النشاط الأنزيمي للتربة. ماذا تعني عبارة "نشاط الإنزيم"؟

النشاط الأنزيمي للتربة [من اللات. الخميرة - الخميرة] - قدرة التربة على إظهار تأثير محفز على عمليات تحويل المركبات العضوية والمعدنية الخارجية والمركبات العضوية والمعدنية الخاصة بها بسبب الإنزيمات الموجودة فيها. عند وصف النشاط الأنزيمي للتربة، نعني مؤشر النشاط الكلي. النشاط الأنزيمي للتربة المختلفة ليس هو نفسه ويرتبط بخصائصها الوراثية ومجموعة معقدة من العوامل البيئية المتفاعلة. يتم تحديد مستوى النشاط الأنزيمي للتربة من خلال نشاط الإنزيمات المختلفة (الإنفرتيز، البروتياز، اليورياز، نازعة الهيدروجين، الكاتلاز، الفوسفاتيز)، معبرًا عنها بكمية الركيزة المتحللة لكل وحدة زمنية لكل 1 جرام من التربة.

يعتمد نشاط التحفيز الحيوي للتربة على درجة تخصيبها بالكائنات الحية الدقيقة وعلى نوع التربة. يختلف نشاط الإنزيمات على طول الآفاق الجينية، والتي تختلف في محتوى الدبال، وأنواع التفاعلات، وإمكانات الأكسدة والاختزال ومؤشرات الملف الشخصي الأخرى.

في تربة الغابات البكر، يتم تحديد شدة التفاعلات الأنزيمية بشكل أساسي من خلال آفاق فضلات الغابات، وفي التربة الصالحة للزراعة - من خلال الطبقات الصالحة للزراعة. جميع الآفاق الجينية الأقل نشاطًا بيولوجيًا والتي تقع تحت آفاق A أو Ap لها نشاط إنزيمي منخفض. ويزداد نشاطهم قليلاً مع زراعة التربة. بعد تطوير تربة الغابات للأراضي الصالحة للزراعة، يتناقص النشاط الأنزيمي للأفق الصالح للزراعة بشكل حاد مقارنة بقمامة الغابات، ولكن مع زراعتها، فإنها تزداد وفي التربة المزروعة بشكل كبير تقترب أو تتجاوز مؤشرات فضلات الغابات.

ويعكس نشاط الإنزيم حالة خصوبة التربة والتغيرات الداخلية التي تحدث أثناء الاستخدام الزراعي وزيادة مستوى الثقافة الزراعية. تم اكتشاف هذه التغييرات من خلال إشراك التربة البكر والغابات في الزراعة وبطرق مختلفة لاستخدامها.

في جميع أنحاء بيلاروسيا، يتم فقدان ما يصل إلى 0.9 طن / هكتار من الدبال سنويًا في التربة الصالحة للزراعة. ونتيجة للتآكل، تتم إزالة 0.57 طن/هكتار من الدبال من الحقول كل عام بشكل لا رجعة فيه. أسباب إزالة الرطوبة من التربة هي زيادة تمعدن المواد العضوية في التربة، وتأخر عمليات تكوين الدبال الجديد من التمعدن بسبب عدم كفاية إمدادات الأسمدة العضوية إلى التربة وانخفاض النشاط الأنزيمي للتربة.

تحدث التحولات البيوكيميائية للمادة العضوية في التربة نتيجة للنشاط الميكروبيولوجي تحت تأثير الإنزيمات. النشاط الأنزيمي للكائنات الحية الدقيقة في التربة

تلعب الإنزيمات دورًا خاصًا في حياة الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. وتشارك إنزيمات التربة في تحلل البقايا النباتية والحيوانية والميكروبية، وكذلك في تركيب الدبال. ونتيجة لذلك، يتم نقل العناصر الغذائية من المركبات التي يصعب هضمها إلى أشكال يمكن الوصول إليها بسهولة للنباتات والكائنات الحية الدقيقة. تتميز الإنزيمات بالنشاط العالي والخصوصية الصارمة للعمل والاعتماد الكبير على الظروف البيئية المختلفة. بفضل وظيفتها التحفيزية، فإنها تضمن حدوث سريع لعدد كبير من التفاعلات الكيميائية داخل الجسم أو خارجه.

