprawianych z nich roślin.[...]

Miód to produkt wysokokaloryczny. Miód naturalny to słodka, lepka i aromatyczna substancja wytwarzana przez pszczoły z nektaru roślin, a także ze spadzi lub spadzi. Miód może mieć postać skrystalizowanej masy. Wartość miodu polega na tym, że ma on właściwości bakteriobójcze. Dlatego miód jest nie tylko wartościowym produktem spożywczym, ale także środkiem leczniczym. Głównymi składnikami miodu kwiatowego są owoce i cukier winogronowy, których zawiera około 75%. Zawartość kalorii w miodzie to ponad 3 tys. Zawiera enzymy: diastazę (lub amylazę), inwertazę, katalazę, lipazę.[ ...]

Badania prowadzono w dolinie dolnego biegu rzeki Sysoli (Republika Komi, podstrefa tajgi środkowej). Parametry biochemiczne gleb scharakteryzowano na podstawie poziomu aktywności oksydoreduktaz (katalazy), hydrolaz (inwertazy) oraz uwalniania CO2 z powierzchni gleby. We wszystkich okresach pobierania próbek maksymalne wartości aktywności katalitycznej odnotowano w ściółce leśnej gleby Adl (4,2–8,6 ml 02/g gleby), „najsuchszej” w badanej serii gleb. Natomiast gleba Al (11,9–37,8 mg glukozy/g gleby w poziomie AO) była liderem pod względem poziomu inwertazy we wszystkich okresach poboru prób. W tej samej glebie maksimum uwalniania CO2 (0,60±0,19) kg/ha-godz. odnotowano w lipcu. Wykorzystując zintegrowany wskaźnik BAP, uwzględniający wszystkie parametry aktywności biologicznej, wykazano, że najaktywniejsze procesy biologiczne we wszystkich okresach selekcji zachodzą w glebie Al, która zajmuje pozycję pośrednią w reżimie hydrotermalnym między Adl. i gleby Alb.[ ...]

Destabilizacja procesu nitryfikacji zaburza wejście azotanów do cyklu biologicznego, których ilość determinuje reakcję na zmianę siedliska w kompleksie denitryfikatorów. Układy enzymatyczne denitryfikatorów zmniejszają szybkość całkowitego odzysku, w mniejszym stopniu angażując podtlenek azotu w końcowym etapie, którego realizacja wymaga znacznych kosztów energii. W rezultacie zawartość podtlenku azotu w atmosferze naziemnej erodowanych ekosystemów sięgała 79 - 83% (Kosinova et al., 1993). Alienacja części materii organicznej z czarnoziemów pod wpływem erozji znajduje odzwierciedlenie w uzupełnianiu się funduszu azotowego w przebiegu foto- i heterotroficznego wiązania azotu: tlenowego i beztlenowego. W pierwszych stadiach erozji właśnie beztlenowe wiązanie azotu jest szybko tłumione ze względu na parametry labilnej części materii organicznej (Khaziev i Bagautdinov, 1987). Aktywność enzymów inwertazy i katalazy w silnie zerodowanych czarnoziemach zmniejszyła się o ponad 50% w porównaniu z czarnoziemami niezerodowanymi. W szarych glebach leśnych, wraz ze wzrostem ich wymywania, aktywność inwertazy maleje najbardziej gwałtownie. Jeśli w glebach słabo zerodowanych następuje stopniowe osłabienie aktywności wraz z głębokością, to w glebach silnie zerodowanych aktywność inwertazy jest bardzo niska lub nie jest wykrywana już w warstwie przypowierzchniowej. To ostatnie wiąże się z powstawaniem na powierzchni dnia poziomów iluwialnych o skrajnie niskiej aktywności enzymatycznej. W zależności od aktywności fosfatazy, a zwłaszcza katalazy, nie zaobserwowano wyraźnej zależności od stopnia erozji gleby (Lichko, 1998).[ ...]

Podstawowe substancje w porostach są na ogół takie same jak w innych roślinach. Skorupy strzępek plechy porostów składają się głównie z węglowodanów, w strzępkach często występuje chityna (C30 H60 K4 019). Charakterystycznym składnikiem strzępek jest porost polisacharydowy (C6H10O6)n, zwany skrobią porostową. Oprócz pochewek strzępkowych w protoplastach znaleziono mniej powszechny izomer porostów, izolicheninę. Spośród polisacharydów o dużej masie cząsteczkowej w porostach, w szczególności w skorupach strzępek, znajdują się hemicelulozy, które są oczywiście węglowodanami rezerwowymi. W przestrzeniach międzykomórkowych niektórych porostów znaleziono substancje pektynowe, które wchłaniając duże ilości wody pęcznieją i śluzują plechę. W porostach występuje również wiele enzymów - inwertaza, amylaza, katalaza, ureaza, zymaza, lichenaza, w tym pozakomórkowe. Spośród substancji zawierających azot w strzępkach porostów znaleziono wiele aminokwasów - alaninę, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, lizynę, walinę, tyrozynę, tryptofan itp. Phycobiont wytwarza witaminy w porostach, ale prawie zawsze w małych ilościach. [ ...]

