CC BY
8БИОЛОГИЯ ПОЧВ
ГРНТИ 68.05.45
DOI: 10.51886/1999-740Х_2022_4_10
Ф.Д. Микаилсой1*
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СУБСТРАТА НА КАТАЛАЗНОЙ РЕАКЦИИ В СУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ (ПРОВИНЦИЯ ЫГДЫР, ТУРЦИЯ) II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФЕРМЕНТА КАТАЛАЗЫ В ПОЧВЕ
1Сельскохозяйственный факультет университета «Ыгдыр», кафедра почвоведения и питаня растений, 76000, Ыгдыр, Кампус имени Шехит Бюлент Юртсевен, Турция, e-mail: fariz.mikailsoy@igdir.edu.tr Аннотация. В данном исследовании были проведены анализы при различных концентрациях (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30 %) субстрата H2O2 для расчета кинетических параметров фермента каталазы почвы (Vmax, Km, Vmax / Km, Ksee, [S]opt и и o,max). Чтобы рассчитать эти параметры, сначала были рассчитаны значения скорости (и) с использованием результатов анализа. Затем были определены различные модели, выражающие отношение продукт-субстрат: [P]=f([S]). Далее, по критериям выбора модели (R2, R2adj, a, A, D, UII, AIC) определялась наиболее подходящая модель, отражающая соотношение [P]=f([S]). Начальная скорость в соответствии с установленнои моделью была рассчитана по формуле: uo=d([P])/dt|t=o. В результате исследования установлено, что засоленость и щелочность снижают активность каталазы. По мере увеличения концентрации субстрата наблюдалось значительное ингибирование ферментативнои реакции каталазы. Значения коэффициента разложения (Kess) ферментативнои реакции выше в засоленных почвах, то есть наблюдается торможение образования продуктов.
Ключевые слова: почва, каталаза, ингибирование субстратом, кинетические параметры.
ВВЕДЕНИЕ Ферментативная активность почв - один из важнеИших показателей, которыИ достаточно адекватно отражает изменение плодородия почвы и экологические условия ее функционирования. Комплексы ферментов активно реагируют на внешние воздеиствия, что позволяет использовать параметры ферментативнои активности для характеристики почвенного плодородия и оценки их экологического состояния. По мнению многих ученых, первоочередное внимание в этом плане уделяется оценке активности ферментов, относящихся к классу оксидоредуктаз [1-2], которые играют ведущую роль в регуляции скорости протекания в почвах окислительно-восстановительных реакции, лежащих в основе синтеза гумусовых веществ, а также в катализе биохимических
процессов, протекающих в клетках живых организмов. Поэтому наиболее часто при изучении изменения почвенного плодородия под воз-деиствием антропогенных факторов из группы оксидоредуктаз используют активность фермента каталазы [3].
Засоленность и щелочность являются одними из важных почвенных проблем в Ыгдырском раионе с засушливым-полузасушливым климатом. Хотя негативное влияние засоления и щелочности на своиства почвы известно, исследовании активности и кинетики ферментов недостаточно. По этои причине это исследование было проведено для определения влияния засоления и щелочности на каталазную активность и кинетику в почве.
Как правило, кинетические исследования при стационарном режиме
проводиться для выяснение зависимости скорости ферментативнои реакции от концентрации субстрата. В случае подтверждения факта применимости уравнения Михаэлиса-Ментен далее осуществлялся расчет кинетических параметров этого уравнения -константы Михаэлиса (Км) и макси-мальнои скорости реакции (V мах) [4-8].
Как правильно отмечается в [8], эти кинетические параметры (Км и Vмах) далеко не исчерпываются возможности стационарнои фермен-тативнои кинетики для исследования механизма деиствия почвенных ферментов.
Особыи интерес представляет кинетическии анализ ингибирования ферментов избытком субстрата и продуктами реакции, и тем самым изменяют его каталитические своиства. Изучение деиствия ингибиторов позволяет получить более полную информацию о механизме ферментативного катализа проте-кающии в почве [8].