إلى جانب معايير أخرى، يمكن أن يكون النشاط الأنزيمي للتربة بمثابة مؤشر تشخيصي موثوق لتحديد درجة زراعة التربة. نتيجة البحث 4، ص. 91 أقامت علاقة بين نشاط العمليات الميكروبيولوجية والأنزيمية وتنفيذ التدابير التي تزيد من خصوبة التربة. تؤدي زراعة التربة وتخصيبها إلى تغيير كبير في الظروف البيئية لتطور الكائنات الحية الدقيقة.

حاليًا، تم اكتشاف عدة آلاف من الإنزيمات الفردية في الكائنات البيولوجية، وتم عزل عدة مئات منها ودراستها. من المعروف أن الخلية الحية يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 1000 إنزيم مختلف، كل منها يسرع تفاعل كيميائي واحد أو آخر.

يرجع الاهتمام باستخدام الإنزيمات أيضًا إلى حقيقة أن متطلبات زيادة سلامة العمليات التكنولوجية تتزايد باستمرار. تتواجد الإنزيمات في جميع الأنظمة البيولوجية، كونها منتجات وأدوات لهذه الأنظمة، ويتم تصنيعها وتعمل في ظل الظروف الفسيولوجية (درجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والضغط، ووجود أيونات غير عضوية)، وبعد ذلك يتم إفرازها بسهولة، حيث يتم تقسيمها إلى أحماض أمينية. كل من المنتجات والنفايات الناتجة عن معظم عمليات الإنزيمات غير سامة وسهلة التحلل. بالإضافة إلى ذلك، في كثير من الحالات، يتم إنتاج الإنزيمات المستخدمة في الصناعة بطريقة صديقة للبيئة. تتميز الإنزيمات عن المحفزات غير البيولوجية ليس فقط بسلامتها وقدرتها المتزايدة على التحلل الحيوي، ولكن أيضًا بخصوصية عملها وظروف تفاعلها المعتدلة وكفاءتها العالية. إن كفاءة وخصوصية عمل الإنزيم تجعل من الممكن الحصول على المنتجات المستهدفة ذات إنتاجية عالية، مما يجعل استخدام الإنزيمات في الصناعة مربحًا اقتصاديًا. يساعد استخدام الإنزيمات على تقليل استهلاك المياه والطاقة في العمليات التكنولوجية، ويقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ويقلل من خطر التلوث البيئي من خلال المنتجات الثانوية للدورات التكنولوجية.

إن استخدام التكنولوجيا الزراعية المتقدمة يمكن أن يغير في اتجاه إيجابي العمليات الميكروبيولوجية ليس فقط لطبقات التربة الصالحة للزراعة، ولكن أيضًا لطبقات التربة القابلة للزراعة.

مع المشاركة المباشرة للإنزيمات خارج الخلية، تتحلل المركبات العضوية في التربة. وهكذا، تقوم الإنزيمات المحللة للبروتين بتحطيم البروتينات إلى أحماض أمينية.

اليورياز يفكك اليوريا إلى ثاني أكسيد الكربون وNH3. تعمل أملاح الأمونيا والأمونيوم الناتجة كمصدر لتغذية النيتروجين للنباتات والكائنات الحية الدقيقة.

ويشارك الإنفرتيز والأميليز في تحلل الكربوهيدرات. تعمل إنزيمات مجموعة الفوسفات على تحلل مركبات الفسفور العضوي في التربة وتلعب دورًا مهمًا في نظام الفوسفات في الأخير.