W trakcie badań stwierdzono, że półpłynne i stałe odpady wiertnicze mają niezwykle negatywny wpływ na produktywność biologiczną gleb. Wiadomo, że największy negatywny wpływ mają ropa i produkty ropopochodne zawarte w odpadach. Zanieczyszczenia te znacznie zmniejszają aktywność enzymów redoks i hydrolitycznych, co prowadzi do zahamowania aktywności mikrobiologicznej gleby. Efekt ten jest wyraźny dla odpadów zawierających więcej niż 4-5% oleju i produktów ropopochodnych. Przy mniejszej zawartości tego zanieczyszczenia efekt obniżenia produktywności biologicznej badanych gleb jest typowy dla okresu od 3 do 6 miesięcy, po czym następuje wzmożone rozmnażanie się bakterii wiążących azot, denitryfikujących i redukujących siarczany które wykorzystują ropę i jej pochodne jako źródło węgla i energii, co powoduje stopniowe utlenianie i mineralizację ropy. Jednocześnie naturalnie spadają plony i aktywność inwertazy. Jeżeli odpad zawiera więcej niż 5% oleju i produktów ropopochodnych, to nawet po 1 roku nie obserwuje się widocznej aktywności mikroflory bakteryjnej utleniającej węglowodory. Wskazany poziom zanieczyszczenia odpadami jest krytyczny, dlatego konieczne jest stosowanie specjalnych metod agrotechnicznych i agrochemicznych w celu pobudzenia produktywności biologicznej gleb (nawożenie azotem, fosforem i potasem; intensywne napowietrzanie strefy zaolejenia; wysiew specjalnych ziół wzmagają aktywność mikroflory bakteryjnej przyswajającej węglowodory).[ ...]

Zbadanie mechanizmu i charakteru oddziaływania półpłynnych (odpadowe płyny wiertnicze) i stałych (zwierciny) odpadów wiertniczych, tj. rodzajów odpadów poddawanych zasypywaniu glebą mineralną w dołach osadowych podczas ich likwidacji, o biologicznej produktywności gleb i opracowaniu na tej podstawie zestawu zabiegów agrotechnicznych służących rekultywacji zanieczyszczonych gruntów, roślinności polowej i polowej przeprowadzono badania. Eksperymenty przeprowadzono zgodnie ze standardowymi metodami. Eksperymentowaliśmy z odpadami wiertniczymi o różnym stopniu zanieczyszczenia olejem i produktami ropopochodnymi (OP), węglem organicznym (wskaźnik chemicznego zapotrzebowania tlenu – ChZT) oraz solami mineralnymi (wskaźnik pozostałości kalcynowanej – PO), które dodawano do gleb w stosunek 1:1. Zasięg i poziom zanieczyszczonych odpadów kształtuje się następująco: wg NG1 - 1,0-12,0%; dla ChZT - 20,0 - 60,0 kg/m3; zgodnie z oprogramowaniem (w przeliczeniu na jednostkę powierzchni gleby) - 0,4-1,6 kg / m2 gleby. W badaniach wykorzystano trzy rodzaje gleb, tj. najpowszechniejsze rodzaje gleb, na których prowadzone są wiercenia na obszarach czynnego użytkowania rolniczego. Integralnymi wskaźnikami produktywności biologicznej gleb były plon standardowej odmiany jęczmienia „Kurier” oraz aktywność inwertazy, którą określono znaną metodą.[ ...]

Jednak pomimo ścisłego związku, jaki istnieje między porostami a podłożem, na którym się osiedlają, nadal nie wiadomo z całą pewnością, czy porosty wykorzystują podłoże jedynie jako miejsce przyczepu, czy też czerpią z niego część niezbędnych do życia składników pokarmowych. Z jednej strony zdolność porostów do wzrostu na podłożach ubogich w składniki pokarmowe daje podstawy sądzić, że wykorzystują one podłoże jedynie jako miejsce przyczepu. Z drugiej jednak strony selektywna tolerancja wykazywana przez porosty podczas zasiedlania, ścisłe osadzenie większości z nich w określonym podłożu, zależność składu gatunkowego roślinności porostowej nie tylko od właściwości fizycznych, ale i chemicznych podłoża, mimowolnie sugerują, że porosty wykorzystują podłoże iw jaki sposób dodatkowe zasilanie. Potwierdzają to badania biochemiczne przeprowadzone w ostatnich latach. Okazało się na przykład, że w tych samych gatunkach porostów rosnących na różnych gatunkach drzew skład substancji porostowych może nie być taki sam. Jeszcze bardziej oczywistym dowodem jest odkrycie w porostach enzymów zewnątrzkomórkowych, które są uwalniane do środowiska zewnętrznego. Enzymy pozakomórkowe, takie jak na przykład inwertaza, amylaza, celulaza i wiele innych, są dość szeroko reprezentowane w porostach i mają dość wysoką aktywność. Co więcej, jak się okazało, są one najbardziej aktywne w dolnej części plechy, za pomocą której porosty przyczepiają się do podłoża. Wskazuje to na możliwość aktywnego oddziaływania plechy porostów na podłoże w celu wydobycia z niego dodatkowych składników pokarmowych.

