Activitatea enzimatică a catalazei solului. Enciclopedia grădinarului

Enzimele sunt catalizatori ai reacțiilor chimice de natură proteică, diferă prin specificul acțiunii lor în raport cu cataliza anumitor reacții chimice. Sunt produse ale biosintezei tuturor organismelor vii ale solului: plante lemnoase și erbacee, mușchi, licheni, alge, microorganisme, protozoare, insecte, nevertebrate și vertebrate, reprezentate în mediul natural de anumite agregate - biocenoze.

Biosinteza enzimelor în organismele vii se realizează datorită factorilor genetici responsabili de transmiterea ereditară a tipului de metabolism și variabilitatea adaptativă a acestuia. Enzimele sunt aparatul de lucru prin care se realizează acțiunea genelor. Ele catalizează mii de reacții chimice în organisme, care în cele din urmă formează metabolismul celular. Datorită acestora, reacțiile chimice din organism se desfășoară cu o viteză mare.

În prezent, sunt cunoscute peste 900 de enzime. Ele sunt împărțite în șase clase principale.

1. Oxireductazele catalizând reacțiile redox.

2. Transferazele care catalizează reacţiile de transfer intermolecular al diferitelor grupări chimice şi reziduuri.

3. Hidrolaze care catalizează reacții de scindare hidrolitică a legăturilor intramoleculare.

4. Liazele care catalizează reacțiile de adăugare a grupărilor la duble legături și reacțiile inverse de abstractizare a unor astfel de grupări.

5. Izomeraze care catalizează reacţiile de izomerizare.

6. Ligaze care catalizează reacții chimice cu formarea de legături datorate ATP (acid adenozin trifosforic).

Când organismele vii mor și putrezesc, unele dintre enzimele lor sunt distruse, iar unele, ajungând în sol, își păstrează activitatea și catalizează multe reacții chimice ale solului, participând la procesele de formare a solului și la formarea unui semn calitativ al solului - fertilitate. În diferite tipuri de soluri sub anumite biocenoze s-au format propriile lor complexe enzimatice, care diferă în activitatea reacțiilor biocatalitice.

VF Kuprevich și TA Shcherbakova (1966) notează că o caracteristică importantă a complexelor enzimatice ale solului este ordinea acțiunii grupurilor existente de enzime, care se manifestă prin faptul că acțiunea simultană a unui număr de enzime reprezentând diferite grupuri este asigurată. ; sunt excluse formarea și acumularea de compuși prezenți în sol în exces; excesul de compuși simpli mobili acumulați (de exemplu, NH3) sunt legați temporar într-un fel sau altul și trimiși în cicluri care culminează cu formarea de compuși mai mult sau mai puțin complecși. Complexele enzimatice sunt sisteme echilibrate de autoreglare. Microorganismele și plantele joacă rolul principal în aceasta, completând constant enzimele solului, deoarece multe dintre ele sunt de scurtă durată. Numărul de enzime este judecat indirect după activitatea lor în timp, care depinde de natura chimică a reactanților (substrat, enzimă) și de condițiile de interacțiune (concentrația componentelor, pH, temperatură, compoziția mediului, acțiunea activatorilor, inhibitori etc.).

Acest capitol discută participarea la unele procese chimice ale solului a enzimelor din clasa hidrolazelor - activitatea invertazei, ureazei, fosfatazei, proteazei și din clasa oxireductazelor - activitatea catalazei, peroxidazei și polifenol oxidazei, care sunt de mare importanță. în conversia substanțelor organice care conțin azot și fosfor, substanțe de natură carbohidrată și în procesele de formare a humusului. Activitatea acestor enzime este un indicator semnificativ al fertilităţii solului. În plus, activitatea acestor enzime în solurile forestiere și arabile de diferite grade de cultivare va fi caracterizată prin exemplul solurilor sodio-podzolice, de pădure cenușie și sodio-calcaroase.

CARACTERISTICI ALE ENZIMELOR SOLULUI

Invertaza - catalizează reacțiile de scindare hidrolitică a zaharozei în cantități echimolare de glucoză și fructoză, acționează și asupra altor carbohidrați cu formarea de molecule de fructoză - un produs energetic pentru activitatea vitală a microorganismelor, catalizează reacțiile fructozei transferazei. Studiile efectuate de mulți autori au arătat că activitatea invertazei mai bine decât alte enzime reflectă nivelul de fertilitate a solului și activitatea biologică.

Urază - catalizează reacțiile de scindare hidrolitică a ureei în amoniac și dioxid de carbon. În legătură cu utilizarea ureei în practica agronomică, trebuie avut în vedere faptul că activitatea ureazei este mai mare în solurile mai fertile. Se ridică în toate solurile în perioadele de cea mai mare activitate biologică - în iulie - august.

Fosfataza (alcalină și acidă) - catalizează hidroliza unui număr de compuși organofosforici cu formarea de ortofosfat. Activitatea fosfatazei este invers legată de furnizarea plantelor cu fosfor disponibil, astfel încât poate fi folosită ca un indicator suplimentar atunci când se determină necesitatea de aplicare a îngrășămintelor fosfatice pe sol. Cea mai mare activitate a fosfatazei este în rizosfera plantelor.

Proteazele sunt un grup de enzime, cu participarea cărora proteinele sunt descompuse în polipeptide și aminoacizi, apoi sunt hidrolizate în amoniac, dioxid de carbon și apă. În acest sens, proteazele au o importanță deosebită în viața solului, deoarece sunt asociate cu modificări ale compoziției componentelor organice și ale dinamicii formelor de azot asimilate de plante.

Catalaza - ca urmare a acțiunii sale de activare, peroxidul de hidrogen, care este toxic pentru organismele vii, este împărțit în apă și oxigen liber. Vegetația are o mare influență asupra activității catalazei a solurilor minerale. De regulă, solurile de sub plante cu un sistem puternic de rădăcină care pătrunde adânc sunt caracterizate de o activitate ridicată a catalazei. O caracteristică a activității catalazei este că se modifică puțin în profil, are o relație inversă cu umiditatea solului și o relație directă cu temperatura.

Polifenol oxidaza și peroxidaza - joacă un rol important în procesele de formare a humusului în sol. Polifenol oxidaza catalizează oxidarea polifenolilor la chinone în prezența oxigenului liber atmosferic. Peroxidaza catalizează oxidarea polifenolilor în prezența peroxidului de hidrogen sau a peroxizilor organici. În același timp, rolul său este de a activa peroxizii, deoarece aceștia au un efect oxidant slab asupra fenolilor. Condensarea ulterioară a chinonelor cu aminoacizi și peptide poate avea loc odată cu formarea unei molecule primare de acid humic, care poate deveni și mai complexă din cauza condensărilor repetate (Kononova, 1963).

S-a remarcat (Chunderova, 1970) că raportul dintre activitatea polifenol oxidazei (S) și activitatea peroxidazei (D), exprimat ca procent (), este legat de acumularea de humus în sol, prin urmare această valoare este numit coeficientul condiționat de acumulare de humus (K). În solurile arabile prost cultivate din Udmurtia pentru perioada mai-septembrie, a fost: în sol sodio-podzolic - 24%, în sol podzolizat de pădure gri - 26% și în sol sodio-calcaros - 29%.

PROCESE ENZIMATIVE ÎN SOLURI

Activitatea biocatalitică a solurilor este în acord semnificativ cu gradul de îmbogățire a acestora cu microorganisme (Tabelul 11), depinde de tipul de sol și variază în funcție de orizonturile genetice, ceea ce este asociat cu modificări ale conținutului de humus, reacție, Red-Ox. potențial și alți indicatori de-a lungul profilului.

În solurile de pădure virgine, intensitatea reacțiilor enzimatice este determinată în principal de orizonturile așternutului forestier, iar în solurile arabile, de straturile arabile. Atât în ​​unele, cât și în alte soluri, toate orizonturile genetice mai puțin active din punct de vedere biologic situate sub orizonturile A sau A p au activitate enzimatică scăzută, care se modifică ușor într-o direcție pozitivă atunci când solurile sunt cultivate. După dezvoltarea solurilor forestiere pentru teren arabil, activitatea enzimatică a orizontului arabil format în comparație cu așternutul forestier se dovedește a fi puternic redusă, dar pe măsură ce devine cultivată crește și, la speciile foarte cultivate, se apropie sau depășește a gunoiului de pădure.

11. Comparație între biogenicitatea și activitatea enzimatică a solurilor din Cis-Urals de mijloc (Pukhidskaya și Kovrigo, 1974)

numărul secțiunii, numele solului	Orizont, adâncime de prelevare, cm		Numărul total de microorganisme, mii la 1 g abs. uscat sol (media pentru 1962, 1964-1965)	Indicatori de activitate enzimatică (medie pentru 1969-1971)
				Invertază, mg glucoză la 1 g de sol pentru prima zi	Fosfatază, mg fenolftaleină la 100 g de sol timp de 1 oră	Urază, mg NH, per 1 g de sol timp de 1 zi	Catalaza, ml 0 2 per 1 g de sol timp de 1 min	Polifenol oxidaza		Peroxidaza
								mg purpurogalină la 100 g sol
3. Sod-mediu podzolic argilos mediu (sub pădure)
					Nedefinit
1. Soddy mediu podzolic mediu lutoasă slab cultivată
10. Pădure gri podzolizată lutoasă grea slab cultivată
2. Gazon-carbonat, ușor levigat, lutoasă ușor, slab cultivată

Activitatea reacțiilor biocatalitice în sol se modifică. Cel mai scăzut este primăvara și toamna, iar cel mai mare este de obicei în iulie-august, ceea ce corespunde dinamicii cursului general al proceselor biologice din sol. Cu toate acestea, în funcție de tipul de sol și de localizarea lor geografică, dinamica proceselor enzimatice este foarte diferită.

Controlați întrebările și sarcinile

1. Ce compuși se numesc enzime? Care sunt producția și semnificația lor pentru organismele vii? 2. Numiți sursele enzimelor din sol. Ce rol joacă enzimele individuale în chimia solului? 3. Prezentați conceptul de complex enzimatic al solurilor și funcționarea acestuia. 4. Oferiți o descriere generală a cursului proceselor enzimatice în solurile virgine și arabile.

1

S-a realizat un studiu al activității enzimatice a solului în agrosistemele din regiunea Volga Superioară, formate în experimente staționare de lungă durată pe soluri de pădure sodio-podzolice și cenușii, în scopul evaluării stării lor ecologice. În solul sodio-podzolic al ecosistemelor forestiere, nivelul mediu al activităţii invertazei este de 21,1 mg glucoză/1 g sol, iar în solul agrosistemelor este de 8,6 mg glucoză/1 g sol. Utilizarea agricolă a redus activitatea invertazei în medie de 2,5 ori. O depresiune deosebit de puternică a invertazei se observă pe fonduri zero, unde anual se iau măsuri agrotehnice pentru cultivarea culturilor, fără introducerea de materiale fertilizante. Activitatea medie a ureazei în solul agroecosistemelor a fost de 0,10 mg N-NH4/1g de sol, ea a fost puțin mai mare în solul ecosistemelor forestiere - 0,13 mg N-NH4/1g, ceea ce se datorează în primul rând caracteristicilor genetice ale sodiului. -solurile podzolice si nivelul lor de fertilitate. Pe solul cenușiu al pădurii, nivelul de încărcare agrogenă studiat nu a avut un efect negativ asupra activității enzimelor solului, ci, dimpotrivă, există tendința de creștere a activității acestora pe terenul arabil, care este însoțită de mobilizarea activitatea de ansamblu a proceselor biologice din sol comparativ cu pârghia. Intensitatea impactului asupra acoperirii solului prin diverse metode tehnologice s-a manifestat printr-o scădere a indicatorilor de activitate enzimatică numai în solurile sodio-podzolice. În termeni ecologici, aceste rezultate pot fi considerate ca un semn al răspunsului acoperirii solului la presiunile antropice externe.

peisaje agricole

inversază

catataza

sod-podzolic

soluri cenușii de pădure

activitate enzimatică

1. Witter A.F. Cultura solului ca factor de reglare a fertilităţii solului /A.F. Witter, V.I. Turusov, V.M. Garmashov, S.A. Gavrilov. - M.: Infra-M, 2014. - 174 p.

2. Dzhanaev Z.G. Agrochimia și biologia solurilor din sudul Rusiei / Z.G. Dzhanaev. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 2008. - 528 p.

3. Zvyagintsev D.G. Biologia solului / D.G. Zvyagintsev, N.A. Babieva. - M., 2005. - 520 p.

4. Zinchenko M.K. Potențialul enzimatic al agropeisajelor de sol cenușiu al pădurii din Vladimir opol'e / M.K. Zinchenko, S.I. Zinchenko // Succesele științelor naturale moderne. - 2015. - Nr 1. - S. 1319-1323.