لتوصيف النشاط الأنزيمي العام للتربة، عادة ما يتم استخدام الإنزيمات الأكثر شيوعًا المميزة للغالبية العظمى من النباتات الدقيقة في التربة - الانفرتيز، الكاتلاز، البروتياز وغيرها.

في ظروف جمهوريتنا، تم إجراء العديد من الدراسات 16، ص. 115 لدراسة التغيرات في مستوى الخصوبة والنشاط الأنزيمي للتربة تحت التأثير البشري، إلا أن البيانات التي تم الحصول عليها لا تقدم إجابة شاملة لطبيعة التغيرات بسبب صعوبة مقارنة النتائج بسبب الاختلافات في الظروف التجريبية و طرق البحث.

وفي هذا الصدد، يتم البحث عن حل أمثل لمشكلة تحسين الحالة الدبالية للتربة ونشاطها الأنزيمي في ظروف تربة ومناخية محددة يعتمد على تطوير أساليب توفير الموارد للحراثة الأساسية واستخدام وسائل حماية التربة. دورات المحاصيل التي تساعد في الحفاظ على الهيكل، ومنع ضغط التربة وتحسين حالة جودتها واستعادة خصوبة التربة بأقل تكلفة، أمر مهم للغاية.

دعونا نفكر بإيجاز في العوامل التي تحدد معدل التفاعلات المحفزة بواسطة الإنزيمات والأسئلة حول تنشيط وتثبيط الإنزيمات.

وكما هو معروف فإن معدل أي تفاعل كيميائي يتناقص مع الزمن، إلا أن منحنى معدل التفاعلات الأنزيمية مقابل الزمن (انظر:

أرز. 4.17) ليس له عادة الشكل العام الذي يميز التفاعلات الكيميائية المتجانسة. قد يكون الانخفاض في معدل التفاعلات الأنزيمية مع مرور الوقت بسبب التأثير المثبط لمنتجات التفاعل، وانخفاض درجة تشبع الإنزيم مع الركيزة (نظرًا لأن تركيز الركيزة يتناقص مع استمرار التفاعل)، والجزئي تعطيل نشاط الإنزيم عند درجة حرارة معينة ودرجة الحموضة في البيئة. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار تأثير معدل التفاعل العكسي، والذي يمكن أن يكون كبيرا مع زيادة تركيز منتجات التفاعل الأنزيمي. مع أخذ هذه الظروف في الاعتبار، عند دراسة معدل التفاعلات الأنزيمية في الأنسجة والسوائل البيولوجية، يتم تحديد معدل التفاعل الأولي عادةً في ظل ظروف يقترب فيها معدل التفاعل الأنزيمي من الخطي (بما في ذلك عندما يكون تركيز الركيزة مرتفعًا بما يكفي لتشبع الإنزيم) ).

تأثير تركيز الركيزة والإنزيم على معدل التفاعل الأنزيمي

يترتب على المادة المذكورة أعلاه استنتاج مهم وهو أن أحد أهم العوامل التي تحدد معدل التفاعل الأنزيمي هو تركيز الركيزة. عند تركيز إنزيم ثابت، يزيد معدل التفاعل تدريجيًا، ليصل إلى حد أقصى معين (انظر الشكل 4.12 و4.13)، عندما لا يكون للزيادة الإضافية في كمية الركيزة أي تأثير عمليًا على معدل التفاعل؛ في هذه الحالات يفترض عمومًا أن الركيزة زائدة وأن الإنزيم مشبع تمامًا. العامل الذي يحد من المعدل في الحالة الأخيرة هو تركيز الإنزيم.

يعتمد معدل أي تفاعل إنزيمي بشكل مباشر على تركيز الإنزيم. في التين. يوضح الشكل 4.18 العلاقة بين معدلات التفاعل والكميات المتزايدة من الإنزيم في وجود تركيزات مشبعة من الركيزة. وتبين العلاقة الخطية الموجودة بين هذه الكميات أن معدل التفاعل يتناسب مع كمية الإنزيم الموجود.