Enzymy to katalizatory reakcji chemicznych o charakterze białkowym, różniące się specyficznością działania w stosunku do katalizy niektórych reakcji chemicznych. Są produktami biosyntezy wszystkich żywych organizmów glebowych: roślin drzewiastych i zielnych, mchów, porostów, glonów, mikroorganizmów, pierwotniaków, owadów, bezkręgowców i kręgowców, reprezentowanych w środowisku naturalnym przez określone agregaty - biocenozy.

Biosynteza enzymów w organizmach żywych odbywa się dzięki czynnikom genetycznym odpowiedzialnym za dziedziczne przekazywanie typu metabolizmu i jego zmienności adaptacyjnej. Enzymy są aparatem roboczym, za pomocą którego realizowane jest działanie genów. Katalizują tysiące reakcji chemicznych w organizmach, które ostatecznie tworzą metabolizm komórkowy. Dzięki nim reakcje chemiczne w organizmie zachodzą z dużą szybkością.

Obecnie znanych jest ponad 900 enzymów. Są one podzielone na sześć głównych klas.

1. Oksyreduktazy katalizujące reakcje redoks.

2. Transferazy katalizujące reakcje międzycząsteczkowego przenoszenia różnych grup i reszt chemicznych.

3. Hydrolazy katalizujące reakcje hydrolitycznego rozszczepienia wiązań wewnątrzcząsteczkowych.

4. Liazy katalizujące dodawanie grup do wiązań podwójnych i odwrotne reakcje abstrakcji takich grup.

5. Izomerazy katalizujące reakcje izomeryzacji.

6. Ligazy, które katalizują reakcje chemiczne z tworzeniem wiązań z powodu ATP (kwas adenozynotrójfosforowy).

Kiedy żywe organizmy umierają i gniją, niektóre z ich enzymów ulegają zniszczeniu, a niektóre, dostając się do gleby, zachowują swoją aktywność i katalizują wiele reakcji chemicznych w glebie, uczestnicząc w procesach powstawania gleby i w tworzeniu jakościowego znaku gleb - płodność. W różnych typach gleb pod pewnymi biocenozami tworzyły się własne kompleksy enzymatyczne, różniące się aktywnością reakcji biokatalitycznych.

VF Kuprevich i TA Shcherbakova (1966) zauważają, że ważną cechą glebowych kompleksów enzymatycznych jest uporządkowanie działania istniejących grup enzymów, co przejawia się w tym, że jednocześnie działa kilka enzymów reprezentujących różne grupy; wykluczone jest powstawanie i gromadzenie się związków obecnych w glebie w nadmiarze; nadmiar nagromadzonych mobilnych prostych związków (na przykład NH 3) jest tymczasowo związany w taki czy inny sposób i wysyłany do cykli, których kulminacją jest tworzenie mniej lub bardziej złożonych związków. Kompleksy enzymatyczne to zrównoważone systemy samoregulujące. Główną rolę odgrywają w tym mikroorganizmy i rośliny, które stale uzupełniają enzymy glebowe, ponieważ wiele z nich jest krótkotrwałych. Liczbę enzymów pośrednio ocenia się na podstawie ich aktywności w czasie, która zależy od charakteru chemicznego reagentów (substrat, enzym) oraz warunków interakcji (stężenie składników, pH, temperatura, skład pożywki, działanie aktywatorów, inhibitory itp.).

W niniejszym rozdziale omówiono udział w niektórych procesach chemicznych gleby enzymów z klasy hydrolaz – aktywność inwertazy, ureazy, fosfatazy, proteazy oraz z klasy oksyreduktaz – aktywność katalazy, peroksydazy i oksydazy polifenolowej, które mają ogromne znaczenie w przemianie substancji organicznych zawierających azot i fosfor, substancji o charakterze węglowodanowym oraz w procesach tworzenia próchnicy. Aktywność tych enzymów jest istotnym wskaźnikiem żyzności gleby. Ponadto aktywność tych enzymów w glebach leśnych i ornych o różnym stopniu uprawy zostanie scharakteryzowana na przykładzie gleb darniowo-bielicowych, szaroborowych i darniowo-wapiennych.