5. Zinchenko M.K. Reacția microflorei solului a solului cenușiu al pădurii la utilizarea pe termen lung a sistemelor de îngrășăminte cu diferite niveluri de intensificare / M.K. Zinchenko, L.G. Stoyanova // Realizări ale științei și tehnologiei complexului agroindustrial. - 2016. - Nr 2. - T. 30. - P. 21-24.

6. Emtsev V.T. Microbiologie: un manual pentru universități / V.T. Iemţev. – M.: Butarda, 2005. – 445 p.

7. Enkina O.V. Aspecte microbiologice ale conservării fertilităţii cernoziomurilor Kuban / O.V. Enkina, N.F. Korobsky. - Krasnodar, 1999. - 140 p.

8. Metode de microbiologie și biochimie a solului; [ed. D.G. Zvyagintsev]. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1991. - 292 p.

9. Khaziev F.Kh. Activitatea enzimatică a solurilor agrocenozelor și perspectivele studiului acesteia / F.Kh. Khaziev, A.E. Gulko // Ştiinţa solului. - 1991. - Nr. 8. - S. 88-103.

10. Khaziev F.Kh. Metode de enzimologie a solului / F.Kh. Khaziev. – M.: Nauka, 2005. – 254 p.

Funcțiile agroecologice ale solurilor sunt exprimate prin anumite caracteristici parametrice cantitative și calitative, dintre care cei mai importanți sunt indicatorii biologici. Procesele de descompunere a reziduurilor vegetale, sinteza și mineralizarea humusului, transformarea formelor greu accesibile de nutrienți în forme digerabile pentru plante, cursul de amonificare, nitrificare și fixare a azotului liber în aer se datorează activitatea microorganismelor din sol.

Procesele de metabolism și energie în timpul descompunerii și sintezei compușilor organici, tranziția nutrienților greu de digerat în forme ușor accesibile plantelor și microorganismelor, au loc cu participarea enzimelor. Prin urmare, activitatea enzimatică a solului este cel mai important indicator de diagnostic al impactului încărcăturii antropice asupra sistemelor solului. Acest lucru este valabil mai ales pentru agroecosistemele cu impact agrotehnic anual asupra solului. Determinarea activității enzimelor solului este foarte importantă pentru identificarea gradului de influență a măsurilor agrotehnice și a agenților agrochimici asupra activității proceselor biologice, pentru a judeca rata de mobilizare a principalelor elemente organogenice.

Scopul cercetării a fost de a evalua starea ecologică a solurilor din agrosistemele din regiunea Volga Superioară din punct de vedere al activității enzimatice. Obiectele de studiu au fost soluri sodio-podzolice cu diferite grade de podzolizare și soluri cenușii de pădure pe peisajele virgine și cultivate adiacente.

Materiale și metode de cercetare

Deoarece datele obiective despre fertilitatea solului și activitatea sa biologică pot fi obținute în experimente staționare pe termen lung, au fost prelevate probe de sol pentru studiul în variante de experimente staționare pe termen lung, situate pe baza Institutului de Cercetare Agricultură Kostroma, Ivanovo Agricultural. Academia și Institutul de Cercetare în Agricultură Vladimir. Ca urmare, activitatea enzimatică a fost analizată în sol argilos ușor podzolic soddy (Experimentul 1, Kostroma), sol argilos podzolic mediu soddy (Experimentul 2, Ivanovo); pădure sulfuroasă sol argilos mediu (Experimentul 3, Suzdal).

Pentru a putea identifica gradul de influență a diferitelor tipuri de încărcătură antropică asupra solurilor agroecosistemelor, am studiat probele de sol de referință ale ecosistemelor neperturbate adiacente parcelelor experimentale. Variantele virgine ale solurilor soddy-podzolice erau zone sub o pădure de pini cu un amestec de foioase. Solurile de pădure cenușie ale unei pârghii de lungă durată se formează sub pădurile cu frunze late, cu plante abundente în acoperirea solului.

Solurile cenușii ale pădurii din Vladimir opolye se caracterizează printr-o acumulare medie de materie organică. Conținutul de humus în orizontul A1 (A p) este de 1,9 - 4%; orizontul humusului este subțire (17-37 cm). Valoarea acidităţii, caracteristică acestor soluri, este mai mică decât la solurile sodio-podzolice, predominând solurile slab acide (рН=5,2-6,0). Prin urmare, solurile cenușii de pădure din regiunea Vladimir se caracterizează prin indicatori agrochimici mai favorabili în comparație cu solurile soddy-podzolice. Un experiment de câmp staționar pe solul cenușiu al pădurii a fost înființat în 1997 pentru a studia eficiența sistemelor adaptative de agricultură peisaj (ALAS). Pe variantele studiate, pentru asolamentul unui asolament cu 6 câmpuri se introduc următoarele: pe fond zero - gunoi de grajd 40t/ha (o dată); în medie - N 240 R 150 K 150; mineral de mare intensitate - N 510 R 480 K 480; organomineral de mare intensitate - gunoi de grajd 80t/ha (o dată) + N 495 R 300 K 300.

Conținutul de humus în solul parcelei experimentale a Academiei Agricole Ivanovo este de 1,92%; pH xl - 4,6-6,4; P 2 O 5 - 170-180 mg / kg sol, K 2 O - 110-170 mg / kg sol. Grosimea stratului arabil este de 21-23 cm.Experimentul a fost început în 1987. Probele de sol au fost prelevate într-o rotație a culturilor pe patru câmpuri pe un fundal normal (N 30 P 60 K 60) în conformitate cu două metode de prelucrare a solului - arătura cu verisoare la o adâncime de 20-22 cm (S) și tăierea plată fără veribilă la 20 -22 cm (PO).

Fertilitatea solului soddy-podzolic al experimentului staționar pe termen lung al Institutului de Cercetare Agricultură Kostroma în perioada de prelevare a fost caracterizată prin următorii indicatori medii: conținut de humus 1,39-1,54%; pH xl - 4,6-6,4; P205 - 105-126 mg/kg; K2O - 104-156 mg/kg. În 1978 a fost înființat un experiment staționar pe termen lung pentru a studia efectul varului asupra proprietăților solului și a randamentelor culturilor. Studiile au fost efectuate în asolamentul unei rotații de șapte câmpuri. Pentru această lucrare s-au selectat probe de sol în variantele N 45 P 45 K 45 - fond zero; - normal si Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135) - intens. Ameliorant în experiment a fost făina de dolomit, introdusă o singură dată la depunerea experimentului în doză de 25 t/ha în greutate fizică pentru varianta Ca 2,5 (NPK) 3. În varianta Ca 0,5 + Ca 0,5 (NPK) 1, ameliorantul a fost utilizat fracționat, pentru prima dată - la începutul experimentului în doză de 5 t/ha, 0,5 aciditate hidrolitică; din nou - la sfârșitul celei de-a patra rotații în 2007 toamna, sub arat, în doză de 3,2 t/ha, 0,5 din necesarul de aciditate hidrolitică.

În probele de sol s-au determinat: activitatea catalazei prin metoda gazometrică după Galstyan, activitatea invertazei prin metoda I.N. Romeiko, S.M. Malinovskaya și activitatea ureazei prin metoda T.A. Șcherbakova. Activitatea acestor enzime din sol este direct legată de conversia carbonului, azotului și proceselor redox și, prin urmare, caracterizează starea funcțională a microorganismelor din sol. O determinare cuprinzătoare a acestor parametri face posibilă determinarea cu mai multă precizie a direcției schimbărilor în activitatea bazinului enzimatic de soiuri de sol.

Studiile biochimice ale activității enzimatice au fost efectuate în perioada 2011-2013. în stratul de sol de 0-20 cm, deoarece activitatea biologică principală și cea mai mare biogenitate sunt inerente straturilor superioare ale profilului de sol, maxim îmbogățite în materie organică, cu cel mai favorabil regim hidrotermal și de aer pentru microfloră.

Rezultatele cercetării și discuții

Cea mai importantă verigă a ciclului carbonului în natură este etapa de conversie enzimatică a carbohidraților în mediul solului. Asigură mișcarea materialului organic care intră în sol în cantități mari și a energiei acumulate în acesta, precum și acumularea acestuia în sol sub formă de humus, deoarece în acest caz se formează componente prehumusale.

Reziduurile vegetale care intră în sol sunt 60% carbohidrați. În sol s-au găsit mono-, di- și polizaharide (celuloze, hemiceluloze, amidon etc.). Este evident că efectele agroecologice care conduc la modificări ale stării fizico-chimice și biologice a solurilor afectează activitatea enzimelor din metabolismul carbohidraților. Datele despre activitatea invertazei din sol sunt prezentate în Tabelul 1.

tabelul 1

Activitatea invertazei în solurile agroecosistemelor

	Locația de prelevare	Agroecosisteme	Activitatea invertazei, mg glucoză/1g sol în 40 de ore
Sod-podzolic sol argilos usor	Kostroma	pădure (control)
		Fond zero N 45 R 45 K 45
		Normal Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intens Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-mediu podzolic lutoasă ușor		pădure (control)
		Normal N 30 R 60 K 60
		Normal N 30 R 60 K 60
		Depozit (control)
		*Zero fundal
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		intensitate mare mineral N 120 R 120 K 120
		N 120 R 120 K 120; Gunoi de grajd 80t/ha + N 90

Notă: În tabel, dozele de îngrășăminte pe sol cenușiu de pădure sunt date în perioada de studiu.

S-a dezvăluit că în solul sodio-podzolic al ecosistemelor forestiere, nivelul mediu al activității invertazei este de 21,1 mg glucoză/1 g sol, iar în solul agrosistemelor - 8,6 mg glucoză/1 g sol. Adică folosirea agricolă a terenului arabil a avut un impact semnificativ asupra activității invertazei, reducându-l în medie de 2,5 ori.

O depresiune deosebit de puternică a invertazei se observă pe fonduri zero, unde anual se iau măsuri agrotehnice pentru cultivarea culturilor, fără introducerea de materiale fertilizante. Acest lucru se poate datora unui aflux ușor de mortmass sub formă de reziduuri de rădăcină, precum și unei modificări a proprietăților fizico-chimice ca urmare a lucrării solului.

Utilizarea agrotehnică a solului cenușiu de pădure nu reduce semnificativ activitatea metabolismului glucidic în comparație cu solul de pânză. În zonele cu pârghii pe termen lung, activitatea medie a invertazei este de 50,0 mg de glucoză la 1 g de sol timp de 40 de ore, ceea ce este cu 9% mai mare decât media pe terenul arabil. Variația valorilor enzimatice în solul cenușiu al pădurii agrosistemelor pe parcursul a 2 ani de cercetare (2012-2013) a fost V = 7,6%, cu o medie XS = 45,8 mg glucoză/1 g sol timp de 40 de ore. Influența sistemelor de îngrășăminte asupra activității invertazei este cea mai pronunțată pe fondul mediu. În această variantă, indicatorii de activitate enzimatică au fost semnificativ mai mari (НСР 05 = 2,9) decât în ​​alte medii de intensificare. Prin urmare, atunci când se folosesc doze medii de îngrășăminte, se creează condiții favorabile pentru transformarea compușilor organici din seria aromatică în componente de humus. Acest lucru este confirmat de datele privind conținutul de carbon organic, deoarece rezervele maxime de humus au fost acumulate pe un fundal mediu de 3,62%.

Unul dintre indicatorii informativi ai activității enzimatice a solului este activitatea ureazei. Mulți cercetători consideră activitatea ureazei ca un indicator al capacității de auto-curățare a solului contaminat cu xenobiotice organice. Acțiunea ureazei este asociată cu scindarea hidrolitică a legăturii dintre azot și carbon (CO-NH) în moleculele compușilor organici care conțin azot. În agroecosisteme, creșterea rapidă a activității ureazei indică și capacitatea de a acumula azot amoniac în sol. Prin urmare, mulți cercetători observă o corelație pozitivă între activitatea ureazei și conținutul de azot și humus din sol.

Faptul că solurile podzolice sodioase descrise sunt slab aprovizionate cu substratul organic inițial este evidențiat de activitatea scăzută a acestei enzime (Tabelul 2). În studiile noastre, activitatea medie a ureazei în solul agroecosistemelor a fost de 0,10 mg N-NH 4 /1g de sol, este puțin mai mare în solul ecosistemelor forestiere - 0,13 mg N-NH 4 /1g, ceea ce se datorează în primul rând la caracteristicile genetice solurile soddy-podzolice și nivelul lor de fertilitate.

masa 2

Activitatea ureazei în solurile agrosistemelor

	Locația de prelevare	Agroecosisteme	Activitatea ureazei, mg N-NH 4 /1g sol în 4 ore
Sod-podzolic sol argilos usor	Kostroma	pădure (control)
		Fond zero N 45 R 45 K 45
		Normal Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intens Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-mediu podzolic lutoasă ușor		pădure (control)
		Normal N 30 R 60 K 60
Pădure cenușie sol argilos mediu		Depozit (control)
		Fond zero
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		intensitate mare mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral de mare intensitate N 120 R 120 K 120; Gunoi de grajd 80t/ha + N 90

La nivelul biotopurilor naturale, activitatea ureazei se păstrează în experimentul 1, unde măsurile agrotehnice, pe lângă utilizarea îngrășămintelor minerale, au inclus și vararea solului. Pe fondul scăderii conținutului de ioni de hidrogen și aluminiu din complexul de absorbție a solului, se observă stabilizarea activității enzimatice.