تفعيل وتثبيط الانزيمات

يتم تحديد معدل التفاعل الأنزيمي، أي نشاط الإنزيم، أيضًا من خلال وجود المنشطات والمثبطات في الوسط: فالأولى تزيد من معدل التفاعل وأحيانًا تعدله، والأخيرة تمنع التفاعل. من بين المركبات الكيميائية التي تؤثر على نشاط الإنزيمات، هناك مجموعة متنوعة من

الجدول 4.4. الإنزيمات المعدنية المنشطة

إنزيم	معدن	إنزيم	معدن
السيتوكروم	الحديد	الأميليز	كاليفورنيا
الكاتلاز	»	الليباز	»
البيروكسيديز	>>	الأنهيدراز الكربونيك	الزنك
تريبتوفان أوكسيديز	»	اللاكتات ديهيدروجينيز	»
حالة التجانس	»	يوريكازا	»
أسكوربات أوكسيديز	سي	كربوكسي بيبتيداز	»
تيروزيناز	»	كربوكسيلاز البيروفات	ملغ
الفينولوكسيديز	»	الفوسفاتيز	»
أوكسيديز الزانثين	شهر	فسفوغلوكوكيناز	»
اختزال النترات	»	أرجيناز	من
ألدهيد أوكسيديز	»	فسفوجلوكوموتاز	»
بعض الببتيداز	شركة	الكولينستراز	»

مواد مختلفة. وبالتالي، ينشط حمض الهيدروكلوريك عمل البيبسين والأحماض الصفراوية - الليباز البنكرياس. يتم تنشيط بعض إنزيمات الأنسجة (أكسيدوريدوكتيز، كاثيبسين، أرجيناز)، بروتيناز النبات غراء وغيرها بشكل كبير بواسطة مركبات تحتوي على مجموعات SH مجانية (الجلوتاثيون، السيستين)، وبعضها أيضًا بواسطة فيتامين C. غالبًا ما تعمل الأيونات ثنائية التكافؤ بشكل خاص كمنشطات وفي بعض الأحيان معادن أحادية التكافؤ. تم الحصول على أدلة تشير إلى أن حوالي ربع جميع الإنزيمات المعروفة تتطلب وجود معادن لإظهار النشاط التحفيزي الكامل. العديد من الإنزيمات غير نشطة على الإطلاق في غياب المعادن. وهكذا، عند إزالة الزنك، الأنهيدراز الكربونيك يخلو عمليا من النشاط الأنزيمي؛ علاوة على ذلك، بالنسبة لعمل هذا الإنزيم، لا يمكن استبدال الزنك بأي معدن آخر. من المعروف أن الإنزيمات يتم تنشيط عملها بواسطة عدد من المعادن، وخاصة الإنزيم الذي يتم تنشيطه بواسطة Mg 2 +، Mn 2 +، K +. في الجدول يقدم الشكل 4.4 أمثلة على مشاركة المعادن في عمل بعض الإنزيمات."