В настоящеи работе излагаются результаты кинетических исследовании ингибирования каталазы в суглинистых (засоленных, щелочных и обычных) почвах избытком субстрата.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Материал. Равнина Ыгдыр демонстрирует особыи микроклимат, характерныи для региона Восточнои Анатолии (рисунок 1). Изучаемьш регион характеризуется жарким летом и мягкои зимои, что обусловлено особенностями микроклимата. Она расположена на небольшои высоте и окружена высокими горами. Высота исследуемого участка 850 м, уклон орошаемых земель в центральном раионе равнины пологии и почти пологии (0-2 %). Наибольшее количество осадков на равнине выпадает в мае, а наименьшее - в августе. Среднегодовое количество осадков в Ыгдыре составляет 254,2 мм, а испарение - 1094,9 мм. Самыи холодныи месяц - январь, а самыи жаркии - июль (Апотт, 2018) [9].
Рисунок 1 - Провинции Ыгдыр
Метод. Методы исследования: полевые - экспедиционные, лабора-торно-аналитические и математическ]е моделирование. В качестве объектов исследования были выбраны почвы опытного участка научно-прикладного центра Ыгдырского университета. В этом исследовании было взято 4 разных образца почвы с глубины 0-30 см почв с разным содержанием
солеи с испытательного научно-прикладного центра Ыгдырского университета в раионе Ыгдыр. Образцы почвы 1 и 4 относятся к классу засоленно-щелочных, образец почвы 2 - к щелочному, образец почвы 3 - к нормальному классу. Отбор проб для определения ферментативнои активности почв проводили в период 20192020 годы в 3-кратнои повторности на
каждом выделенном участке. Определены важные физико-химические и биологические своиства этих почв которые приведены в таблице 1.
Для физических, химических и биологических анализов почв, образцы деградированных и ненарушенных почв были отобраны по глубине, просеяны через сито 2 мм и проведены анализы.
Почвенные Анализы. Анализы почвенных образцов выполнены в аналитическои лаборатории кафедры почвоведения и агрохимии университета. Механическии анализ: (Текстура, гранулометрическии состав почвы) определяли в соответствии с методом ареометра (Воиуоис^) [10], а классы текстуры определялись в соответствии с Руководством по
Почвы опытного участка имеют суглинистыи гранулометрическии состав и относятся к низкому классу по содержанию органического вещества. Кроме того, на некоторых почвах были обнаружены высокие значения объемного веса.
Определение активности фермента каталазы в почве. Поскольку ферменты сильно адсорбируются почвенными коллоидами, их невозможно выделить из почвы. Поэтому вместо количества почвенных ферментов определяют их активность. Для определения активности каталазы
исследованию почв (Soil Survey Manual) [11]. ОбъемныИ вес (рь) определяли по Blake and Hartge [12]. УдельныИ вес (pk), пористость и соленость (EC-103 мм вод. ст./см) определяли согласно Demiralay [13]. Известь (CaCO3, %) определяли кальциметром Шеиблера, как описано в (Hizalan ve Ünal) [14]. Реакция почвы (pH): определяли в смеси почва: вода 1:2,5 с помощью рН-метра со стеклянным электродом (McLean [15]. Определение органического вещества (%) определяли, согласно Walkley and Black [16]. Общии азот (N): Общее содержание азота в образцах почвы определяли по методу Къельдалю, как описан в Bremner [17].
Некоторые физико-химические своиства почв опытного участка приведены в таблице 1.
разработаны многочисленные методы. Впервые Купревич разработал методы определения активности ферментов в растениях и почве. В последующие годы было проведено множество исследовании по этому вопросу, и методы были усовершенствовались. Более детально об этом описаны в работе [18].