Cultivarea solurilor sodio-podzolice fără aplicarea sistematică a materialelor calcaroase, chiar și cu utilizarea de doze medii de îngrășăminte minerale, prin arătură de verisoare și afânare plată (Experimentul 2) duce la o scădere a activității ureazei față de omologii lor naturali.

Studiile asupra solurilor cenușii de pădure arată că, în medie, nivelul activității ureazei în aceste soluri este de 2,5 ori mai mare decât în ​​solurile sodio-podzolice, ceea ce se datorează genezei formării solului și nivelului lor de fertilitate. Acest lucru este evidențiat de datele atât ale biotopurilor naturale ale zăcământului, cât și ale solurilor agroecosistemelor. Mulți cercetători au descoperit că activitatea ureazei este direct proporțională cu cantitatea de carbon organic din sol.

La nivelul biotopilor naturali, indicatorul activității ureazei a fost notat pe un fond organomineral foarte intens - 0,34 mg N-NH 4 /1g sol (Experimentul 3). Pe un fundal organomineral foarte intens, nivelul activității ureazei a fost crescut în comparație cu alte agroecosisteme și pârghii. Acest lucru se datorează, în primul rând, faptului că în perioada cercetărilor pe această variantă s-au introdus 80 t/ha gunoi de grajd, care a îmbogățit solul cu materie organică proaspătă, uree și a stimulat dezvoltarea complexului de urobacterii. Ca și în solul unei pârghii de lungă durată, cu utilizarea pe termen lung a îngrășămintelor organominerale, materia organică se formează cu cel mai larg raport carbon/azot (C:N). Acest tip de materie organică corespunde cu cea mai mare activitate a ureazei. Tendința observată indică capacitatea solului acestor ecosisteme de a acumula intens azot amoniac. Activitatea enzimatică semnificativ mai scăzută (la HSR 05 = 0,04) în solul altor agroecosisteme. Cel mai scăzut indicator (0,21 mgN-NH 4 /1g) a fost observat pe un fond mineral de mare intensitate, în care au fost aplicate doar doze mari de îngrășăminte minerale timp de 18 ani. Se poate presupune că atunci când se folosesc numai îngrășăminte minerale, din cauza lipsei unui substrat energetic specific, grupul ecologic și trofic al bacteriilor producătoare de urază scade în bazinul microbian din sol.

Având în vedere activitatea enzimatică a solurilor, este necesar să se acorde atenție oxidării produselor de hidroliză a compușilor organici cu formarea de substanțe prehumice. Aceste reacții au loc cu participarea oxidoreductazelor, un reprezentant important al căruia este catalaza. Activitatea catalazei caracterizează procesele de biogeneză a substanțelor humice. Valorile indicatorilor activității catalazei în solurile soddy-podzolice demonstrează variabilitate spațială și temporală, dar în general prezintă fluctuații în intervalul 0,9-2,8 ml O 2 /1 g sol pe minut. (Tabelul 3). În agroecosistemele de solurile soddy-podzolice formate în regiunile Ivanovo și Kostroma, indicatorii activității catalazei sunt la nivelul omologilor lor naturali (solurile forestiere). Adică, gradul de încărcare antropică nu a avut un impact semnificativ asupra proceselor de biogeneză a substanțelor humice. Aceștia procedează cu aceeași intensitate atât în ​​solurile acestor agrosisteme, cât și în solul biotopurilor naturale. Aceasta este o tendință pozitivă, deoarece formarea agroecosistemelor pe soluri soddy-podzolice cu o compoziție granulometrică ușoară, fără utilizarea îngrășămintelor organice, poate determina o creștere a activității catalazei. Cresterea activitatii enzimatice caracterizeaza transformarea intensiva a substantelor humice din sol spre mineralizarea acestora, pentru a asigura culturile cultivate cu nutrienti. Activarea acestor procese poate duce la scăderea conținutului de humus din sol și la scăderea potențialului fertilității solului.

Tabelul 3

Activitatea catalazei în solurile sistemelor agricole

	Locația de prelevare	Agroecosisteme	Activitatea catalazei, ml O 2 / 1 g sol pe minut
Sod-podzolic sol argilos usor	Kostroma	pădure (control)
		Fond zero N 45 R 45 K 45
		Normal Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intens Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-mediu podzolic lutoasă ușor		pădure (control)
		Normal N 30 R 60 K 60 (OV)
		Normal N 30 R 60 K 60
Pădure cenușie sol argilos mediu		Depozit (control)
		Fond zero
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		intensitate mare mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral de mare intensitate N 120 R 120 K 120; Gunoi de grajd 80t/ha + N 90

Coeficientul de variație al valorilor activității catalazei în solul cenușiu al pădurii al agroecosistemelor este V = 18,6%. În general, fluctuaţiile se întâlnesc în intervalul 1,8-2,9 ml O 2 /1 g sol. Odată cu nivelul actual al încărcăturii antropice pe terenul arabil, există o tendință de a activa procese redox în comparație cu solul de pânză. Cea mai mare activitate a acestor procese se observă cu utilizarea de doze medii de îngrășăminte, care se caracterizează printr-o creștere semnificativă a activității catalazei (la HSR 05 = 0,4) pe un fond mediu de intensificare. Aceasta se datorează îmbogățirii suficiente a solului cu materie organică și îmbunătățirii regimului de transformare a acestuia datorită creșterii numărului și activității de mobilizare a bazinului microbian al terenurilor arabile.

Pentru a evalua gradul de influență agrogenă asupra activității diferitelor enzime și pentru a determina activitatea enzimatică totală a fiecărui agroecosistem în unități comparabile, am folosit metoda O.V. Enkina. Este posibil să se judece mai precis nivelul activității enzimatice a mediilor agricole individuale prin interpretarea materialului experimental extensiv dacă comparăm activitatea lor cu cea de control (în cazul nostru, cu solul ecosistemelor naturale), luând indicatorii activității lor enzimatice ca fiind 100%. Adică, gradul de influență a încărcăturii antropice asupra diferitelor grupuri de enzime este reflectat de raportul dintre indicatorii lor de activitate în agrosisteme și analogii naturali (Tabelul 4).

În urma cercetărilor, s-a constatat că în majoritatea solurilor soddy-podzolice ale regiunii, nivelul de activitate enzimatică a agropeisajelor este mai scăzut decât în ​​omologii lor naturale. Potențialul enzimatic al solului soddy-podzolic în experimentul 1 (Kostroma) a scăzut cu 31% față de martor, iar în experimentul 3 (Ivanovo) - cu 24%. Pe fondurile studiate în aceste experimente s-au aplicat doze medii și mari de îngrășăminte minerale. Utilizarea pe termen lung a îngrășămintelor minerale, în special a îngrășămintelor cu azot, perturbă adesea fondul ecologic pentru reproducerea microorganismelor benefice pe solurile cu potențial scăzut de fertilitate. Acest lucru, de regulă, se întâmplă din cauza acidificării soluției de sol, a prezenței ionilor de aluminiu și fier în complexul de absorbție a solului, a secrețiilor rădăcinilor plantelor, determinând reproducerea activă a ciupercilor microscopice, contribuind la creșterea nivelului biologic. toxicitatea solului. În același timp, modificările negative sunt însoțite nu numai de restructurarea structurii microbiocenozei, ci și de scăderea activității enzimatice a solului și de pierderea potențialului și a fertilității efective.

Tabelul 4

Nivelul activității enzimatice a solurilor agrosistemelor (în % din solul ecosistemelor naturale)

Locația de prelevare	Agroecosisteme	Catalaza		Invertaza	Activitatea medie a enzimelor
Kostroma	pădure (control)
	Fond zero
	Normal
	Intens
	Medie după experiență,%
	pădure (control)
	Normal
	Normal
	Medie după experiență,%
	Mineral de înaltă intensitate
	Organomineral de mare intensitate
	Medie după experiență,%

Astfel, principalii indicatori ai activității enzimatice a solurilor sodio-podzolice, raportați la fertilitatea lor efectivă, sunt mai mari în ecosistemele naturale decât în ​​solurile arabile.

Odată cu un nivel crescut de fertilitate a solului, influența factorilor agrogenici asupra potențialului enzimatic al solului este oarecum netezită. Aceasta este ceea ce observăm în agrosistemele de sol cenușiu al pădurii. S-a constatat că în cei 3 ani de cercetare, cel mai mare potențial enzimatic s-a format pe un fond mediu de 108%. Dozele medii de îngrășăminte minerale și organice (40 t/ha gunoi de grajd o dată la 6 ani) au condus la creșterea activității catalazei și invertazei a solului, ceea ce caracterizează activarea sintezei substanțelor humice.

Concluzie

S-a constatat că nivelul de încărcare agrogenă studiat pe solul cenușiu al pădurii nu a avut un impact negativ asupra activității enzimelor solului, ci, dimpotrivă, există o tendință de creștere a activității acestora pe terenul arabil, care este însoțită de un intensificarea activităţii de ansamblu a proceselor biologice din sol comparativ cu pârghia. Intensitatea impactului asupra acoperirii solului prin diverse metode tehnologice s-a manifestat printr-o scadere a indicatorilor activitatii enzimatice a solurilor sodio-podzolice. În termeni ecologici, aceste rezultate pot fi considerate ca un semn al răspunsului acoperirii solului la presiunile antropice externe.

Pentru a utiliza rațional și a proteja fertilitatea solului, indicatorii activității enzimatice ar trebui folosiți în biomonitorizarea și biodiagnostica solurilor. Acest lucru este deosebit de important atunci când se efectuează sarcini de producție în agricultură.

Link bibliografic

Zinchenko M.K., Zinchenko S.I., Borin A.A., Kamneva O.P. ACTIVITATEA ENZIMATIVĂ A SOLURILOR AGRARE ALE REGIUNII VOLGA SUPERIOARĂ // Probleme moderne de știință și educație. - 2017. - Nr. 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (data accesului: 01.02.2020). Vă aducem la cunoștință jurnale publicate de editura „Academia de Istorie Naturală”

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Introducere

1. Revizuirea literaturii

1.1 Înțelegerea enzimelor din sol

1.2 Activitatea enzimatică a solurilor

1.3 Abordări metodologice pentru determinarea activității enzimatice a solurilor

1.3.1 Alocarea zonei experimentale

1.3.2 Caracteristici ale selecției și pregătirii probelor de sol pentru analiză

1.4 Influența diverșilor factori (temperatura, regimul apei, sezonul de prelevare a probelor) asupra activității enzimatice a solurilor

1.5 Schimbarea comunităților de microorganisme din sol

1.6 Metode de studiere a activității enzimelor din sol

Concluzie

Lista surselor utilizate

Introducere

În condiții de încărcare antropică crescută asupra biosferei planetei, solul, fiind un element al sistemului natural și fiind în echilibru dinamic cu toate celelalte componente, este supus unor procese de degradare. Fluxurile de substanțe, care intră în sol ca urmare a activității antropice, sunt incluse în ciclurile naturale, perturbând funcționarea normală a biotei solului și, ca urmare, întregul sistem de sol. Dintre diferitele criterii biologice de evaluare a impactului antropic asupra solurilor, cele mai prompte și promițătoare sunt indicatorii biochimici care oferă informații despre dinamica celor mai importante procese enzimatice din sol: sinteza și descompunerea materiei organice, nitrificarea și alte procese. .

Informațiile disponibile cu privire la activitatea enzimatică a diferitelor tipuri de sol sunt în prezent insuficiente și necesită studii suplimentare. Acest lucru face ca studierea problemelor ridicate în această lucrare să fie foarte relevantă din punct de vedere teoretic și practic.

Obiectul de studiu: activitatea enzimelor solului.

Scopul lucrării cursului: Studiul enzimelor solului și al activității enzimatice a solurilor.

În conformitate cu scopul studiului, următoarele sarcini:

1. Oferiți o idee generală despre enzimele solului și activitatea enzimatică a solurilor.

2. Luați în considerare abordări metodologice pentru determinarea activității enzimatice a solurilor.

3. Determinați influența diverșilor factori naturali asupra activității enzimatice a solurilor

4. Studiați problema prezenței și schimbării comunităților de microorganisme în sol

5. Enumerați și descrieți metodele de studiere a activității enzimelor din sol.

1 . Revizuire de literatura

1.1 Înțelegerea enzimelor din sol

Este greu de imaginat că enzimele, molecule de proteine ​​extrem de organizate, s-ar putea forma în sol în afara unui organism viu. Se știe că solul are o activitate enzimatică cunoscută.