CHARAKTERYSTYKA ENZYMÓW GLEBOWYCH

Inwertaza - katalizuje reakcje hydrolitycznego rozkładu sacharozy na równomolowe ilości glukozy i fruktozy, działa również na inne węglowodany z tworzeniem cząsteczek fruktozy - produktu energetycznego dla życiowej aktywności mikroorganizmów, katalizuje reakcje transferazy fruktozy. Badania wielu autorów wykazały, że aktywność inwertazy lepiej niż innych enzymów odzwierciedla poziom żyzności gleby i aktywność biologiczną.

Ureaza - katalizuje reakcje hydrolitycznego rozkładu mocznika na amoniak i dwutlenek węgla. W związku ze stosowaniem mocznika w praktyce agronomicznej należy pamiętać, że aktywność ureazy jest większa na glebach żyzniejszych. Występuje we wszystkich glebach w okresach ich największej aktywności biologicznej - w lipcu - sierpniu.

Fosfataza (zasadowa i kwaśna) - katalizuje hydrolizę wielu związków fosforoorganicznych z utworzeniem ortofosforanów. Aktywność fosfatazy jest odwrotnie proporcjonalna do zaopatrzenia roślin w fosfor mobilny, dlatego może służyć jako dodatkowy wskaźnik przy określaniu potrzeby stosowania nawozów fosforowych do gleb. Największa aktywność fosfatazy występuje w ryzosferze roślin.

Proteazy to grupa enzymów, przy udziale których białka rozkładane są na polipeptydy i aminokwasy, następnie hydrolizowane do amoniaku, dwutlenku węgla i wody. Pod tym względem proteazy mają duże znaczenie w życiu gleby, ponieważ są związane ze zmianami składu składników organicznych i dynamiką przyswajanych przez rośliny form azotu.

Katalaza - w wyniku swojego działania aktywującego nadtlenek wodoru, który jest toksyczny dla organizmów żywych, rozkłada się na wodę i wolny tlen. Roślinność ma duży wpływ na aktywność katalazową gleb mineralnych. Z reguły gleby pod rośliny o silnym, głęboko penetrującym systemie korzeniowym charakteryzują się wysoką aktywnością katalazy. Cechą aktywności katalazy jest to, że zmienia się ona nieznacznie w dół profilu, ma odwrotną zależność od wilgotności gleby i bezpośrednią zależność od temperatury.

Oksydaza polifenolowa i peroksydaza polifenolowa – odgrywają ważną rolę w procesach powstawania próchnicy w glebach. Oksydaza polifenolowa katalizuje utlenianie polifenoli do chinonów w obecności wolnego tlenu atmosferycznego. Peroksydaza katalizuje utlenianie polifenoli w obecności nadtlenku wodoru lub nadtlenków organicznych. Jednocześnie jego rolą jest aktywacja nadtlenków, ponieważ mają one słabe działanie utleniające na fenole. Dalsza kondensacja chinonów z aminokwasami i peptydami może nastąpić wraz z utworzeniem pierwotnej cząsteczki kwasu humusowego, która może dalej stać się bardziej złożona z powodu powtarzających się kondensacji (Kononova, 1963).

Zauważono (Chunderova, 1970), że stosunek aktywności oksydazy polifenolowej (S) do aktywności peroksydazy (D), wyrażony w procentach (), jest związany z akumulacją próchnicy w glebach, dlatego wartość ta jest zwany warunkowym współczynnikiem akumulacji próchnicy (K). Na glebach ornych słabo uprawianych Udmurcji w okresie od maja do września było to: na glebach bielicowych – 24%, na glebach bielicowych – 26% i na glebach darniowo-wapiennych – 29%.

PROCESY ENZYMATYCZNE W GLEBACH

Aktywność biokatalityczna gleb pozostaje w istotnej zgodności ze stopniem ich wzbogacenia w mikroorganizmy (tab. 11), zależy od rodzaju gleb i zmienia się w różnych horyzontach genetycznych, co wiąże się ze zmianami zawartości próchnicy, odczynu, potencjał i inne wskaźniki wzdłuż profilu.

Na dziewiczych glebach leśnych o intensywności reakcji enzymatycznych decydują głównie poziomy ściółki leśnej, a na glebach ornych warstwy orne. Zarówno w niektórych glebach, jak iw innych, wszystkie mniej aktywne biologicznie poziomy genetyczne znajdujące się pod poziomami A lub Ap charakteryzują się niską aktywnością enzymów, która nieznacznie zmienia się w kierunku dodatnim podczas uprawy gleb. Po zagospodarowaniu gleb leśnych na grunty orne aktywność enzymatyczna ukształtowanego horyzontu ornego w porównaniu ze ściółką okazuje się znacznie zmniejszona, ale w miarę jej uprawy wzrasta i u gatunków wysokouprawnych zbliża się lub przekracza tę wartość. ściółki leśnej.