Каталазная активность почв определяется по скорости разложения в неи Н2О2, протекающего под воздеиствием биологических и небиологических катализаторов. В этом исследовании активность фермента
Таблица 1 - Физико-химические своиства почв опытного участка
Свойства почвы Результаты анализа
П1 П2 П3 П4
Органическое вещество, % 1,06 1,11 1,34 1,06
Плотность, г/см-3 1,47 1,56 1,16 1,47
рН (1:2,5) 9,06 9,09 8,22 9,0
ЕС, dS/m 15,32 2,47 1,2 13,03
Пористость, % 0,41 0,35 0,50 0,38
Общии азот, % 0,053 0,056 0,067 0,054
СаСОз , % 10,00 9,37 9,04 10,77
Удельньш вес, г/см-3 2,50 2,42 2,35 2,42
каталазы определяли с помощью кальциметра ШеИблера по методу Веек [14]. Для этого из образцов почвы, взятых с глубины 0-30 см, берут 5 г почвы и помещают в колбу Эрленмеиера вместимостью 500 мл в лаборатории. На образец почвы добавляют 20 мл фосфатного буфера (рН 7) и 10 мл 3 % раствора субстрата (Н2О2). Кроме того, на образец-свидетель добавляют 2 мл №N3. Подготовленные образцы выдерживают в течение 30 минут. Через 3 минуты количество выделившегося О2 при лабораторнои температуре (20°С) определяют по объему. Каждыи анализ проводился с 3 повторениями, и полученные результаты были выражены как «мл 02/мин 5 г почвы».
С целью кинетических исследовании анализ продолжали до момента насыщения (фиксация количества, выделившегося О2). Кроме того, с целью исследования кинетических параметров, время считывания выхода O2 из кальциметрического устроиства были следующее: t=0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 5.0 и 6.0 мин. Полученные результаты были выражены как «мл O2/мин•5 г почвы».
V0 =
[S ]о
км +[S ]о
(1)
легко рассчитываются с помощью различных пакет программ кинетические параметры Vmax, Км, KEss и
Уравнение (2) рекомендуется анализировать отдельно при низких и высоких концентрациях субстрата. При малых концентрациях субстрата, т.е.
Расчет кинетических параметров. Определение кинетических параметров фермента каталазы (Vmax, Km , Vmax/KM и Kess), а также общих кинетических параметров (начальная скорость реакции, мгновенная скорость, время установившегося состояния и др.) важны для выявления механизма ферментативная реакция. Для определения этих параметров необходимо сначала определить значения начальные скорости. Для этого; необходимо знать значение начальных скоростеи реакции разложения пероксида водорода (H2O2) для каждого концентраци: 3 %, 6 %, 9 %, 15 %, 21 %, 27 %, 30 %.
Для этого определяют количество О2, выделившегося через 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 300 и 360 секунд в ходе реакции [6, 18]. Время реакции продолжают до тех пор, пока выделившиися продукт не станет стабильным.
После определения значении начальнои скорости vo, определенных для различных концентрации субстрата [S]o, по нижеследующем формулам:
П, =
[S ]о
к M+[s]o+[s]o2/K
ESS
(2)
когда [8]2о << KEss, уравнение (2) упрощается до классического уравнения Михаэлиса-Ментен (1).
При больших концентрациях субстрата, т.е. [8]2о >> Км, уравнение (2) упрощается и принимает вид:
V V к • V
... __max __max _ ESS max
V0 ~ '
l + Km l + к ess + [s ]o
[S]0 KESS KESS
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Значения реакции фермента каталазы. Каждая почва, принадлежащая к месту исследования, в соответствии с лабораторными условиями проводилась газометрическим методом с использованием каль-циметра Шеиблера и проводились измерения оттока кислорода из почвы.
Находя количество выхода кислорода в воздушно-сухои почве, коэффициенты разности выхода кислорода в печно-сухои почве, были наидены
только временные распределения фермента каталазы, перекиси водорода (Н2О2), скорости реакции и степени разложения на воду и молекулярныи кислород. Результаты значении ката-лазнои реакции приведены в таблице 2. При рассмотрении таблицы видно, что самыи высокии продукт получается при 15 % концентрации субстрата. Также наблюдается уменьшение продукта с последующим увеличением концентрации субстрата H2O2.