Enzimele sunt catalizatori ai reacțiilor chimice de natură proteică, diferă prin specificul acțiunii lor în raport cu cataliza anumitor reacții chimice.

Enzimele sunt produse de biosinteză ale organismelor vii ale solului: plante lemnoase și erbacee, mușchi, licheni, alge, ciuperci, microorganisme, protozoare, insecte, nevertebrate și vertebrate, care sunt reprezentate în natură de anumite agregate - biocenoze.

Biosinteza enzimelor în organismele vii se realizează datorită factorilor genetici responsabili de transmiterea ereditară a tipului de metabolism și variabilitatea adaptativă a acestuia. Enzimele sunt aparatul de lucru prin care se realizează acțiunea genelor. Ele catalizează mii de reacții chimice în organisme, din care, ca urmare, este compus metabolismul celular. Datorită enzimelor, reacțiile chimice din organism se desfășoară cu o viteză mare.

Până în prezent, peste 150 din cele două mii de enzime cunoscute au fost obținute sub formă cristalină. Enzimele sunt împărțite în șase clase:

1. Oxireductazele - catalizează reacțiile redox.

2. Transferaze - catalizează reacțiile de transfer intermolecular al diferitelor grupe chimice și reziduuri.

3. Hidrolaze - catalizează reacţiile de scindare hidrolitică a legăturilor intramoleculare.

4. Liazele - catalizează reacțiile de adăugare a grupărilor la duble legături și reacțiile inverse de detașare a unor astfel de grupări.

5. Izomeraze - catalizează reacţiile de izomerizare.

6. Ligaze - catalizează reacții chimice cu formarea de legături datorate ATP (acid adenozin trifosforic).

Când organismele vii mor și putrezesc, unele dintre enzimele lor sunt distruse, iar unele, ajungând în sol, își păstrează activitatea și catalizează multe reacții chimice ale solului, participând la procesele de formare a solului și la formarea unui semn calitativ al solului - fertilitate.

În diferite tipuri de soluri sub anumite biocenoze s-au format propriile lor complexe enzimatice, care diferă în activitatea reacțiilor biocatalitice.

O caracteristică importantă a complexelor enzimatice ale solurilor este ordinea acțiunii grupurilor existente de enzime. Se manifestă prin faptul că se asigură acţiunea simultană a unui număr de enzime reprezentând diferite grupe. Enzimele exclud acumularea în exces a oricăror compuși în sol. Excesul de compuși simpli mobili acumulați (de exemplu, NH 3) într-un fel sau altul se leagă temporar și trimit în cicluri, culminând cu formarea de compuși mai complecși. Complexele enzimatice pot fi reprezentate ca un fel de sisteme de autoreglare. Microorganismele și plantele joacă rolul principal în aceasta, completând constant enzimele solului, deoarece multe dintre ele sunt de scurtă durată.

Numărul de enzime este judecat indirect după activitatea lor în timp, care depinde de natura chimică a substanţelor care reacţionează (substrat, enzimă) şi de condiţiile de interacţiune (concentraţia componentelor, pH-ul, temperatura, compoziţia mediului, acţiunea activatori, inhibitori etc.).

Enzimele aparținând claselor de hidrolaze și oxidoreductaze sunt implicate în principalele procese de humificare a solului, astfel încât activitatea lor este un indicator semnificativ al fertilităţii solului. Prin urmare, să ne oprim pe scurt asupra caracteristicilor enzimelor aparținând acestor clase.

Hidrolazele includ invertaza, ureaza, fosfataza, proteaza etc.

Invertaza - catalizează reacțiile de scindare hidrolitică a zaharozei în cantități echimolare de glucoză și fructoză, acționează și asupra altor carbohidrați (galactoză, glucoză, ramnoză) cu formarea de molecule de fructoză - un produs energetic pentru viața microorganismelor, catalizează reacțiile fructozei transferazei . Studiile multor autori au arătat că activitatea invertazei mai bine decât a altor enzime reflectă nivelul de fertilitate și activitatea biologică a solurilor 3, p. 27.

Urază - catalizează reacțiile de scindare hidrolitică a ureei în amoniac și dioxid de carbon. În legătură cu utilizarea ureei în practica agronomică, trebuie avut în vedere faptul că activitatea ureazei este mai mare în solurile mai fertile. Se ridică în toate solurile în perioadele de cea mai mare activitate biologică - în iulie-august.

Fosfataza (alcalină și acidă) - catalizează hidroliza unui număr de compuși organofosforici cu formarea de ortofosfat. Activitatea fosfatazei este cu atât mai mare, cu atât formele mai puțin mobile de fosfor sunt în sol; prin urmare, poate fi folosit ca un indicator suplimentar atunci când se determină nevoia de aplicare a îngrășămintelor fosfatice pe sol. Cea mai mare activitate a fosfatazei este în rizosfera plantelor.

Proteazele sunt un grup de enzime care descompun proteinele în polipeptide și aminoacizi, care sunt ulterior hidrolizați în amoniac, dioxid de carbon și apă. În acest sens, proteazele sunt de mare importanță în viața solului, deoarece sunt asociate cu o modificare a compoziției componentelor organice și a dinamicii formelor de azot, care sunt ușor absorbite de plante.

Clasa de oxidoreductaze include catalaza, peroxidaza și polifenol oxidaza etc.

Catalaza - ca urmare a acțiunii sale, are loc descompunerea peroxidului de hidrogen, care este toxic pentru organismele vii:

H2O2 > H2O + O2

Vegetația are o mare influență asupra activității catalazei a solurilor minerale. Solurile de sub plante cu un sistem puternic de rădăcină care pătrunde adânc se caracterizează printr-o activitate ridicată a catalazei. O caracteristică a activității catalazei este că se modifică puțin în profil, are o relație inversă cu umiditatea solului și o relație directă cu temperatura.

Polifenol oxidaza și peroxidaza din sol joacă rolul principal în procesele de formare a humusului.

Polifenol oxidaza catalizează oxidarea polifenolilor la chinone în prezența oxigenului liber atmosferic. Peroxidaza catalizează oxidarea polifenolilor în prezența peroxidului de hidrogen sau a peroxizilor organici. În același timp, rolul său este de a activa peroxizii, deoarece aceștia au un efect oxidant slab asupra fenolilor. Condensarea ulterioară a chinonelor cu aminoacizi și peptide poate avea loc odată cu formarea unei molecule primare de acid humic, care poate deveni și mai complexă din cauza condensărilor repetate.

Raportul dintre activitatea polifenoloxidazei (S) și activitatea peroxidazei (D), exprimat ca procent, este legat de acumularea de humus în sol, prin urmare această valoare se numește coeficient condiționat de acumulare de humus (K):

Luați în considerare varietățile de enzime din sol.

Clasa oxidoreductazelor include reacțiile redox de catalizare.

În marea majoritate a oxidărilor biologice, oxigenul nu este adăugat la molecula de oxidare, ci hidrogenul este extras din substraturile oxidate. Acest proces se numește dehidrogenare și este catalizat de enzimele dehidrogenaze.

Există dehidrogenaze aerobe sau oxidaze și dehidrogenaze anaerobe sau reductaze. Oxidazele transferă atomi de hidrogen sau electroni din substanța oxidată în oxigenul atmosferic. Dehidrogenazele anaerobe donează atomi de hidrogen și electroni altor acceptori de hidrogen, enzime sau purtători, fără a le transfera la atomii de oxigen. Numeroși compuși organici care intră în sol cu ​​plante și animale suferă oxidare: proteine, grăsimi, carbohidrați, fibre, acizi organici, aminoacizi, purine, fenoli, chinone, substanțe organice specifice precum acizii humic și fulvic etc.

De regulă, dehidrogenazele anaerobe sunt implicate în procesele redox în celulele animalelor, plantelor și microorganismelor, care transferă hidrogenul divizat de la substrat la purtătorii intermediari. În mediul solului, în procesele redox sunt implicate în principal dehidrogenazele aerobe, cu ajutorul cărora hidrogenul substratului este transferat direct în oxigenul atmosferic, adică. acceptorul de hidrogen este oxigenul. Cel mai simplu sistem redox din sol constă dintr-un substrat oxidabil, oxidaze și oxigen.

O caracteristică a oxidoreductazelor este că, în ciuda setului limitat de grupe active (coenzime), ele sunt capabile să accelereze o mare varietate de reacții redox. Acest lucru se realizează datorită capacității unei coenzime de a se combina cu multe apoenzime și de a forma de fiecare dată o oxidoreductază specifică unuia sau altuia substrat.

O altă caracteristică importantă a oxidoreductazelor este că accelerează reacțiile chimice asociate cu eliberarea de energie, care este necesară proceselor de sinteză. Procesele redox din sol sunt catalizate atât de dehidrogenaze aerobe, cât și anaerobe. Prin natura chimică, acestea sunt enzime cu două componente, constând dintr-o proteină și un grup activ, sau coenzimă.

Un grup activ poate fi:

NAD + (nicotinamidă adenin dinucleotidă),

NADP+ (nicotinamidă adenin dinucleotidă fosfat);

FMN (mononucleotidă de flavină);

FAD (flavin adenin dinucleotide), citocromi.

Au fost găsite aproximativ cinci sute de oxidoreductaze diferite. Cu toate acestea, cele mai comune oxidoreductaze sunt cele care conțin NAD+ ca grup activ.

Prin combinarea cu proteinele și formarea unei enzime cu două componente (proteina piridină), NAD + își îmbunătățește capacitatea de recuperare. Ca urmare, proteinele piridinice devin capabile să îndepărteze din substraturi, care pot fi carbohidrați, acizi dicarboxilici și ceto, aminoacizi, amine, alcooli, aldehide, compuși organici specifici solului (acizi humic și fulvic), etc., atomii de hidrogen din sub formă de protoni (H +) . Ca rezultat, grupul activ al enzimei (NAD +) este redus, iar substratul trece într-o stare oxidată.

Mecanismul de legare a doi atomi de hidrogen, i.e. doi protoni și doi electroni, este după cum urmează. Grupul activ de dehidrogenaze, care acceptă protoni și electroni, este inelul piridinic. Când NAD + este redus, un proton și un electron sunt atașați la unul dintre atomii de carbon ai inelului piridinic, adică. un atom de hidrogen. Al doilea electron este atașat atomului de azot încărcat pozitiv, iar protonul rămas trece în mediul înconjurător.

Toate proteinele piridinice sunt dehidrogenaze anaerobe. Ei nu transferă atomii de hidrogen îndepărtați din substrat în oxigen, ci îi trimit către o altă enzimă.

În plus față de NAD+, enzimele piridină pot conține nicotinamidă adenin dinucleotide fosfat (NADP+) ca coenzimă. Această coenzimă este un derivat al NAD+, în care hidrogenul grupării OH a celui de-al doilea atom de carbon al adenozin-ribozei este înlocuit cu un reziduu de acid fosforic. Mecanismul de oxidare a substratului cu participarea NADP* ca coenzimă este similar cu NAD+.

După adăugarea de hidrogen, NADH și NADPH au un potențial de reducere semnificativ. Ei își pot transfera hidrogenul în alți compuși și îi pot reduce, în timp ce ei înșiși se transformă într-o formă oxidată. Cu toate acestea, hidrogenul atașat la dehidrogenaza anaerobă nu poate fi transferat oxigenului din aer, ci doar purtătorilor de hidrogen. Astfel de purtători intermediari sunt enzimele flavine (flavoproteine). Sunt enzime cu două componente, care pot conține vitamina B 2 fosforilată (riboflavină) ca grup activ. Fiecare moleculă a unei astfel de enzime are o moleculă de riboflavină fosfat (sau mononucleotidă de flavină, FMN). Astfel, FMN este un compus al bazei azotate a dimetilizoaloxazinei cu reziduurile alcoolului cu cinci atomi de carbon ribitol și acid fosforic. FMN este capabil să accepte și să doneze doi atomi de hidrogen (H) la atomii de azot (N) ai inelului izoaloxazin.

Transferazele sunt numite enzime de transfer. Ele catalizează transferul de radicali individuali, părți de molecule și molecule întregi de la un compus la altul. Reacțiile de transfer au loc de obicei în două faze. În prima fază, enzima separă grupul atomic de substanța implicată în reacție și formează cu aceasta un compus complex. În a doua fază, enzima catalizează adăugarea unui grup la o altă substanță care participă la reacție și este ea însăși eliberată într-o stare neschimbată. Clasa de transferaze include aproximativ 500 de enzime individuale. În funcție de ce grupări sau radicali sunt transferați prin transferaze, există fosfotransferaze, aminotransferaze, glicoziltransferaze, aciltransferaze, metiltransferaze etc.