11. Porównanie biogeniczności i aktywności enzymatycznej gleb środkowego Cis-Uralu (Pukhidskaya i Kovrigo, 1974)

numer sekcji, nazwa gleby

Horyzont, głębokość próbkowania, cm

Całkowita liczba mikroorganizmów, tysiące na 1 g abs.

suchy gleba (średnia z 1962 r.,

1964-1965)

Wskaźniki aktywności enzymów (średnia z lat 1969-1971)

Inwertaza, mg glukozy na 1 g gleby w pierwszym dniu

Fosfataza, mg fenoloftaleiny na 100 g gleby przez 1 godzinę

Ureaza, mg NH, na 1 g gleby na 1 dzień

Katalaza, ml 0,2 na 1 g gleby przez 1 min

Oksydaza polifenolowa

Peroksydaza

mg purpurogalliny na 100 g gleby

3. Sodowo-bielicowy średni gliniasty (pod lasem)

Nie określono

1. Soddy średni bielicowy średni gliniasty słabo uprawiany

10. Las szary bielicowy ciężki gliniasty słabo uprawiany

2. Darń węglanowa, lekko wypłukana, lekko gliniasta, słabo uprawiana

Zmienia się aktywność reakcji biokatalitycznych w glebach. Najniższe jest wiosną i jesienią, a najwyższe zwykle w okresie lipiec-sierpień, co odpowiada dynamice ogólnego przebiegu procesów biologicznych w glebach. Jednak w zależności od rodzaju gleb i ich położenia geograficznego dynamika procesów enzymatycznych jest bardzo różna.

Pytania kontrolne i zadania

1. Jakie związki nazywane są enzymami? Jaka jest ich produkcja i znaczenie dla organizmów żywych? 2. Wymień źródła enzymów glebowych. Jaką rolę odgrywają poszczególne enzymy w chemii gleby? 3. Podaj pojęcie kompleksu enzymatycznego gleb i jego funkcjonowanie. 4. Podaj ogólny opis przebiegu procesów enzymatycznych w glebach pierwotnych i ornych.

W zależności od rodzaju katalizowanych reakcji, wszystkie znane enzymy dzielą się na sześć klas:

1. Oksydoreduktazy katalizujące reakcje redoks.

2. Hydrolazy katalizujące reakcje hydrolitycznego rozszczepienia wiązań wewnątrzcząsteczkowych w różnych związkach.

3. Transferazy, które katalizują reakcje międzycząsteczkowego lub wewnątrzcząsteczkowego przenoszenia grupy chemicznej i reszt z jednoczesnym przeniesieniem energii zawartej w wiązaniach chemicznych.

4. Ligazy (syntetazy), które katalizują reakcje połączenia dwóch cząsteczek, sprzężone z rozszczepieniem wiązań firofosforanowych ATP lub innego podobnego trójfosforanu.

5. Liazy katalizujące reakcje rozszczepienia niehydrolitycznego lub przyłączania różnych grup chemicznych związków organicznych do wiązań podwójnych.

6, Izomerazy katalizujące reakcje przemian związków organicznych w ich izomery.

Oksydoreduktazy i hydrolazy, które są bardzo ważne w biodynamice gleby, są szeroko rozpowszechnione w glebie i szczegółowo badane.

katalaza

(H 2 O 2: H 2 O 2 -oksydoreduktaza)

Katalaza katalizuje rozkład nadtlenku wodoru z utworzeniem wody i tlenu cząsteczkowego:

H2O2 + H2O2O2 + H2O.

Nadtlenek wodoru powstaje podczas oddychania organizmów żywych oraz w wyniku różnych reakcji biochemicznych utleniania substancji organicznych. O toksyczności nadtlenku wodoru decyduje jego wysoka reaktywność, jaką wykazuje tlen singletowy *O 2 . Jego wysoka reaktywność prowadzi do niekontrolowanych reakcji utleniania. Rolą katalazy jest niszczenie trującego dla organizmów nadtlenku wodoru.

Katalaza jest szeroko rozpowszechniona w komórkach żywych organizmów, w tym mikroorganizmów i roślin. Gleby wykazują również wysoką aktywność katalazy.

Metody oznaczania aktywności katalazy glebowej opierają się na pomiarze szybkości rozkładu nadtlenku wodoru podczas jego oddziaływania z glebą objętością uwolnionego tlenu (metody gazometryczne) lub ilością nierozłożonego nadtlenku, którą określa się metodą miareczkowania nadmanganometrycznego lub metodą kolorymetryczną z tworzenie kolorowych kompleksów.



