Научная статья на тему 'Общее представление о почвенных ферментах'

Общее представление о почвенных ферментах Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
1301
256
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
почвенные ферменты / ферментативная активность почв / плодородие / оксиредуктазы / гидролазы / трансферазы. / soil enzymes / soil enzymatic activity / fertility / oxy-reductases / hydrolases / trans- ferases.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Ю. С. Поволоцкая

В статье обобщен обширный материал о почвенных ферментах, их классификации и выполняемых функциях. Почва обладает ферментативной активностью, благодаря которой поддерживается её гомеостаз. Почвенные ферменты зависят от многих факторов, например погодных условий, антропогенного воздействия. Поэтому показатели ферментативной активности используют в качестве биомониторинга почв. Почвенные ферменты участвуют в биохимических процессах, лежащих в основе почвообразования и обеспечивающих плодородие почвы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Ю. С. Поволоцкая

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GENERAL REPRESENTATION ON SOIL ENZYMES

The article summarizes extensive material about soil enzymes, their classification and functions. The soil has an enzymatic activity that supports its homeostasis. Soil enzymes depend on many factors, such as weather conditions, human impact. Therefore, indicators of enzymatic activity are used as soil biomonitoring. Soil enzymes are involved in the biochemical processes that underlie soil formation and ensure soil fertility.

Текст научной работы на тему «Общее представление о почвенных ферментах»

ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПОЧВЕННЫХ ФЕРМЕНТАХ

Ю.С. Поволоцкая, мл. науч. сотр.

Федеральный Ростовский аграрный научный центр

(Россия, п. Рассвет)

DOI: 10.24411/2500-1000-2020-10005

Аннотация. В статье обобщен обширный материал о почвенных ферментах, их классификации и выполняемых функциях. Почва обладает ферментативной активностью, благодаря которой поддерживается её гомеостаз. Почвенные ферменты зависят от многих факторов, например погодных условий, антропогенного воздействия. Поэтому показатели ферментативной активности используют в качестве биомониторинга почв. Почвенные ферменты участвуют в биохимических процессах, лежащих в основе почвообразования и обеспечивающих плодородие почвы.

Ключевые слова: почвенные ферменты, ферментативная активность почв, плодородие, оксиредуктазы, гидролазы, трансферазы.

Почва является сложным субстратом и занимает важное место в системе экологического мониторинга. В почве, благодаря почвенным ферментам, поддерживается относительно стабильное содержание гумуса, полисахаридов, витаминов, аминокислот, кислотность, содержание подвижных форм элементов и т.д. Многие факторы меняют биохимическое равновесие почвы. Но если почва обладает высокой ферментативной активностью, то равновесие восстанавливается [1]. Ферментативная активность - это характеристика почвы, которая образуется в результате совокупности процессов поступления ферментов из живых организмов, стабилизации и действия в почве. Ферментативная активность изменяется под воздействием различных факторов, в т. ч. антропогенных. И при использовании с другими критериями она используется как надежный диагностический показатель, отражающий плодородие почв [2]. Для почвенных ферментов характерна высокая активность, строгая специфичность действия и определённая зависимость от условий окружающей среды: температура, рН, влажность и др. Например, если рН почвы не подходит для действия данного фермента, то происходит инактивация фермента [3, 4].

При создании определенных условий в почве ферменты выполняют важную задачу в почвенных процессах. Хазиев Ф.Х. в

своих работах [5] выделил ряд функций почвенных ферментов:

1. участие в распаде органических остатков и минеральных соединений;

2. участие в биогенезе гумуса;

3. поддержка биохимического гомеоста-за почвы;

4. роль ферментов в осуществлении биогеоценотических функций почв;

5. роль ферментов в почвенном метаболизме в условиях, неблагоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов.

В настоящее время обнаружено около тысячи почвенных ферментов. Из них более 150 получено в кристаллическом виде. Ферменты разделяют на шесть классов:

1. Оксиредуктазы;

2. Трансферазы;

3. Гидролазы;

4. Лиазы;

5. Изомеразы;

6. Лигазы [5].

Наиболее хорошо изученными являются ферменты, относящиеся к оксиредукта-зам и гидролазам. Они участвуют в основных процессах гумификации почв, поэтому их активность - это веский показатель оккультуренности почв. В настоящее время обнаружено более 500 оксиредуктаз. К данному классу относят каталазу, перок-сидазу и полифенолоксидазу и др. Основная роль - это участие в окислительно-восстановительной реакции. Каталаза разлагает перекись водорода, которая образу-

ется в процессе дыхания живых организмов и других биохимических реакций на воду и молекулярный кислород. Высокой каталазной активностью обладают те почвы, которые находятся под растениями с мощной глубоко проникающей корневой системой [6]. Полифенолоксидазе и перок-сидазе в почвах принадлежит главная роль в процессах гумусообразования. Полифе-нолоксидаза катализирует окисление полифенолов в хиноны в присутствии свободного кислорода воздуха. Пероксидаза катализирует окисление полифенолов в присутствии перекиси водорода или органических перекисей. Биологическое окисление катализируется ферментами дегид-рогеназами, происходящее за счёт отщепления водорода от окисляемых субстратов. Белки, жиры, углеводы, аминокислоты, пурины, фенолы и другие многочисленные органические соединения, попадающие в почву, подвергаются окислению. Двумя важными особенностями оксиредуктаз является то, что они ускоряют большое число окислительно-восстановительных реакций, несмотря на ограниченный набор ко-ферментов, и ускоряют химические реакции, связанные с высвобождением энергии, необходимой для синтетических процессов [7].