Fosfotransferazele (kinazele) sunt enzime care catalizează transferul reziduurilor de acid fosforic (H2P03). Donatorul de reziduuri de fosfat, de regulă, este ATP. Grupările fosfat sunt transferate la alcool, carboxil, azot, fosfor și alte grupe de compuși organici. Fosfotransferazele includ hexokinaza omniprezentă, o enzimă care accelerează transferul unui reziduu de acid fosforic de la o moleculă de ATP la glucoză. Această reacție începe conversia glucozei în alți compuși.

Glicoziltransferazele accelerează transferul reziduurilor de glicozil către molecule de monozaharide, polizaharide sau alte substanțe. Acestea sunt enzime care asigură reacții pentru sinteza de noi molecule de carbohidrați; coenzimele glicoziltransferazelor sunt zahăr nucleozidic difosfat (zahăr NDP). Din ele, în procesul de sinteză a oligozaharidelor, reziduul de glicozil este transferat la monozaharidă. În prezent, sunt cunoscute aproximativ cincizeci de zaharuri NDP. Ele sunt larg răspândite în natură, sintetizate din esterii fosfatici ai monozaharidelor și trifosfații nucleozidici corespunzători.

Aciltransferazele transferă reziduurile de acid acetic CH3CO - precum și alte reziduuri de acizi grași la aminoacizi, amine, alcooli și alți compuși. Acestea sunt enzime cu două componente, care includ coenzima A. Sursa grupărilor acil este acil coenzima A, care poate fi considerată ca o grupare activă a aciltransferazelor. Când reziduurile de acid acetic sunt transferate, în reacție este implicată acetil coenzima A.

Clasa hidrolazelor include enzime care catalizează hidroliza și uneori sinteza compuși organici complecși cu participarea apei.

O subclasă de esteraze include enzimele care accelerează reacțiile de hidroliză a esterilor, alcoolilor cu acizi organici și anorganici.

Cele mai importante subclase de esteraze sunt hidrolazele esterilor acizilor carboxilici și fosfatazele. Reacțiile de hidroliză a grăsimilor (trigliceridelor), în urma cărora se eliberează glicerol și acizi grași superiori, sunt accelerate de glicerol ester hidrolază lipaza. Există lipaze simple, care catalizează eliberarea acizilor grași superiori din trigliceridele libere și lipoprotein lipaze, care hidrolizează lipidele legate de proteine. Lipazele sunt proteine ​​cu o singură componentă cu o greutate moleculară de 48 000 până la 60 000. Lipaza de drojdie a fost bine studiată. Lanțul său polipeptidic este format din 430 de resturi de aminoacizi și este pliat într-un glob, în ​​centrul căruia se află locul activ al enzimei. Rolul principal în centrul activ al lipazei îl au radicalii histidinei, serinei, acizilor dicarboxilici și izoleucinei.

Activitatea lipazelor este reglată de fosforilarea-defosforilarea lor. Lipazele active sunt fosforilate, cele inactive sunt defosforilate.

Fosfatazele catalizează hidroliza esterilor de fosfat. Fosfatazele care acționează asupra esterilor acidului fosforic și carbohidraților sunt larg distribuite. Astfel de compuși includ, de exemplu, glucoză-6-fosfat, glucoză-1-fosfatază, fructoză-1,6-difosfat, etc. Enzimele corespunzătoare sunt numite glucoză-6-fosfatază, glucoză-1-fosfatază etc. eliminarea unui reziduu de acid fosforic din esterii fosforici:

Fosfodiester fosfataze - dezoxiribonucleaza și ribonucleaza catalizează scindarea ADN-ului și a ARN-ului la nucleotide libere.

O subclasă de hidrolaze include glicozidaze care accelerează hidroliza glicozidelor. Pe lângă glicozidele care conțin reziduuri de alcool monohidroxilic sub formă de agliconi, oligo- și polizaharidele sunt substraturi pe care acționează glicozidazele. Dintre glicozidazele care acționează asupra oligozaharidelor, maltoza și zaharoza sunt cele mai importante. Ele hidrolizează maltoza și zaharoza.

Dintre glicozidazele care acționează asupra polizaharidelor, amilazele sunt cele mai importante. O trăsătură caracteristică a amilazelor este absența specificității absolute a acțiunii. Toate amilazele sunt metaloproteine ​​care conţin Zn2+ şi Ca2+. Siturile active ale amilazelor sunt formate din histidină, acizi aspartic și glutamic și radicali tirozină. Acesta din urmă îndeplinește funcția de legare a substratului, iar primul tricatalitic. Amilazele accelerează reacțiile de hidroliză a legăturilor glicozil din molecula de amidon cu formarea de glucoză, maltoză sau oligozaharide.

De importanță nu mică este celulaza, care catalizează descompunerea celulozei, inulaza, care descompune polizaharidul inulin, și aglucozidaza, care transformă maltoza dizaharidă în două molecule de glucoză. Unele glicozidaze pot cataliza transferul de reziduuri de glicozil, caz în care se numesc transglicozidaze.

Proteazele (hidrolazele peptidice) catalizează scindarea hidrolitică a legăturilor peptidice CO-NH din proteine ​​sau peptide pentru a forma peptide cu greutate moleculară mai mică sau aminoacizi liberi. Printre hidrolazele peptidice, există endopeptidaze (proteinaze), care catalizează hidroliza legăturilor interne dintr-o moleculă de proteină și exopeptidaze (peptidaze), care asigură scindarea aminoacizilor liberi din lanțul peptidic.

Proteinazele sunt împărțite în patru subclase.

1. Serina proteinaze, centrul activ al acestor enzime include un reziduu de serină. Secvența reziduurilor de aminoacizi de pe locul lanțului polipeptidic din serin proteinaze este aceeași: acid aspartic-seria-glicină. Gruparea hidroxil a serinei este caracterizată prin procese înalte. A doua grupare funcțională activă este imidazolul reziduului de histidină, care activează hidroxilul serinei ca urmare a formării unei legături de hidrogen.

2. Proteazele tiol (cisteină) au un reziduu de cisteină în centrul activ, grupările sulfhidril și o grupare carboxil ionizată au activitate enzimatică.

3. Proteinaze acide (carboxilice), pH optim<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. Metaloproteinaze, acţiunea lor catalitică se datorează prezenţei Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ în centrul activ. Puterea legăturii dintre metal și partea proteică a enzimei poate fi diferită. Ionii metalici incluși în centrul activ participă la formarea complexelor enzimă-substrat și facilitează activarea substraturilor.

O caracteristică importantă a proteinazelor este natura selectivă a acțiunii lor asupra legăturilor peptidice dintr-o moleculă de proteină. Ca rezultat, o proteină individuală este întotdeauna scindată sub influența unei anumite proteinaze într-un număr strict limitat de peptide.

5. Hidrolazele peptidice care scindează aminoacizii dintr-o peptidă, plecând de la un aminoacid cu grupă NH2 liberă, se numesc aminopeptidaze, cele cu grupare COOH liberă se numesc carboxipeptidaze. Completați hidroliza proteinei dipeptidazei, împărțind dipeptidele în aminoacizi.

6. Amidazele catalizează scindarea hidrolitică a legăturii dintre carbon și azot: dezaminarea aminelor. Acest grup de enzime include ureaza, care realizează scindarea hidrolitică a ureei. enzimă oxidativă

7. Urază - o enzimă cu o singură componentă (M = 480 mii). O moleculă este un glob și este formată din opt subunități egale. Are specificitate absolută de substrat, acționează doar asupra ureei.

Trebuie remarcat faptul că, pentru a detecta enzimele libere în sol, este necesar în primul rând eliberarea acestuia de organismele vii, adică efectuarea sterilizării complete sau parțiale. Un factor ideal care sterilizează solul pentru nevoile enzimologiei ar trebui să omoare celulele vii fără a le perturba structura celulară și, în același timp, să nu afecteze enzimele în sine. Este dificil de spus dacă toate metodele de sterilizare utilizate în prezent îndeplinesc aceste cerințe. Cel mai adesea, solul pentru nevoile enzimologiei este sterilizat prin adăugarea de toluen ca antiseptic, prin tratarea solului cu oxid de etilenă sau, ceea ce se practică în prezent din ce în ce mai mult, prin uciderea microorganismelor de diferite feluri cu radiații ionizante. Tehnica ulterioară pentru determinarea proprietăților catalitice ale solului nu diferă de metodele de determinare a activității enzimelor de origine vegetală sau animală. În sol se adaugă o anumită concentrație a substratului pentru enzimă, iar după incubare se studiază produsele de reacție. Analizele multor soluri efectuate prin această metodă au arătat că acestea conțin enzime libere cu activitate catalitică.

1.2 Activitatea enzimatică a solurilor

Activitatea enzimatică a solurilor [din lat. Fermentum - drojdie] - capacitatea solului de a exercita un efect catalitic asupra proceselor de transformare a compușilor organici și minerali exogeni și proprii datorită enzimelor prezente în acesta. Caracterizând activitatea enzimatică a solurilor, ele înseamnă indicatorul total de activitate. Activitatea enzimatică a diferitelor soluri nu este aceeași și este asociată cu caracteristicile lor genetice și cu un complex de factori de mediu care interacționează. Nivelul activității enzimatice a solului este determinat de activitatea diferitelor enzime (invertaze, proteaze, ureaze, dehidrogenaze, catalaze, fosfataze), exprimată ca cantitate de substrat descompus pe unitatea de timp la 1 g de sol.

Activitatea biocatalitică a solurilor depinde de gradul de îmbogățire a acestora cu microorganisme și de tipul solurilor. Activitatea enzimatică variază în funcție de orizonturile genetice, care diferă în funcție de conținutul de humus, tipuri de reacții, potențial redox și alți parametri de-a lungul profilului.

În solurile de pădure virgine, intensitatea reacțiilor enzimatice este determinată în principal de orizonturile așternutului forestier, iar în solurile arabile, de straturile arabile. Toate orizonturile genetice mai puțin active din punct de vedere biologic sub orizonturile A sau An au activitate enzimatică scăzută. Activitatea lor crește ușor odată cu cultivarea solului. După dezvoltarea solurilor forestiere pentru teren arabil, activitatea enzimatică a orizontului arabil format scade brusc în comparație cu așternutul forestier, dar pe măsură ce este cultivat crește și, în solurile foarte cultivate, se apropie sau o depășește pe cea a așternutului forestier. .

Activitatea enzimatică reflectă starea fertilității solului și modificările interne care au loc în timpul utilizării agricole și o creștere a nivelului culturii agricole. Aceste modificări se întâlnesc atât atunci când soluri virgine și forestiere sunt aduse în cultură, cât și atunci când sunt folosite în diferite moduri.

În toată Belarus, până la 0,9 t/ha de humus se pierde anual în solurile arabile. Ca urmare a eroziunii, 0,57 t/ha de humus este dusă irevocabil de pe câmp în fiecare an. Motivele dezumificării solului sunt mineralizarea sporită a materiei organice din sol, în urmă cu procesele de formare de nou humus din mineralizare din cauza aportului insuficient de îngrășăminte organice în sol și scăderea activității enzimatice a solului.

Transformările biochimice ale materiei organice din sol apar ca urmare a activității microbiologice sub influența enzimelor. activitate enzimatică microorganism al solului

Enzimele joacă un rol deosebit în viața animalelor, plantelor și microorganismelor. Enzimele solului sunt implicate în descompunerea reziduurilor vegetale, animale și microbiene, precum și în sinteza humusului. Ca rezultat, nutrienții din compuși greu de digerat sunt transformați în forme ușor accesibile pentru plante și microorganisme. Enzimele se caracterizează prin activitate ridicată, specificitate strictă de acțiune și dependență mare de diferite condiții de mediu. Datorită funcției lor catalitice, ele permit unui număr mare de reacții chimice să se desfășoare rapid în organism sau în afara acestuia.

Împreună cu alte criterii, activitatea enzimatică a solurilor poate servi ca un indicator de diagnostic fiabil pentru determinarea gradului de cultivare a solului. Ca rezultat al cercetării 4, p. 91 a stabilit relația dintre activitatea proceselor microbiologice și enzimatice și implementarea măsurilor care cresc fertilitatea solului. Cultivarea solului, fertilizarea modifică semnificativ mediul ecologic pentru dezvoltarea microorganismelor.

În prezent, câteva mii de enzime individuale au fost găsite în obiecte biologice, iar câteva sute dintre ele au fost izolate și studiate. Se știe că o celulă vie poate conține până la 1000 de enzime diferite, fiecare dintre acestea accelerând una sau alta reacție chimică.