EV Dadenko i K.Sz. Kazeev, stwierdzono, że aktywność katalazy wszystkich enzymów zmniejsza się najbardziej podczas przechowywania próbek, dlatego jej oznaczenie należy przeprowadzić w pierwszym tygodniu po pobraniu próbki.

Metoda A.Sz. Galstyan

Postęp analizy. Do określenia aktywności katalazy używa się przyrządu składającego się z dwóch biuret połączonych gumowym wężem, które napełnia się wodą i równoważy jej poziom. Utrzymanie określonego poziomu wody w biuretach świadczy o osiągnięciu równowagi temperaturowej w urządzeniu. Próbkę (1 g) gleby wprowadza się do jednej z komór kolby podwójnej. Do drugiego przedziału kolby wlewa się 5 ml 3% roztworu nadtlenku wodoru. Kolba jest szczelnie zamknięta gumowym korkiem ze szklaną rurką, która jest połączona gumowym wężem z biuretą pomiarową.

Eksperyment przeprowadza się w temperaturze 20 ° C, ponieważ w innej temperaturze szybkość reakcji będzie inna, co zniekształci wyniki. W zasadzie nie ważna jest temperatura powietrza, ale temperatura nadtlenku, powinna ona wynosić 20 0 C. Jeśli temperatura powietrza jest znacznie wyższa niż 20 0 C (latem) zaleca się noszenie przeprowadzić analizę w piwnicy lub innym chłodnym pomieszczeniu. Zalecane w takich przypadkach stosowanie kąpieli wodnej o temperaturze 20°C jest mało skuteczne.

Początek doświadczenia odnotowuje stoper lub klepsydra w momencie wymieszania nadtlenku z glebą i wstrząśnięcia zawartości naczynia. Mieszaninę wstrząsa się podczas całego doświadczenia, starając się nie dotykać kolby rękoma, trzymając ją za korek. Uwolniony tlen wypiera wodę z biurety, której poziom notuje się po 1 i 2 minutach. Zalecenie oznaczania ilości tlenu co minutę przez 3 minuty ze względu na prostotę reakcji rozkładu nadtlenku tylko wydłuża czas analizy.

Ta technika pozwala jednemu badaczowi analizować aktywność katalazy w ponad 100 próbkach dziennie. Analizę wygodnie jest przeprowadzić wspólnie, używając 5-6 naczyń. Jednocześnie jedna osoba jest bezpośrednio zaangażowana w analizę i monitoruje poziom biurety, a druga monitoruje czas, rejestruje dane i myje naczynia.

Gleba sterylizowana na sucho (180°C) służyła jako kontrola. Niektóre gleby, związki i minerały wykazują wysoką aktywność katalizy rozkładu nadtlenków nieorganicznych nawet po sterylizacji - do 30-50% całkowitej aktywności.

Aktywność katalazy wyraża się w mililitrach O 2 uwalnianego w ciągu 1 minuty z 1 g gleby.

Odczynniki: 3% roztwór H 2 O 2. Stężenie perhydrolu należy okresowo sprawdzać, roztwór roboczy przygotowuje się bezpośrednio przed analizą. W celu oznaczenia stężenia perhydrolu na wadze analitycznej odważa się 1 g H 2 O 2 w kolbie miarowej o pojemności 100 ml, doprowadza objętość do kreski i wstrząsa. Umieścić 20 ml otrzymanego roztworu w kolbach stożkowych o pojemności 250 ml (3 powtórzenia), dodać 50 ml wody destylowanej i 2 ml 20% H 2 SO 4 . Następnie miareczkowano 0,1 N. roztwór KMnO4. 1 ml roztworu KMnO 4 odpowiada 0,0017008 g H 2 O 2 . Po ustaleniu stężenia perhydrolu przygotowuje się 3% roztwór przez rozcieńczenie wodą destylowaną. Roztwór do miareczkowania KMnO4 przygotowuje się z fixanalu i przechowuje przez kilka dni w celu ustalenia miana.

Dehydrogenazy

(substrat: NAD(P)-oksydoreduktaza).

Dehydrogenazy katalizują reakcje redoks poprzez odwodornienie substancji organicznych. Idą według następującego schematu:

AN 2 + V A + VN 2

W glebie substratem do odwodornienia mogą być związki organiczne niespecyficzne (węglowodany, aminokwasy, alkohole, tłuszcze, fenole itp.) oraz specyficzne (substancje humusowe). Dehydrogenazy w reakcjach redoks działają jako nośniki wodoru i dzielą się na dwie grupy: 1) tlenowe, przenoszące zmobilizowany wodór do tlenu z powietrza; 2) beztlenowe, które przenoszą wodór na inne akceptory, enzymy.

Główną metodą wykrywania działania dehydrogenaz jest redukcja wskaźników o niskim potencjale redoks, takich jak błękit metylenowy.