Гидролазы представляют обширный класс ферментов, которые осуществляют реакции гидролиза. Гидролазы широко распространены в почве. Они разрушают высокомолекулярные органические соединения. Их важная роль состоит в обогащении почвы питательными веществами, которые доступны для растений. К этому классу относятся ферменты уреаза (амида-за), инвертаза (карбогидраза), фосфатаза (фосфогидролаза) и др. Инвертаза - это фермент, катализирующий реакции гидролитического расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу. Активность инверта-зы в лучшей степени характеризует уровень плодородия и биологическую активность почв [8]. Уреаза относится к фер-

превращении белковых веществ. В результате уреазной реакции образуется аммиак, служащий источником питания растений. Для уреазной активности характерна следующая закономерность: по мере увеличения размера структурных отдельностей, наблюдалось повышений активности уреа-зы, достигающего максимальных величин в агрегатах 5-10 мм [8]. Фосфатаза катализирует гидролиз ортофосфорных эфиров различных спиртов и фенолов, фосфорор-ганических соединений. Роль фосфатазы заключается в том, что она переводит фосфор в доступные для растений формы. при недостатке фосфора происходит продукция фосфатазы, при повышении его доступности фосфатаза наоборот ингиби-руется.

Трансферазы - это ферменты, катализирующие перенос отдельных радикалов, частей молекул и целых молекул с одних соединений на другие. К классу трансфе-раз относят около 500 ферментов. В зависимости от того, что они переносят, различают фосфотрансферазы, аминотрансфера-зы, гликозилтрансферазы, ацилтрансфера-зы, метилтрансферазы и др. [1].

Остальные классы ферментов изучены меньше. Лиазы - ферменты, катализирующие разрыв С-О, С-С, С-№ и других связей, а также обратимые реакции отщепления различных групп негидролитическим путем. Выделяют 7 подклассов. Изо-меразы - катализируют реакции изомеризации. Лигазы - катализируют химические реакции с образованием связей за счет АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) [9].

Системы ферментов присутствуют и функционируют в почве, последовательно выполняют биохимические реакции, покомпонентные и энергетические обмены. Всё это лежит в основе процесса синтеза и превращения веществ. Главная роль ферментов в почве состоит в том, что они осуществляют функциональные связи между всеми звеньями экосистемы [1].

ментам, которые принимают участие в

Библиографический список

1. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. - М.: Наука, 1982. - 204 с.

2. Изменение почв в процессе их окультуривания: Сборник статей / под ред. В.К. Гирфанова. - Уфа, 1974.

3. Доспехов Б.А. Биологическая активность длительно удобренных почв // Изв. ТСХА. -1967. - № 32. - С. 42-46.

4. Звягинцев, Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Д.Г. Звягинцев, И.В. Асеева, И.П. Бабьева [и др.]. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1980. - 224 с.

5. Хазиев Ф.Х. Функциональная роль ферментов в почвенных процессах // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. - 2015. - Т. 20. №2 (78). - С. 14-24.

6. Саундерс Б.К. Пероксидазы и каталазы. Неорганическая биохимия. - М.: Мир, 1978. - С. 434-470.

7. Рыкова А.И. Активность оксиредуктаз городских почв // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «XII Зыряновские чтения». Курган. - 2014. - С. 231234.

8. Научное обоснование и взаимосвязь агрофизических параметров с эффективным плодородием почвы / Ю.И. Чевердин, А.Н. Рябцев, Т.В. Титова и др. // Состояние почв Центрального Черноземья России и проблемы воспроизводства их плодородия: сборник науч. докл. Всероссийской науч.-практич. конф. (Каменная Степь, 23-24 июня 2015). -Воронеж: изд-во «Истоки». - 2015. - С. 56-61.

9. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. - Минск, 1983. - 222 с.

GENERAL REPRESENTATION ON SOIL ENZYMES

Yu.S. Povolotskaya, Junior Researcher Federal Rostov Agricultural Research Center (Russia, Rasswet)

Abstract. The article summarizes extensive material about soil enzymes, their classification and functions. The soil has an enzymatic activity that supports its homeostasis. Soil enzymes depend on many factors, such as weather conditions, human impact. Therefore, indicators of enzymatic activity are used as soil biomonitoring. Soil enzymes are involved in the biochemical processes that underlie soil formation and ensure soil fertility.

Keywords: soil enzymes, soil enzymatic activity, fertility, oxy-reductases, hydrolases, trans-ferases.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.