Interesul pentru utilizarea enzimelor este cauzat și de faptul că cerințele pentru creșterea siguranței proceselor tehnologice sunt în continuă creștere. Fiind prezente în toate sistemele biologice, fiind atât produse, cât și instrumente ale acestor sisteme, enzimele sunt sintetizate și funcționează în condiții fiziologice (pH, temperatură, presiune, prezența ionilor anorganici), după care sunt ușor excretate, suferind distrugere în aminoacizi. . Atât produsele, cât și produsele reziduale ale majorității proceselor care implică enzime sunt netoxice și ușor degradabile. In plus, in multe cazuri, enzimele folosite in industrie sunt obtinute intr-un mod prietenos cu mediul. Enzimele diferă de catalizatorii nebiologici nu numai prin siguranță și biodegradabilitate crescută, ci și prin specificitatea acțiunii, condiții de reacție ușoare și eficiență ridicată. Eficiența și specificitatea acțiunii enzimelor fac posibilă obținerea de produse țintă cu un randament ridicat, ceea ce face ca utilizarea enzimelor în industrie să fie viabilă din punct de vedere economic. Utilizarea enzimelor contribuie la reducerea consumului de apă și energie în procesele tehnologice, reduce emisiile de CO2 în atmosferă, reduce riscul de poluare a mediului prin produse secundare ale ciclurilor tehnologice.

Prin utilizarea tehnologiei agricole avansate, este posibil să se schimbe într-o direcție favorabilă procesele microbiologice nu numai în straturile arabile, ci și în straturile subarabile ale solului.

Cu participarea directă a enzimelor extracelulare, are loc descompunerea compușilor organici din sol. Deci, enzimele proteolitice descompun proteinele în aminoacizi.

Uraza descompune ureea în CO2 și NH3. Amoniacul și sărurile de amoniu rezultate servesc ca sursă de nutriție cu azot pentru plante și microorganisme.

Invertaza și amilaza sunt implicate în descompunerea carbohidraților. Enzimele grupului fosfat descompun compușii organofosforici în sol și joacă un rol important în regimul fosfat al acestuia din urmă.

Pentru a caracteriza activitatea enzimatică generală a solului, se folosesc de obicei cele mai comune enzime caracteristice marii majorități a microflorei solului - invertază, catalază, protează și altele.

În condiţiile republicii noastre au fost efectuate numeroase studii 16, p. 115 privind studiul modificărilor nivelului fertilității și activității enzimatice a solurilor aflate sub impact antropic, însă, datele obținute nu oferă un răspuns exhaustiv la natura modificărilor din cauza dificultății de a compara rezultatele din cauza diferenței de condiţii experimentale şi metode de cercetare.

În acest sens, căutarea unei soluții optime la problema îmbunătățirii stării de humus a solului și a activității sale enzimatice în condiții solului și climatice specifice, bazată pe dezvoltarea unor metode economisitoare de resurse de cultivare a solului de bază și utilizarea solului- rotații de protecție a culturilor care ajută la conservarea structurii, la prevenirea supraconsolidării solului și la îmbunătățirea stării calitative a acestora și la restabilirea fertilității solului la costuri minime, foarte relevante.

1.3 Abordări metodologice ale determinării enzimaticeactivitatea solului

1.3.1 Izolarea experimentalăalsite-ulși cartografiere

Loc de încercare - o parte a zonei de studiu, caracterizată prin condiții similare (relief, omogenitatea structurii solului și a acoperirii vegetației, natura utilizării economice).

Locul de testare trebuie să fie amplasat într-o locație tipică pentru zona de studiu. Pe o suprafață de 100 mp. m, se așează un loc de testare cu dimensiunea de 25 m. În caz de eterogenitate a reliefului, amplasamentele sunt selectate în funcție de elementele reliefului.

Ele conturează un plan preliminar pentru așezarea secțiunilor principale și a semi-secțiunilor astfel încât să caracterizeze solurile tuturor formelor de relief și diferențele de acoperire a solului.

Metoda buclei este utilizată în zonele cu teren complex și o rețea geografică densă. Prin această metodă, zona studiată este împărțită în sectoare elementare separate, ținând cont de trăsăturile modificărilor în relief sau rețeaua hidrografică. Sectorul este supravegheat dintr-un centru prin efectuarea de trasee în formă de buclă în direcția radială.

Ținând cont de caracteristicile reliefului și ale rețelei hidrografice dintr-o anumită zonă, traseele de sondaj pot fi planificate într-un mod combinat, de ex. o parte a sitului este examinată prin metoda traversărilor paralele ale teritoriului, iar o parte prin metoda buclelor.

De-a lungul traseelor, punctele de pozare a tăierilor sunt planificate astfel încât să fie acoperite toate diferențele principale de relief și vegetație, adică. distantele dintre sectiuni nu sunt limitate, prin urmare, in unele locuri, de obicei dificile din punct de vedere al reliefului, sectiunile pot fi mai dense, in timp ce in alte zone, relativ omogene, amplasarea sectiunilor poate fi rara.

Urmează lucrările asociate cu cartografierea solului și un studiu detaliat al solurilor, începând cu o cercetare de recunoaștere a sitului (sfertului). În timpul sondajului de recunoaștere, ei se familiarizează cu limitele sitului și, în general, cu obiectul cercetării, care este ocolit de-a lungul poienilor, obiectivelor turistice și drumurilor. În locurile cele mai caracteristice se pun tăieturi, a căror locație se aplică planului. Conform rezultatelor sondajelor de recunoaștere, traseele și locurile de așezare a tăierilor de sol sunt în sfârșit corectate.

După sondajul de recunoaștere, încep sondajul în sine, în timpul căruia este necesar să existe un plan pentru așezarea secțiunilor de sol și o copie curată a schiței descrierii impozitării. O idee generală a soiurilor de sol și marcajele inițiale ale limitelor contururilor solului sunt obținute pe baza unui studiu al secțiunilor principale și de control. Clarificarea limitelor distribuției conturului solului se realizează prin săpare. Totodată, în jurnalul de teren pentru fiecare secțiune se completează un formular de descriere a secțiunii de sol. Un studiu de teren al distribuției solurilor se efectuează după așezarea și legarea secțiunilor pentru a stabili clasificarea solului dat. Conform rezultatelor unei evaluări pe teren a acoperirii solului și a tuturor celorlalte elemente ale peisajului, o zonă separată, relativ omogenă sau monotonă-pestriță se distinge ca contur de sol.

Baza identificării limitelor dintre contururile diferitelor soluri este identificarea tiparelor între soluri, relief și vegetație. Modificările factorilor de formare a solului duc la modificări ale acoperirii solului. Cu o schimbare clară a reliefului, formațiunilor de plante și rocilor părinte, limitele diferențelor de sol coincid cu limitele de pe sol. La rândul său, ușurința fixării limitelor pe hartă și acuratețea identificării contururilor solului depind de acuratețea bazei topografice. Cu toate acestea, în natură, cel mai adesea cineva trebuie să se confrunte cu granițe neclare, o tranziție treptată. În acest caz, pentru a stabili limitele contururilor solului, este necesară așezarea unui număr mare de gropi, precum și o experiență practică bogată și abilități bune de observare. La efectuarea sondajului propriu-zis in teren, pe baza planului copiat din planul de impozitare, se intocmeste o schita a solurilor din zona de studiu.

Trebuie amintit că nu există limite stricte între diferențele de sol din natură, deoarece înlocuirea unei diferențe de sol cu ​​alta are loc treptat prin acumularea unor caracteristici și pierderea altora. Prin urmare, topografia solului permite doar într-o măsură mai mare sau mai mică să transmită contururile schematice ale distribuției contururilor solului, iar acuratețea identificării limitelor acestora depinde de scara sondajului, tipul de sol și alte condiții. Dimensiunile minime ale contururilor solului care fac obiectul identificării obligatorii pe o hartă a solului sunt determinate de standarde tehnice.

1.3.2 Caracteristici ale selecției și pregătirii probelor de sol pentru analiză

Pentru a determina corect conținutul unei anumite substanțe în sol, toate analizele agrochimice trebuie efectuate cu o acuratețe și o acuratețe impecabile. Cu toate acestea, chiar și o analiză foarte amănunțită va da rezultate nesigure dacă solul nu este prelevat corect.

Deoarece eșantionul pentru analiză este prelevat foarte mic, iar rezultatele determinării ar trebui să dea o caracteristică obiectivă a cantităților mari de material, se acordă atenție eliminării eterogenității la eșantionarea solului. Medierea probelor de sol se realizează prin selectarea treptată a probelor inițiale, de laborator și analitice.

O probă inițială mixtă trebuie să fie compusă din probe individuale (probe originale) prelevate în aceeași diferență de sol. Dacă amplasamentul are o acoperire complexă de sol, atunci nu se poate preleva o singură probă medie. Ar trebui să fie atât de multe câte diferențe de sol există.

În funcție de configurația site-ului, locația punctelor pentru prelevarea probelor inițiale pe acesta variază. Pe o secțiune îngustă, alungită, acestea pot fi plasate de-a lungul (în mijlocul) acesteia. Pe o zonă largă, aproape de un pătrat, este mai bine o aranjare eșalonată a locurilor de prelevare. Pe suprafețe mari, prelevarea de probe de sol este utilizată pe toată lungimea parcelei din mijlocul acestuia, într-o cantitate de până la 20 de buc.

Amestecați bine proba inițială de sol prelevată pe o bucată de prelată, medie constant și reduceți la volumul dorit, apoi turnați-o într-o pungă sau cutie curată. Aceasta este o probă de laborator, masa sa este de aproximativ 400 g.

O etichetă din placaj sau carton, scrisă cu creion, este plasată deasupra cutiei cu o probă de laborator, indicând:

1. Numele obiectului.

2. Numele site-urilor.

3. Trasează numerele.

4. Profunzimi de selecție.

5. Numere de probă.

6. Numele persoanei care a supravegheat lucrarea sau a prelevat proba.

7. Datele de lucru.

Aceeași înregistrare se face simultan în jurnal.

Eșantionul de sol livrat de la fața locului în laborator se toarnă pe hârtie groasă sau pe o foaie de placaj curat și se frământă cu mâinile toate bulgarii înghesuit. Apoi incluziunile străine sunt selectate cu penseta, solul este bine amestecat și ușor zdrobit. După o astfel de pregătire a unei probe de laborator, se împrăștie din nou pentru a o aduce la o stare uscată la aer, apoi se zdrobește și se trece printr-o sită cu găuri de 2 mm.

Camera de uscare a solului trebuie sa fie uscata si ferita de accesul amoniacului, vaporilor acizi si a altor gaze.

Pentru a determina activitatea enzimatică, se ia de obicei pământ uscat în aer liber; Probele umede trebuie uscate în laborator la temperatura camerei. Trebuie avut grijă să se asigure că proba nu conține reziduuri vegetale necompuse. Boțurile de pământ sunt zdrobite și cernute printr-o sită cu dimensiunea ochiului de 1 mm. Când se studiază activitatea enzimatică a unei probe proaspete (umede), ar trebui să se acorde și mai multă atenție eliminării complete a reziduurilor de plante. Concomitent cu studiul activității se determină și umiditatea solului, rezultatul obținut se recalculează pentru 1 g sol absolut uscat.

1.4 Influența diverșilor factoriasupra activităţii enzimatice a solurilor

Un factor important care determină viteza reacției enzimatice (și activitatea catalitică a enzimei) este temperatura, al cărei efect este prezentat în figura 1. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea temperaturii până la un anumit valoare, viteza de reacție crește. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că, pe măsură ce temperatura crește, mișcarea moleculelor se accelerează și moleculele substanțelor care reacţionează au mai multe oportunități de a se ciocni între ele. Acest lucru crește probabilitatea ca o reacție între ei să apară. Temperatura care asigură cea mai mare viteză de reacție se numește temperatură optimă.

Fiecare enzimă are propria sa temperatură optimă. În general, pentru enzimele de origine animală, se situează între 37 și 40C, iar pentru plante - între 40 și 50C. Cu toate acestea, există și excepții: b-amilaza din boabele germinate are o temperatură optimă la 60C, iar catalaza - în intervalul 0-10C. Pe măsură ce temperatura crește peste valoarea optimă, viteza reacției enzimatice scade, deși frecvența coliziunilor moleculare crește. Acest lucru se întâmplă din cauza denaturarii, adică. pierderea stării native a enzimei. La temperaturi peste 80C, majoritatea enzimelor își pierd complet activitatea catalitică.

Scăderea vitezei unei reacții enzimatice la temperaturi peste optim depinde de denaturarea enzimei. Prin urmare, un indicator important care caracterizează raportul dintre o enzimă și temperatură este termolabilitatea acesteia, adică rata de inactivare a enzimei însăși cu creșterea temperaturii.

Figura 1 - Efectul temperaturii asupra vitezei de hidroliză a amidonului de către amilază

La temperaturi scăzute (0C și mai jos), activitatea catalitică a enzimelor scade la aproape zero, dar denaturarea nu are loc. Odată cu creșterea temperaturii, activitatea lor catalitică este restabilită.

De asemenea, activitatea enzimatică a solurilor este afectată de umiditate, conținutul de microorganisme și starea ecologică a solurilor.