Do określenia aktywności dehydrogenaz glebowych jako wodór stosuje się bezbarwne sole tetrazoliowe (chlorek 2,3,5-trifenylotetrazoliowy – TTX), które ulegają redukcji do czerwonych związków formazanowych (trifenyloformazan – TFF).

Postęp analizy. Odważoną porcję (1 g) przygotowanej gleby ostrożnie umieszcza się przez lejek na dnie probówki o pojemności 12-20 ml i dokładnie miesza. Dodać 1 ml 0,1 M roztworu substratu odwodornienia (glukozy) i 1 ml świeżo przygotowanego 1% roztworu TTX. Probówki umieszcza się w anaerostacie lub eksykatorze próżniowym. Oznaczanie przeprowadza się w warunkach beztlenowych, w których usuwa się powietrze przy rozrzedzeniu 10-12 mm Hg. Sztuka. na 2-3 minuty i wstaw do termostatu na 24 godziny w temperaturze 30°C. Podczas inkubacji gleby z substratami toluen nie jest dodawany jako środek antyseptyczny, ponieważ; silnie hamuje działanie dehydrogenaz. Sterylizowana gleba (w 180°C przez 3 h) i substraty bez gleby służyły jako kontrole. Po inkubacji do kolb dodaje się 10 ml alkoholu etylowego lub acetonu i wstrząsa przez 5 minut. Otrzymany barwny roztwór TPP jest filtrowany i kolorymetryczny. Przy bardzo intensywnym zabarwieniu roztwór 2-3 razy rozcieńcza się alkoholem (acetonem). Użyj kuwet 10 mm i filtra światła o długości fali 500-600 nm. Ilość formazanu w mg oblicza się z krzywej wzorcowej (0,1 mg w 1 ml). Aktywność dehydrogenaz wyrażana jest w mg TTP na 10 g gleby w ciągu 24 h. Błąd oznaczenia wynosi do 8%.

Odczynniki:

1) 1% roztwór chlorku 2,3,5-trifenylotetrazoliowego;

2) 0,1 M roztwór glukozy (18 g glukozy rozpuszcza się w 1000 ml wody destylowanej);

3) alkohol etylowy lub aceton;

4) trifenyloformazan dla skali standardowej. W celu sporządzenia krzywej kalibracyjnej należy przygotować serię roztworów w alkoholu etylowym, acetonie lub toluenie o stężeniu formazanu (od 0,01 do 0,1 mg formazanu w 1 ml) i fotokolorymetrycznie jak opisano powyżej.

W przypadku braku formazanu otrzymuje się go przez redukcję TTX podsiarczynem sodu (siarczyn amonu, proszek cynku w obecności glukozy). Początkowe stężenie roztworu TTX wynosi 1 mg/ml. Krystaliczny wodorosiarczyn sodu dodaje się do 2 ml początkowego roztworu TTX na końcu lancetu. Wytrącony formazan rozpuszcza się w 10 ml toluenu. Ta objętość toluenu zawiera 2 mg formazanu (0,2 mg/ml). Dalsze rozcieńczanie przygotowuje roztwory robocze na skalę.

inwertaza

(β-fruktofuranozydaza, sakraza)

Inwertaza jest karbohydrazą, działa na wiązanie β-fruktofuranozydazy w sacharozie, rafinozie, gencjanozie itp. Enzym ten najaktywniej hydrolizuje sacharozę z tworzeniem cukrów redukujących - glukozy i fruktozy:

inwertaza

C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

sacharoza glukoza fruktoza

Inwertaza jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie i występuje w prawie wszystkich typach gleb. W glebach łąk górskich stwierdzono bardzo wysoką aktywność inwertazy. Aktywność inwertazy wyraźnie koreluje z zawartością próchnicy i żyznością gleby. Podczas badania wpływu nawozów zaleca się ocenę ich skuteczności. Metody oznaczania aktywności inwertazy glebowej opierają się na ilościowym rozliczaniu cukrów redukujących według Bertranda oraz na zmianach właściwości optycznych roztworu sacharozy przed i po ekspozycji na enzym. Pierwsza metoda może być wykorzystana do badania enzymu o bardzo szerokiej amplitudzie aktywności i stężenia substratu. Metody polarymetryczne i fotokolorymetryczne są bardziej wymagające pod względem stężenia cukrów i są niedopuszczalne dla gleb o dużej zawartości materii organicznej, gdzie otrzymuje się roztwory barwne; dlatego metody te mają ograniczone zastosowanie w badaniach gleby.

Spośród wielu wskaźników aktywności biologicznej gleby ogromne znaczenie mają enzymy glebowe. Ich różnorodność i bogactwo umożliwiają dokonywanie kolejnych przemian biochemicznych wprowadzanych do gleby pozostałości organicznych.