Таблица 2 - Количество выхода O2 в зависимости от концентрации H2O2 в исследуемых почвах
Время, t [51= %, Н2О2
i мин 3 6 9 15 21 27 30
1 0,25 1.15 1.78 1.92 2.21 1.45 0.85 0.42
2 0,5 1.68 2.51 2.94 3.15 2.68 1.42 0.74
3 0,75 2.05 3.10 3.72 4.12 3.44 1.78 0.97
4 1,0 2.52 3.73 4.12 4.75 4.12 2.07 1.25
5 1,5 3.00 4.67 4.97 6.24 4.59 2.60 1.61
6 2,0 3.45 5.42 6.05 6.87 4.91 3.03 1.99
7 2,5 3.85 5.93 6.55 7.43 5.22 3.45 2.31
8 3,0 4.08 6.37 7.28 8.30 5.79 3.78 2.63
9 3,5 4.42 6.88 7.86 9.17 6.15 4.12 2.88
10 4,0 4.67 7.12 8.17 9.95 6.75 4.56 3.09
11 5,0 5.00 7.65 9.15 11.25 7.23 4.82 3.32
12 6,0 5.35 8.25 10.25 12.30 7.85 5.25 3.51
Определение начальной скорости. Для каждои концентрации Н2О2 значении начальных скоростеи реакции (ио) были определени согласно методики описанныи в [18]. Для этого использовались различные модели-гиперболическая, биномиальная, биномиально-параболическая, полиномиаль -ная 5-й степени, полиномиальная 6-й степени, псевдополиномиальная 5-и степени и псевдополиномиальная модель 6-и степени.
Далее, было выбрано наиболее подходящеи модели с использованием
статистических критериев. Биномиальная модель: [Р(Ц] =а^а2е-а3' дает наиболее подходящии результат в соответствии с критериями выбора. Согласно этои модели, начальная скорость (ио) была рассчитана для [ШО2]=3 % и наидено наиболее подходящее значение ио=2,5580. Наконец, с использованием результатов анализа (таблица 2), наиболее подходящие значении ио были определены по статистическим критериям для выбора модели, и они приведены в таблице 3 и на рисунке 3.
Таблица 3 - Значения начальной скорости (ио) каталазной реакции в почвах П1, П2, П3 и П4 при различных концентрациях Н2О2
№ TS1 ио - Начальная Скорость
% П1 П2 П3 П4
1 3 0,9879 1,4304 2,5580 1,7692
2 6 1,7559 2,3835 5,0248 2,7764
3 9 2,5872 2,9857 7,6178 3,8653
4 12 2,7865 3,4621 8,5678 4,1856
5 15 2,8183 3,5488 8,6990 4,2183
6 18 2,4158 3,1153 7,9453 3,7459
7 21 1,8771 2,5104 6,7866 2,9894
8 24 1,3268 1,8014 5,3866 2,1154
9 27 0,7883 1,0658 3,6728 1,2959
10 30 0,2655 0,4740 1,8557 0,6829
Рисунок 2 - Изменение начальных скоростеи (ио) почв П1, П2, П3 и П4 в зависимости от начальнои концентрации субстрата
Определение параметров Vmax Км и KEss. При анализе экспериментальных результатов было установлено, что образование продукта уменьшалось с увеличением концентрации субстрата. Был сделан вывод, что причинои этого снижения может быть ингибирование ферментативнои реакции с субстратом. По этои причине для расчета кинетических параметров необходимо применять методы, описанные выше, т.е. формулы (1) и (3) [18].
Поэтому в дополнение к активному комплексу ES использовались модели, выведенные из теории стационар-
ной кинетики ферментативной реакции, в которои образуется неактивныи комплекс ESS. Иными словами, используя объясненные выше модели (1) и (3) для низких и высоких концентрации субстрата и пакет программ (ISTATISTIKA-10) рассчитывали кинетические параметры: Vmax, Km, Kess и Ks.
Сначала, используя значения начальнои скорости при низких концентрациях субстрата в таблице 4 и уравнение под номером (1), были рассчитаны кинетические параметры Vmax, Km и значения Vmax/Км, и результаты приведены в таблице 5.