1.5 Schimbarea comunităților de microorganisme din sol

Microorganismele din sol sunt foarte numeroase și diverse. Printre acestea se numără bacterii, actinomicete, ciuperci și alge microscopice, protozoare și ființe vii apropiate acestor grupuri.

Ciclul biologic în sol se realizează cu participarea diferitelor grupuri de microorganisme. În funcție de tipul de sol, conținutul de microorganisme variază. În grădină, grădină, soluri arabile, există de la un milion până la câteva miliarde de microorganisme la 1 g de sol. Solul fiecărei parcele de grădină conține propriile sale microorganisme. Ei participă cu biomasa lor la acumularea de materie organică din sol. Ele joacă un rol imens în formarea formelor disponibile de nutriție minerală pentru plante. Importanta microorganismelor in acumularea in sol a substantelor biologic active, precum auxinele, giberelinele, vitaminele, aminoacizii, care stimuleaza cresterea si dezvoltarea plantelor, este exceptional de mare. Microorganismele care formează mucus de natură polizaharidă, precum și un număr mare de filamente fungice, participă activ la formarea structurii solului, lipind particulele de sol praf în agregate, ceea ce îmbunătățește regimul apă-aer al solului.

Activitatea biologică a solului, numărul și activitatea microorganismelor din sol sunt strâns legate de conținutul și compoziția materiei organice. În același timp, cele mai importante procese de formare a fertilității solului, cum ar fi mineralizarea reziduurilor de plante, humificarea, dinamica elementelor de nutriție minerală, reacția soluției solului, transformarea diverșilor poluanți în sol, gradul de acumulare a pesticide în plante, acumularea de substanțe toxice în sol și fenomenul de oboseală a solului. Rolul sanitar și igienic al microorganismelor este de asemenea mare în transformarea și neutralizarea compușilor metalelor grele.

O direcție promițătoare pentru restabilirea și menținerea fertilității și intensificării biologice a agriculturii este utilizarea produselor de prelucrare a deșeurilor organice cu participarea vermicomposturilor de râme care sunt în simbioză cu microorganismele. În solurile naturale, descompunerea gunoiului este efectuată de râme, coprofagi și alte organisme. Dar microorganismele sunt implicate și în acest proces. În intestinele viermilor, se creează condiții mai favorabile pentru ca aceștia să îndeplinească orice funcții decât în ​​sol. Râmele, în alianță cu microorganismele, transformă diverse deșeuri organice în îngrășăminte biologice extrem de eficiente, cu o structură bună, îmbogățite cu macro și microelemente, enzime, microfloră activă, oferind un efect prelungit (pe termen lung, treptat) asupra plantelor.

Deci, prin asigurarea dezvoltării microorganismelor în sol, randamentul crește și calitatea acestuia se îmbunătățește. La urma urmei, microorganismele se dezvoltă, adică. împărțiți la fiecare 20-30 de minute și, în prezența unei nutriții suficiente, formați o biomasă mare. Dacă un taur care cântărește 500 kg pe zi formează 0,5 kg - 1 kg, atunci 500 kg de microorganisme pe zi reprezintă biomasă, iar 500 kg de plante creează 5 tone de biomasă. De ce nu se observă acest lucru în sol? Și pentru că pentru aceasta, microorganismele au nevoie de hrană, iar pe de altă parte, diverși factori o limitează, în special pesticidele. Pe o suprafață de 1 ha, ca urmare a activității vitale a microbilor solului, în cursul anului se eliberează 7500 m3 de dioxid de carbon. Iar dioxidul de carbon este necesar atât ca sursă de nutriție cu carbon pentru plante, cât și pentru dizolvarea sărurilor greu accesibile ale acidului fosforic și pentru transformarea fosforului într-o formă disponibilă pentru nutriția plantelor. Acestea. acolo unde microorganismele funcționează bine, nu este nevoie să aplicați îngrășăminte cu fosfor. Dar microorganismele însele au nevoie de materie organică.

În echilibrul materiei organice din sol, rolul plantelor cultivate este mare. Acumularea de humus în sol este facilitată de ierburile perene, în special de leguminoase. După recoltarea lor, fitomasa rămâne în sol, care este îmbogățit cu azot datorită fixării sale de către bacteriile nodulare din aer. Culturile de rând și legume (cartofi, varză etc.) reduc conținutul de humus din sol, deoarece lasă o cantitate mică de reziduuri vegetale în sol, iar sistemul aplicat de prelucrare profundă a solului asigură un aport intensiv de oxigen stratului arabil și, ca urmare, asigură o mineralizare puternică a materiei organice, de exemplu. pierderea lui.

Atunci când se analizează solurile, se ia în considerare adesea numărul de grupuri fiziologice individuale de microorganisme. Acest lucru se realizează prin așa-numita metodă de titrare, în care mediile nutritive lichide selective (elective) pentru anumite grupuri de microorganisme sunt contaminate cu diferite diluții ale unei suspensii de sol. Prin stabilirea gradului de diluție după menținerea într-un termostat, care a arătat prezența grupului dorit de microorganisme, se poate determina apoi numărul reprezentanților acestuia în sol prin simpla recalculare. În acest fel, ei află cât de bogat este solul în nitrificatori, denitrificatori, celulozice în descompunere și alte microorganisme.

Pentru a caracteriza tipul de sol și starea acestuia, nu numai indicatorii numărului de diferite grupuri de microorganisme sunt importanți, ci și analiza stării în sol a speciilor lor individuale. Cu rare excepții, chiar și grupurile fiziologice de microorganisme sunt foarte largi. Mediul extern poate modifica drastic compoziția de specii a microorganismelor din sol, dar are un efect redus sau deloc asupra numărului grupelor lor fiziologice. Prin urmare, atunci când analizați solul, este important să ne străduim să stabilim starea anumitor tipuri de microorganisme.

Printre microorganismele solului se numără reprezentanți ai diferitelor unități sistematice care pot asimila nu numai compuși organici ușor digerabili, ci și substanțe mai complexe de natură aromatică, care includ astfel de compuși caracteristici solului precum substanțele humusului.

Toate solurile de pe Pământ s-au format din roci foarte diverse care ies la suprafață, care sunt de obicei numite roci părinte. Rocile sedimentare libere acționează în principal ca roci care formează sol, deoarece rocile magmatice și metamorfice ies la suprafață relativ rar.

Fondatorul științei științifice a solului, V. V. Dokuchaev, a considerat solul ca un corp special al naturii, la fel de distinctiv ca o plantă, un animal sau un mineral. El a subliniat că diferite soluri se formează în condiții diferite și că se schimbă în timp. Potrivit lui V. V. Dokuchaev, solul ar trebui să fie numit „în timpul zilei”, sau orizonturi de suprafață ale rocilor, alterate în mod natural de influența unui număr de factori. Tipul de sol este compus în funcție de: a) roca-mamă, b) climă, c) vegetație, d) relieful țării și e) vârsta procesului de formare a solului.

Dezvoltând bazele științifice ale științei solului, V. V. Dokuchaev a remarcat rolul enorm al organismelor vii și, în special, al microorganismelor, în formarea solului.

Perioada de creativitate a lui V. V. Dokuchaev a coincis cu timpul marilor descoperiri ale lui L. Pasteur, care a arătat importanța mare a microorganismelor în transformarea diferitelor substanțe și în procesul infecțios. La sfârşitul ultimului şi la începutul acestui secol au fost făcute o serie de descoperiri importante în domeniul microbiologiei, care au avut o importanţă fundamentală pentru ştiinţa solului şi agricultură. S-a constatat, în special, că solul conține un număr mare de microorganisme diferite. Acest lucru a dat motive să ne gândim la rolul esențial al factorului microbiologic în formarea și viața solului.

Simultan cu V. V. Dokuchaev, un alt cercetător remarcabil în știință ai solului P. A. Kostychev a lucrat 24, p. 72. În monografia „Soils of the Chernoziom Region of Russia, Their Origin, Composition and Properties” (1886), el a scris că geologia are o importanță secundară în problema cernoziomului, deoarece acumularea de materie organică are loc în straturile superioare. a pământului, divers geologic, și a cernoziomului este problema geografiei plantelor superioare și problema fiziologiei plantelor inferioare care descompun materia organică. PA Kostychev a efectuat o serie de experimente pentru a elucida rolul grupurilor individuale de microorganisme în crearea humusului din sol.

Academicianul V. I. Vernadsky, student al lui V. V. Dokuchaev, a adus o mare contribuție la conceptul rolului factorului biologic în transformarea Pământului și în procesul de formare a solului. El credea că principalul factor în migrarea elementelor chimice în partea superioară a scoarței terestre sunt organismele. Activitatea lor afectează nu numai substanțele organice, ci și minerale ale solului și straturilor subsolului.

Deja din fazele inițiale ale transformării rocilor în sol, reiese foarte clar rolul microorganismelor în procesele de alterare a mineralelor. Oamenii de știință remarcabili V. I. Vernadsky și B. B. Polynov au considerat degradarea rocilor ca urmare a activității plantelor, în principal a organismelor inferioare. Până în prezent, acest punct de vedere a fost confirmat de o cantitate mare de material experimental.

De obicei, primii așezători de roci sunt lichenii solzi, care formează plăci sub formă de frunze, sub care se acumulează o cantitate mică de pământ fin. Lichenii, de regulă, sunt în simbioză cu bacterii saprofite care nu formează spori.

În raport cu o serie de elemente, lichenii acționează ca acumulatori. În pământul fin sub vegetație litofilă, cantitatea de materie organică, fosfor, oxid de fier, calciu și magneziu crește brusc.

Printre alte organisme vegetale care se stabilesc pe rocile părinte, trebuie remarcate algele microscopice, în special albastru-verde și diatomeele. Ele accelerează degradarea aluminosilicaților și, de asemenea, trăiesc de obicei în asociere cu bacterii care nu formează spori.

Algele joacă evident un rol semnificativ ca acumulatori autotrofe de substanțe organice, fără de care activitatea energetică a microorganismelor saprofite nu poate avea loc. Acestea din urmă produc diverși compuși care provoacă degradarea mineralelor. Multe alge albastre-verzi sunt fixatoare de azot și îmbogățesc roca distructabilă cu acest element.

Rolul principal în procesul de intemperii îl joacă probabil dioxidul de carbon, acizii minerali și organici produși de diferite microorganisme. Există indicii că anumiți acizi ceto au un efect puternic de dizolvare. Nu este exclusă posibilitatea participării la intemperii compușilor de humus.

Trebuie remarcat faptul că multe bacterii formează mucus, ceea ce facilitează contactul strâns al microorganismelor cu roca. Distrugerea acestuia din urmă are loc atât sub influența produselor activității vitale a microorganismelor, cât și ca urmare a formării de compuși complecși între substanța mucusului și elementele chimice care alcătuiesc rețelele cristaline ale mineralelor. Alterarea rocilor în natură ar trebui considerată ca o unitate a două procese opuse - dezintegrarea mineralelor primare și apariția mineralelor secundare. Pot apărea noi minerale atunci când metaboliții microbieni interacționează între ei.

...

Documente similare

Studiul condițiilor ecologice, factorilor zonali și intrazonali ai formării solului. Caracterizarea structurii profilelor solului, compoziţia granulometrică, proprietăţile fizico-chimice şi apo-fizice ale solurilor, formarea tipurilor de sol agroecologic.

lucrare de termen, adăugată 14.09.2011


Caracterizarea elementelor morfologice și a caracteristicilor solului. Tipuri de structură a profilului solului. Un sistem de simboluri pentru desemnarea orizonturilor genetice ale solului. Influența compoziției chimice asupra culorii solului. Clasificarea neoplasmelor și incluziunilor solului.

rezumat, adăugat 22.12.2013


Condiții naturali și factori de formare a solului. Lista sistematică a principalelor tipuri de sol și a caracteristicilor morfologice ale acestora. Proprietățile fizice ale apei ale solurilor, compoziția lor granulometrică, agregată și chimică, densitatea în vrac. Metode de protecție a solului.

lucrare de termen, adăugată 02/07/2010


Starea fiziologică a fixatorilor de azot în tipurile de sol, evaluarea capacităților lor de adaptare. Analiza probelor de sol prelevate în regiunile din regiunea Nijni Novgorod. Identificarea tulpinilor din genul Azotobacter după caracteristici culturale și fiziologice.

teză, adăugată 15.02.2014


Factorii și procesele de formare a solului, structura învelișului de sol a obiectului de studiu, principalele tipuri de soluri. Caracteristicile detaliate ale contururilor solului, raportul acestora în zona de studiu. Evaluarea fertilității solului și a semnificației sale silvice.

lucrare de termen, adăugată 11.12.2010


Populația Ophiobolus hyphae de eubacterii, actinomicete și ciuperci în solurile naturale. Activitatea antibiotică a unor ciuperci deosebit de productive în raport cu alte ciuperci. Infecția insectelor care locuiesc în sol, compoziția bacteriilor din sol.

rezumat, adăugat 07.03.2011


Condiții naturale de formare a solului: climă, topografie, roci-mamă, vegetație, hidrologie și hidrografie. Măsuri de îmbunătățire a fertilității solului, recomandări pentru utilizarea acestora. Gruparea agricolă și clasificarea solurilor.

lucrare de termen, adăugată 22.06.2013


Influența rocilor, a climei, a reliefului, a vegetației asupra formării solului. Compoziția granulometrică, proprietăți fizice, regimul apei al solurilor arabile. Determinarea indicelui sol-ecologic. Principalele măsuri de îmbunătățire a fertilității solului în agrogrupuri.

lucrare de termen, adăugată 25.05.2012


Proprietățile solurilor sărate, formarea lor. Condiții de acumulare a sării în sol. Intensitatea vegetației. Surse de săruri ușor solubile. Distribuția solurilor saline. Exprimarea solurilor saline în sistematică, orizonturi de diagnostic.

rezumat, adăugat 30.03.2014


Studiul influenței culturilor agricole asupra compoziției și dinamicii soluțiilor solului. Distribuția solurilor cenușii de pădure, caracteristicile genezei, diagnostice, proprietăți, clasificare, utilizare. Conținutul și compoziția materiei organice din sol.