Nazwa „enzym” pochodzi od łacińskiego „fermentum” – ferment, zakwas. Zjawisko katalizy nie zostało jeszcze w pełni poznane. Istotą katalizatora jest zmniejszenie energii aktywacji potrzebnej do reakcji chemicznej, skierowanie jej okrężną drogą przez mniej energochłonne reakcje pośrednie, przebiegające bez katalizatora. Zwiększa to również szybkość głównej reakcji. Pod działaniem enzymu wiązania wewnątrzcząsteczkowe w podłożu ulegają osłabieniu z powodu pewnej deformacji jego cząsteczki, która zachodzi podczas tworzenia pośredniego kompleksu enzym-substrat.

Tak więc rola enzymów polega na tym, że znacznie przyspieszają reakcje biochemiczne i umożliwiają je w zwykłych normalnych temperaturach.

Enzymy, w przeciwieństwie do katalizatorów nieorganicznych, mają działanie selektywne. Specyfika działania enzymów wyraża się w tym, że każdy enzym działa tylko na określoną substancję lub na określony rodzaj wiązania chemicznego w cząsteczce. Ze względu na swoją biochemiczną naturę wszystkie enzymy są wysokocząsteczkowymi substancjami białkowymi. Na specyficzność białek enzymatycznych ma wpływ kolejność występujących w nich aminokwasów. Niektóre enzymy oprócz białka zawierają prostsze związki. Na przykład różne enzymy utleniające zawierają organiczne związki żelaza. Inne obejmują miedź, cynk, mangan, wanad, chrom, witaminy i inne związki organiczne.

Ujednolicona klasyfikacja enzymów opiera się na specyfice do rodzaju reakcji i obecnie enzymy dzieli się na 6 klas. W glebach najlepiej badane są oksydoreduktazy (katalizujące procesy utleniania biologicznego) i hydrolazy (katalizujące rozszczepianie z dodatkiem wody). Spośród oksydoreduktaz w glebie najpowszechniejsze są katalaza, dehydrogenazy, oksydazy fenolowe itp.

Biorą udział w procesach redoks w syntezie składników humusowych. Spośród hydrolaz inwertaza, ureaza, proteaza i fosfatazy są najbardziej rozpowszechnione w glebie. Enzymy te biorą udział w reakcjach hydrolitycznego rozkładu wielkocząsteczkowych związków organicznych i tym samym odgrywają ważną rolę we wzbogacaniu gleby w składniki pokarmowe, które są mobilne i dostępne dla roślin i mikroorganizmów.

Wielu naukowców badało aktywność enzymatyczną gleb. W wyniku badań udowodniono, że aktywność enzymatyczna jest elementarną cechą gleby. Aktywność enzymatyczna gleby powstaje w wyniku całokształtu procesów wnikania, immobilizacji i działania enzymów w glebie. Źródłem enzymów glebowych jest cała żywa materia gleby: rośliny, mikroorganizmy, zwierzęta, grzyby, glony itp. Enzymy gromadząc się w glebie stają się integralnym reaktywnym składnikiem ekosystemu. Gleba jest najbogatszym systemem pod względem różnorodności enzymów i puli enzymatycznej. Różnorodność i bogactwo enzymów w glebie pozwala na sukcesywne przemiany biochemiczne różnych napływających pozostałości organicznych.

Enzymy glebowe odgrywają istotną rolę w procesach powstawania próchnicy. Przemiana resztek roślinnych i zwierzęcych w substancje humusowe jest złożonym procesem biochemicznym, w który zaangażowane są różne grupy mikroorganizmów, a także immobilizowane przez glebę enzymy zewnątrzkomórkowe. Wykazano bezpośredni związek między intensywnością humifikacji a aktywnością enzymatyczną.

Na szczególną uwagę zasługuje znaczenie enzymów w przypadkach, gdy w glebie rozwijają się ekstremalne warunki dla żywotnej aktywności mikroorganizmów, w szczególności z zanieczyszczeniami chemicznymi. W takich przypadkach metabolizm w glebie pozostaje do pewnego stopnia niezmieniony dzięki działaniu unieruchomionych w glebie, a zatem stabilnych enzymów. Maksymalną aktywność katalityczną poszczególnych enzymów obserwuje się w stosunkowo niewielkim, optymalnym dla nich zakresie pH. Ponieważ w przyrodzie występują gleby o szerokim zakresie odczynów środowiskowych (pH 3,5-11,0), ich poziom aktywności jest bardzo różny.

Badania różnych autorów wykazały, że aktywność enzymów glebowych może służyć jako dodatkowy wskaźnik diagnostyczny żyzności gleby i jej zmian w wyniku oddziaływania antropogenicznego. Wykorzystanie aktywności enzymatycznej jako wskaźnika diagnostycznego ułatwia niski błąd eksperymentów oraz wysoka stabilność enzymów podczas przechowywania próbek.