Таблица 4 - Значения начальнои скорости (и0) для реакции каталазы почв П1, П2, П3 и П4 при низких концентрациях субстрата
№ TS1 ио, мл O2/ 1 мин 5 г почвы
% П1 П2 П3 П4
1 3 0,9879 1,4304 2,5580 1,7692
2 6 1,7559 2,3835 5,0248 2,7764
3 9 2,5872 2,9857 7,6178 3,8653
4 12 2,7865 3,4621 8,5678 4,1856
5 15 2,8183 3,5488 8,6990 4,2183
Таблица 5 - Значения кинетических параметров каталазнои реакции почв при низких концентрациях субстрата ^тах, Км ^тах/Км )
Кинетические параметры Статистические параметры
Почвы Vmax Km Vmax/ Km R2 A а UII
мл O2/ 1 мин 5 г почва % % %
П1 5,1379 10,7862 0,4763 98,137 6,064 0,201 0,068
П2 5,7169 8,4515 0,6764 99,690 2,088 0,099 0,027
П3 18,695 15,3317 1,2194 98,058 7,326 0,640 0,072
П4 6,7754 7,974 0,8497 98,895 4,025 0,227 0,050
Затем, используя значения рассчитаны значения Vmax и VEss
начальнои скорости при высоких кинетических параметров, и резуль-
концентрациях субстрата в таблице 6 и таты приведены в таблице 7. уравнение под номером (3), были
Таблица 6 - Значения начальнои скорости (и0) для реакции каталазы почв П1, П2, П3 и П4 при высоких концентрациях субстрата
№ [S] ио, мл O2/ 1 мин 5 г почвы
% П1 П2 П3 П4
1 15 2,8183 3,5488 8,6990 4,2183
2 18 2,4158 3,1153 7,9453 3,7459
3 21 1,8771 2,5104 6,7866 2,9894
4 24 1,3268 1,8014 5,3866 2,1154
5 27 0,7883 1,0658 3,6728 1,2959
6 30 0,2655 0,4740 1,8557 0,6829
Таблица 7 - Значения кинетических параметров каталазной реакции почв при высоких концентрациях субстрата(V max и Vess)
Кинетические параметры Статистические параметры
Почвы Vmax Kess R2 A а UII
мл O2/1 мин 5 г почва % % %
П1 5,1379 10,1128 49,363 90,224 0,693 -0,416
П2 5,7169 12,9226 48,387 68,306 0,856 0,007
П3 18,695 9,8609 60,496 38,320 1,644 1,312
П4 6,7754 13,1925 49,394 58,189 0,988 0,293
Видно, что ингибирование больше в засоленных почвах, где значения KEss высокие и, следовательно, активность меньше. С другои стороны, в почве № 3, где значения KEss малы, видно, что ингибирование меньше и,
следовательно, активность выше. Графики, показывающие ход кинетических кривых при отсутствии и наличии ин-гибирования с использованием значении кинетических параметров в таблице 3, 4 и на рисунке 3.
Рисунок 3 - Субстратное ингибирование ферментативнои реакции: П-1, 2, 3, 4 п - ожидаемая гиперболическая кривая в отсутствие ингибирования; П-1, 2, 3, 4 i - экспериментальные данные, свидетельствующие об увеличении ингибирования при увеличении концентрации субстрата.
Экстремальные значения ферментативной реакции. Наконец, были рассчитаны экстремальные значения (оптимальныи субстрат, ^^ и скорость ио,тах), полезные для более де-тальнои интерпретации механизмов ферментативных реакции. Экстремаль-
ное значение важно для определения удельнои активности фермента при оптимальнои концентрации субстрата. Расчеты проводились с использованием нижеследующих формул [18]. Эти значения приведены в Таблице 8.
Ри "VК М- К Е
V "
тах
/ (и*)" ^
Таблица 8 - Экстремальные значения каталазной реакции почв
Почвы Кинетические параметры
Vmax Km Vmax/Км Kess Km /Kess [S]opt U0, max
П1 5,1379 10,7862 0,4763 10,1128 1,0666 10,4441 1,6760
П2 5,7169 8,4515 0,6764 12,9226 0,6540 10,4506 2,1842
П3 18,6950 15,3317 1,2194 9,8609 1,5548 12,2957 5,3508
П4 6,7754 7,9740 0,8497 13,1925 0,6044 10,2566 2,6519
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате исследования установлено, что засоленость и щелочность снижают активность каталазы. ДругоИ полученныИ результат - кинетические параметры (^ах, Км, KEss) существенно варьируют в зависимости от исследуемых почв и концентрации вносимого субстрата. По мере увеличения концентрации субстрата наблюдалось значительное ингибирование фермен-тативнои реакции каталазы. Значения коэффициента разложения (KEss) фер-ментативнои реакции выше в засоленных почвах, то есть наблюдается торможение образования продуктов.