Activitatea enzimatică a solurilor [din lat. Fermentum - drojdie] - capacitatea solului de a exercita un efect catalitic asupra proceselor de transformare a compușilor organici și minerali exogeni și proprii datorită enzimelor prezente în acesta. Caracterizând activitatea enzimatică a solurilor, ele înseamnă indicatorul total de activitate. Activitatea enzimatică a diferitelor soluri nu este aceeași și este asociată cu caracteristicile lor genetice și cu un complex de factori de mediu care interacționează. Nivelul activității enzimatice a solului este determinat de activitatea diferitelor enzime (invertaze, proteaze, ureaze, dehidrogenaze, catalaze, fosfataze), exprimată ca cantitate de substrat descompus pe unitatea de timp la 1 g de sol.

Activitatea biocatalitică a solurilor depinde de gradul de îmbogățire a acestora cu microorganisme și de tipul solurilor. Activitatea enzimatică variază în funcție de orizonturile genetice, care diferă în funcție de conținutul de humus, tipuri de reacții, potențial redox și alți parametri de-a lungul profilului.

În solurile de pădure virgine, intensitatea reacțiilor enzimatice este determinată în principal de orizonturile așternutului forestier, iar în solurile arabile, de straturile arabile. Toate orizonturile genetice mai puțin active din punct de vedere biologic sub orizonturile A sau An au activitate enzimatică scăzută. Activitatea lor crește ușor odată cu cultivarea solului. După dezvoltarea solurilor forestiere pentru teren arabil, activitatea enzimatică a orizontului arabil format scade brusc în comparație cu așternutul forestier, dar pe măsură ce este cultivat crește și, în solurile foarte cultivate, se apropie sau o depășește pe cea a așternutului forestier. .

Activitatea enzimatică reflectă starea fertilității solului și modificările interne care au loc în timpul utilizării agricole și o creștere a nivelului culturii agricole. Aceste modificări se întâlnesc atât atunci când soluri virgine și forestiere sunt aduse în cultură, cât și atunci când sunt folosite în diferite moduri.

În toată Belarus, până la 0,9 t/ha de humus se pierde anual în solurile arabile. Ca urmare a eroziunii, 0,57 t/ha de humus este dusă irevocabil de pe câmp în fiecare an. Motivele dezumificării solului sunt mineralizarea sporită a materiei organice din sol, în urmă cu procesele de formare de nou humus din mineralizare din cauza aportului insuficient de îngrășăminte organice în sol și scăderea activității enzimatice a solului.

Transformările biochimice ale materiei organice din sol apar ca urmare a activității microbiologice sub influența enzimelor. activitate enzimatică microorganism al solului

Enzimele joacă un rol deosebit în viața animalelor, plantelor și microorganismelor. Enzimele solului sunt implicate în descompunerea reziduurilor vegetale, animale și microbiene, precum și în sinteza humusului. Ca rezultat, nutrienții din compuși greu de digerat sunt transformați în forme ușor accesibile pentru plante și microorganisme. Enzimele se caracterizează prin activitate ridicată, specificitate strictă de acțiune și dependență mare de diferite condiții de mediu. Datorită funcției lor catalitice, ele permit unui număr mare de reacții chimice să se desfășoare rapid în organism sau în afara acestuia.

Împreună cu alte criterii, activitatea enzimatică a solurilor poate servi ca un indicator de diagnostic fiabil pentru determinarea gradului de cultivare a solului. Ca rezultat al cercetării 4, p. 91 a stabilit relația dintre activitatea proceselor microbiologice și enzimatice și implementarea măsurilor care cresc fertilitatea solului. Cultivarea solului, fertilizarea modifică semnificativ mediul ecologic pentru dezvoltarea microorganismelor.

În prezent, câteva mii de enzime individuale au fost găsite în obiecte biologice, iar câteva sute dintre ele au fost izolate și studiate. Se știe că o celulă vie poate conține până la 1000 de enzime diferite, fiecare dintre acestea accelerând una sau alta reacție chimică.

Interesul pentru utilizarea enzimelor este cauzat și de faptul că cerințele pentru creșterea siguranței proceselor tehnologice sunt în continuă creștere. Fiind prezente în toate sistemele biologice, fiind atât produse, cât și instrumente ale acestor sisteme, enzimele sunt sintetizate și funcționează în condiții fiziologice (pH, temperatură, presiune, prezența ionilor anorganici), după care sunt ușor excretate, suferind distrugere în aminoacizi. . Atât produsele, cât și produsele reziduale ale majorității proceselor care implică enzime sunt netoxice și ușor degradabile. In plus, in multe cazuri, enzimele folosite in industrie sunt obtinute intr-un mod prietenos cu mediul. Enzimele diferă de catalizatorii nebiologici nu numai prin siguranță și biodegradabilitate crescută, ci și prin specificitatea acțiunii, condiții de reacție ușoare și eficiență ridicată. Eficiența și specificitatea acțiunii enzimelor fac posibilă obținerea de produse țintă cu un randament ridicat, ceea ce face ca utilizarea enzimelor în industrie să fie viabilă din punct de vedere economic. Utilizarea enzimelor contribuie la reducerea consumului de apă și energie în procesele tehnologice, reduce emisiile de CO2 în atmosferă, reduce riscul de poluare a mediului prin produse secundare ale ciclurilor tehnologice.

Prin utilizarea tehnologiei agricole avansate, este posibil să se schimbe într-o direcție favorabilă procesele microbiologice nu numai în straturile arabile, ci și în straturile subarabile ale solului.

Cu participarea directă a enzimelor extracelulare, are loc descompunerea compușilor organici din sol. Deci, enzimele proteolitice descompun proteinele în aminoacizi.

Uraza descompune ureea în CO2 și NH3. Amoniacul și sărurile de amoniu rezultate servesc ca sursă de nutriție cu azot pentru plante și microorganisme.

Invertaza și amilaza sunt implicate în descompunerea carbohidraților. Enzimele grupului fosfat descompun compușii organofosforici în sol și joacă un rol important în regimul fosfat al acestuia din urmă.

Pentru a caracteriza activitatea enzimatică generală a solului, se folosesc de obicei cele mai comune enzime caracteristice marii majorități a microflorei solului - invertază, catalază, protează și altele.

În condiţiile republicii noastre au fost efectuate numeroase studii 16, p. 115 privind studiul modificărilor nivelului fertilității și activității enzimatice a solurilor aflate sub impact antropic, însă, datele obținute nu oferă un răspuns exhaustiv la natura modificărilor din cauza dificultății de a compara rezultatele din cauza diferenței de condiţii experimentale şi metode de cercetare.

În acest sens, căutarea unei soluții optime la problema îmbunătățirii stării de humus a solului și a activității sale enzimatice în condiții solului și climatice specifice, bazată pe dezvoltarea unor metode economisitoare de resurse de cultivare a solului de bază și utilizarea solului- rotații de protecție a culturilor care ajută la conservarea structurii, la prevenirea supraconsolidării solului și la îmbunătățirea stării calitative a acestora și la restabilirea fertilității solului la costuri minime, foarte relevante.

Dintre numeroșii indicatori ai activității biologice a solului, enzimele solului sunt de mare importanță. Diversitatea și bogăția lor fac posibilă efectuarea transformărilor biochimice succesive ale reziduurilor organice care intră în sol.

Numele de „enzimă” provine din latinescul „fermentum” - ferment, aluat. Fenomenul de cataliză nu a fost încă pe deplin înțeles. Esența catalizatorului este reducerea energiei de activare necesară unei reacții chimice, direcționând-o într-un mod oricand prin reacții intermediare care necesită mai puțină energie, mergând fără catalizator. Acest lucru crește și viteza reacției principale. Sub acțiunea enzimei, legăturile intramoleculare din substrat sunt slăbite din cauza unei anumite deformări a moleculei sale, care are loc în timpul formării unui complex intermediar enzimă-substrat.

Astfel, rolul enzimelor este că accelerează semnificativ reacțiile biochimice și le fac posibile la temperaturi normale obișnuite.

Enzimele, spre deosebire de catalizatorii anorganici, au o acțiune selectivă. Specificitatea acțiunii enzimelor se exprimă prin faptul că fiecare enzimă acționează numai asupra unei anumite substanțe, sau asupra unui anumit tip de legătură chimică din moleculă. Prin natura lor biochimică, toate enzimele sunt substanțe proteice cu conținut molecular ridicat. Specificitatea proteinelor enzimatice este afectată de secvența de aminoacizi din ele. Unele enzime conțin compuși mai simpli în plus față de proteine. De exemplu, diverse enzime oxidative conțin compuși organici de fier. Alții includ cuprul, zincul, manganul, vanadiul, cromul, vitaminele și alți compuși organici.

Clasificarea unificată a enzimelor se bazează pe specificitatea tipului de reacție, iar în prezent enzimele sunt împărțite în 6 clase. În sol, oxidoreductazele (catalizează procesele de oxidare biologică) și hidrolazele (catalizează despicarea cu adaos de apă) sunt cele mai studiate. Dintre oxidoreductazele din sol, sunt cele mai frecvente catalaze, dehidrogenaze, fenol oxidaze etc.

Sunt implicați în procesele redox în sinteza componentelor humice. Dintre hidrolaze, invertaza, ureaza, proteaza și fosfatazele sunt cel mai larg distribuite în sol. Aceste enzime sunt implicate în reacțiile de descompunere hidrolitică a compușilor organici macromoleculari și astfel joacă un rol important în îmbogățirea solului cu substanțe nutritive care sunt mobile și disponibile plantelor și microorganismelor.

Un număr mare de cercetători au studiat activitatea enzimatică a solurilor. În urma cercetărilor, s-a dovedit că activitatea enzimatică este o caracteristică elementară a solului. Activitatea enzimatică a solului se formează ca urmare a totalității proceselor de intrare, imobilizare și acțiune a enzimelor în sol. Sursele de enzime ale solului sunt toate materia vie a solului: plante, microorganisme, animale, ciuperci, alge etc. Acumulându-se în sol, enzimele devin o componentă reactivă integrală a ecosistemului. Solul este cel mai bogat sistem în ceea ce privește diversitatea enzimatică și bazinul enzimatic. Diversitatea și bogăția enzimelor din sol permit transformările biochimice succesive ale diferitelor reziduuri organice care intră.

Enzimele din sol joacă un rol semnificativ în procesele de formare a humusului. Transformarea reziduurilor vegetale și animale în substanțe humice este un proces biochimic complex care implică diverse grupuri de microorganisme, precum și enzime extracelulare imobilizate de sol. A fost dezvăluită o relație directă între intensitatea humificării și activitatea enzimatică.

De remarcat este importanța enzimelor în acele cazuri în care în sol se dezvoltă condiții extreme pentru activitatea vitală a microorganismelor, în special cu poluare chimică. În aceste cazuri, metabolismul în sol rămâne într-o anumită măsură neschimbat datorită acțiunii enzimelor imobilizate în sol și, prin urmare, stabile. Activitatea catalitică maximă a enzimelor individuale este observată într-un interval de pH relativ mic, care este optim pentru acestea. Întrucât în ​​natură există soluri cu o gamă largă de reacții ale mediului (pH 3,5-11,0), nivelul lor de activitate este foarte diferit.

Studiile diverșilor autori au stabilit că activitatea enzimelor solului poate servi ca un indicator suplimentar de diagnostic al fertilității solului și al modificărilor acestuia ca urmare a impactului antropic. Utilizarea activității enzimatice ca indicator de diagnostic este facilitată de eroarea redusă a experimentelor și de stabilitatea ridicată a enzimelor în timpul depozitării probelor.