Результаты исследования: было обнаружено, что с увеличением концентрации субстрата (Н2О2) продукт (О2) уменьшается и было замечено, что субстрат ингибировал ферментативную реакцию каталазы. Для определения начальнои скорости было обнаружено, что наиболее подходящая модель в соответствии с критериями выбора модели является биномиальная.
Кинетические параметры рассчитывали с использованием значении начальнои скорости, соответствующих низким и высоким значениям концентрации субстрата.
Максимальная скорость, характеризующая реакцию фермента ка-талазы: Vmax= 18.695 мл О2/1 мин на 5 г почвы. Км = 15.3317 %. Установлено, что Vmax/ Км= 1.2194 а 9.8604%.
Кроме того, при оптимальном значении субстрата (12. 2957 %) была достигнута максимальная начальная скорость (ио, макс = 5.3508 мл О2/1 мин 5 г почвы).
При изучении кинетики ферментативных реакции в почвах необходимо рассчитывать начальную скорость, в отличие от использования активности ферментов при расчете скорости. Кроме того, при расчетах кинетических параметров, отличных от графических методов, следует использовать пакет компьютерных программ «Statistica» и другие.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Звягинцев Д.Г. Методы почвеннои микробиологии и биохимии. - М.: МГУ; 1991. - 304 с.
2. Хазиев Ф.Х. Методы почвеннои энзимологии. - М.: Наука, 2005. - 252 с.
3. Гармашов В.М., Гармашова Л.В. Каталазная активность чернозема обыкновенного при минимализации обработки почвы и прямом посеве в условиях юго-востока ЦЧР// Межд. науч-иссл. жур. - 2022. - №5 (119). - Ч. 2, - С. 40-43.
4.Алиев С. А., Гаджиев Д. А., Микаиылов Ф. Д. Кинетические показатели активности каталазы в основных типах почв Азербаиджанскои ССР// Почвоведение. - 1981. - № 9. - С. 107-112.
5. Michaelis L., Menten M.L. Die Kinetik der InvertinWrkung Biochem. - P. 333-369.
6. Микайылов Ф.Д., Хабиров И.К. Некоторые вопросы моделирования ферментативных процессов в почве// Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем: матер. III Между-нар.науч. -прак. конф. - Иркутск, 2011. - С. 166-171.
7. Микаиылов Ф. Оценка основных кинетических параметров каталазы в почве// Живые и биокосные системы. - 2018. - C. 1-7.
8. Паников Н.С., Ксензенко С.М. Кинетическии анализ ингибирования фос-фогидролазнои реакции в древно-подзолистои почве// Почвоведение.- 1982. -№ 11, - C. 43-49
9. Anonim Devlet Meteoroloji I^leri Genel Mudurlugu, Ankara. - 2018.
10. Bouyoucos G. J. A recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soils// Agronomy journal. - 1951. pp. 434-438.
11. Soil Survey Manual. - USDA Handbook, 1951. - № 18. - P. 503
12. Blake G. R., Hartge, K. H. Bulk density. Methods of soil analysis: Part 1 Physical and mineralogical methods. - 1986. - P. 363-375.
13. Demiralay i., Toprak Fiziksel Analizleri// Ataturk Universitesi Ziraat Fakultesi Yayinlari. -1993. - № 143. - P. 131.
14. Hizalan A., Unal H. Topraklarda onemli kimyasal analizler. - Ankara. - 1966.
15. McLean E.O. Soil pH and lime requirement. Methods of soil analysis: Part 2 Chemical and microbiological properties. - 1983. - P. 199-224.
16. Walkley A., Black L.A. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method// Soil Science. - 1934. - P. 29-38.
17. Bremner J.M. Total nitrogen. Methods of Soil Analysis: Part 2 Chemical and Microbiological Properties. - 1965. - P. 1149-1178.
18. Микаилсои Ф.Д. Влияние высоких концентрации субстрата на каталаз-нои реакции в суглинистои почве. Теоретические основы кинетики ферментативных реакции в почве// Почвоведение и агрохимия. - Алматы, 2022. - № 3. - С. 60 - 86.
REFERENCES
1. Zvyagintsev D.G. Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii. - M.: MGU, 1991. - 304 s.
2. Khaziyev F.Kh. Metody pochvennoy enzimologii. - M.: Nauka, 2005. - 252 s.
3. Garmashov V.M., Garmashova L.V. Katalaznaya aktivnost chernozema obyknovennogo pri minimalizatsii obrabotki pochvy i pryamom poseve v usloviyakh yugo-vostoka TsChR// Mezhd. nauch-issl. zhur. - 2022. - №5 (119). - Ch. 2, - S. 40-43.
4.Aliyev S. A., Gadzhiyev D. A., Mikayylov F. D. Kineticheskiye pokazateli aktivnosti katalazy v osnovnykh tipakh pochv Azerbaydzhanskoy SSR// Pochvovedeniye. - 1981. -№ 9. - S. 107-112.
5. Michaelis L., Menten M.L. Die Kinetik der Invertinwirkung. Biochem. - P. 333-369.
6. Mikayylov F.D., Khabirov I.K. Nekotorye voprosy modelirovaniya fermenta-tivnykh protsessov v pochve// Pochva kak svyazuyushcheye zveno funktsionirovaniya prirodnykh i antropogenno-preobrazovannykh ekosistem: mater. III Mezhdunar.nauch. -prak. konf. - Irkutsk, 2011. - S. 166-171.
7. Mikayylov F. Otsenka osnovnykh kineticheskikh parametrov katalazy v pochve// Zhivye i biokosnye sistemy. - 2018. - C. 1-7.
8. Panikov N.S., Ksenzenko S.M. Kinetichesky analiz ingibirovaniya fosfogidrolaznoy reaktsii v drevno-podzolistoy pochve// Pochvovedeniye.- 1982. - № 11, - C. 43-49
9. Anonim Devlet Meteoroloji t^leri Genel Mudurlugu, Ankara. - 2018.
10. Bouyoucos G. J. A recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soils// Agronomy journal. - 1951. pp. 434-438.
11. Soil Survey Manual. - USDA Handbook, 1951. - № 18. - P. 503
12. Blake G. R., Hartge, K. H. Bulk density. Methods of soil analysis: Part 1 Physical and mineralogical methods. - 1986. - P. 363-375.
13. Demiralay t., Toprak Fiziksel Analizleri// Ataturk Universitesi Ziraat Fakultesi Yayinlari. -1993. - № 143. - P. 131.
14. Hizalan A., Unal H. Topraklarda onemli kimyasal analizler. - Ankara. - 1966.
15. McLean E.O. Soil pH and lime requirement. Methods of soil analysis: Part 2 Chemical and microbiological properties. - 1983. - P. 199-224.
16. Walkley A., Black L.A. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method// Soil Science. - 1934. - P. 29-38.
17. Bremner J.M. Total nitrogen. Methods of Soil Analysis: Part 2 Chemical and Microbiological Properties. - 1965. - P. 1149-1178.
18. Mikailsoy F.D. Vliyaniye vysokikh kontsentratsy substrata na katalaznoy reaktsii v suglinistoy pochve. Teoreticheskiye osnovy kinetiki fermentativnykh reaktsy v pochve// Pochvovedeniye i agrokhimiya. - Almaty, 2022. - № 3. - S. 60 - 86.
TYmH Ф.Д. Микаилсой1*
СУБСТРАТТЬЩ ЖОFАРЫ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫНЬЩ САЗДЫ TOnblPAKTAFbl КА-ТАЛАЗА РЕАКЦИЯСЫНА ЭСЕР1 (ИГДИР ПРОВИНЦИЯСЫ, ТУРКИЯ) II. ФЕРМЕНТТЩ КИНЕТИКАЛЫК ПАРАМЕТРЛЕР1Н АНЫЩТАУ
ТОПЫРАK;ТАFЫ КАТАЛАЗАЛАР "Игдир"университеттщ ауыл шаруашылыгы факультету Топырактану жэне eciMdiKmepdi кopeKmeHdipy кафедрасы, 76000, Сехит Бюлент Юрцевен кампусы, Игдир, Туркия, e-mail: fariz.mikailsoy@igdir.edu.tr,
Бул зерттеуде талдаулар эртYрлi концентрацияларда жYргiзiлдi (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30%) топырак; каталаза ферментшщ кинетикалык; параметрлерш есептеуге арналган H2O2 субстраты (Vmax, KM, Vmax/KM, KSEE, [s]opt жэне у 0, макс.). Бул параметрлердi есеп-теу Yшiн алдымен талдау нэтижелерш пайдаланып жылдамдык; (v) мэндерi есептелдь Со-дан кеИiн eнiм мен субстрат арасындагы баиланысты бiлдiретiн эртYрлi модельдер аныкталды: [P] =f ([S]). Ары ;араи, модельдi тацдау критериилерше сэикес (R2, R2adj, a, A, D, UII, AtC), [P]=f([S]) катынасын кeрсететiн ец колаилы модель аныкталды. Белгiленген модельге сэикес бастап;ы жылдамдык; мына формула боиынша есептелдi: T0=d ([P])/ dt| T=0. Зерттеу нэтижесшде туздылык; пен сiлтiлiк каталаза белсендытн тeмендететiнi аныкталды. Субстрат концентрациясы жогарылаган саиын каталазаныц ферментативтi реакциясыныц аитарлы;таи тежелуi баи;алды. Ферментативтi реакцияныц ыдырау коэф-фициентшщ (KESS) мэнi тузды топыра;та жогары, ягни eнiм тYзiлуiнiц тежелуi баи;ала-ды.
ТYИiндi сездер: топырак;, каталаза, субстраттыц тежелуi, кинетикалы; параметрлер.
SUMMARY F.D. Mikailsoy1*
INFLUENCE OF HIGH SUBSTRATE CONCENTRATIONS ON CATALASE REACTION IN LOAMY SOIL (YGDIR PROVINCE, TURKEY) II. DETERMINATION OF THE KINETIC PARAMETERS OF THE ENZYME
CATALASES IN SOIL
Faculty of Agriculture of the University "Igdir", Department of Soil Science and Plant Nutrition, 76000, Sehit Bulent Yurtseven Campus, Igdir, Turkey, e-mail: fariz.mikailsoy@igdir.edu.tr Abstract. In this study, analyzes were performed at various concentrations (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30 %) of the H2O2 substrate to calculate the kinetic parameters of the soil catalase enzyme (Vmax, Km, Vmax / Km, Ksee, [S]opt and и o,max). In order to calculate these parameters, the velocity values (v) were first calculated using the results of the analysis. Various models were then defined expressing the product-substrate relationship: [P]=f([S]). Further, according to the model selection criteria (R2, R2adj, a, A, D, UII, AIC), the most suitable model was determined, reflecting the ratio [P]=f([S]). The initial speed in accordance with the established model was calculated by the formula: uo=d([P])/dt| t=o. As a result of the study, it was found that salinity and alkalinity reduce the activity of catalase. As the substrate concentration increased, significant inhibition of the catalase enzymatic reaction was observed. The values of the coefficient of decomposition (Kess) of the enzymatic reaction are higher in saline soils, that is, inhibition of the formation of products is observed.
Keywords: Soil, catalase, substrate inhibition, kinetic parameters.
СВЕДЕНИЕ ОБ АВТОРЕ Микаилсои Фариз Дунямалыоглу - Сельскохозяиственныи факультет университета «Ыгдыр», Кафедра почвоведения и питаня растении, e-mail: fariz.mikailsoy@igdir.edu.tr