وفيما يتعلق بدور المعادن في العمل التنشيطي للإنزيمات، تشير البيانات المتوفرة إلى أن أيونات المعادن (Co2+، Mg2+، Zn2+، Fe2+) تؤدي في بعض الحالات وظائف المجموعات الاصطناعية من الإنزيمات أو تعمل كإلكترون. المتقبلون والمانحون أو يعملون كمحبين للكهرباء أو النيوكليوفيلات، مع الحفاظ على المجموعات التفاعلية في الاتجاه المطلوب. وفي حالات أخرى، فإنها تساهم في ربط الركيزة بالموقع النشط وتكوين مجمع الركيزة الإنزيمية. على سبيل المثال، تضمن أيونات Mg 2+، من خلال مجموعة فوسفات سالبة الشحنة، إضافة استرات أحادية الفوسفوريك للمواد العضوية إلى المركز النشط للفوسفاتيز الذي يحفز التحلل المائي لهذه المركبات. في بعض الحالات، يتحد المعدن مع الركيزة، ليشكل الركيزة الحقيقية التي يعمل عليها الإنزيم. على وجه الخصوص، تقوم أيونات Mg 2+ بتنشيط فوسفوكيناز الكرياتين بسبب تكوين ركيزة حقيقية - ملح المغنيسيوم في ATP. أخيرًا، هناك أدلة تجريبية على المشاركة المباشرة للمعادن (على سبيل المثال، أيونات Ca 2+ في جزيء الأميليز اللعابي) في تكوين وتثبيت المركز النشط والبنية ثلاثية الأبعاد بأكملها لجزيء الإنزيم. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المعادن غالبًا ما تعمل كمعدِّلات تفارجية (المؤثرات، انظر الشكل 4.22). من خلال التفاعل مع المركز التفارغي، يساهم هذا المعدن (المؤثر) في تكوين التكوين المكاني الأكثر ملاءمة للإنزيم ومجمع الركيزة النشط.

عادةً ما تكون الأنيونات ذات التركيزات الفسيولوجية غير فعالة أو يكون لها تأثير تنشيطي ضئيل على الإنزيمات. الاستثناء هو

Syn، بعض الأكسدة المؤكسدة التي يتم تنشيطها بواسطة الأنيونات، وكذلك الأميليز اللعابي، الذي يحفز التحلل المائي للنشا، والذي يزيد نشاطه تحت تأثير أيونات الكلور، وسيكلاز الأدينيلات، الذي يتم تنشيطه بواسطة أنيونات الهالوجين.

تسمى المثبطات عادةً بالمواد التي تسبب تثبيط جزئي أو كامل للتفاعلات المحفزة بواسطة الإنزيمات. في الآونة الأخيرة، تم اكتشاف مضادات الإنزيمات (الإنزيمات المضادة)، وهي بروتينات (أو عديدات ببتيدات) تعمل كمثبطات للإنزيم. وتشمل هذه المواد، على سبيل المثال، مثبط التربسين الموجود في فول الصويا ومضاد التربسين في الدم. إنها تشكل مجمعات يصعب فصلها عن الإنزيمات المقابلة. في بعض الأحيان يمكن أن يكون المثبط جزءًا من إنزيمات معقدة، على سبيل المثال، كينازات البروتين وفوسفاتاز البروتين، التي تحفز عمليات الفسفرة وإزالة الفسفرة في الكائنات الحية. ومع ذلك، لم يتم توضيح ما إذا كانت مضادات الإنزيمات هذه مثبطات حقيقية أو وحدات فرعية تنظيمية، على وجه الخصوص، ما هو الفرق في غرض الوحدة الفرعية التنظيمية (R) في بروتين كيناز والوحدة الفرعية المثبطة (I) في بروتين الفوسفاتيز .

الإنزيمات عبارة عن بروتينات، لذا فإن أي عوامل تسبب تمسخ البروتين (الحرارة والأحماض والقلويات وأملاح المعادن الثقيلة) تؤدي إلى تعطيل الإنزيم. ومع ذلك، فإن هذا التعطيل غير محدد نسبيًا. ولا يرتبط بآلية عمل الإنزيمات. وتتكون مجموعة أكبر بكثير مما يسمى بالمثبطات النوعية، والتي تعمل على إنزيم واحد أو مجموعة من الإنزيمات المرتبطة. البحث في هذه المثبطات مهم لعدد من الأسباب. أولاً، يمكن أن توفر المثبطات معلومات قيمة حول طبيعة الموقع النشط للإنزيم، بالإضافة إلى مجموعاته الوظيفية وروابطه الكيميائية التي تضمن تكوين مركب الإنزيم والركيزة. من المعروف أن المواد التي تربط على وجه التحديد مجموعة أو أخرى في جزيء الإنزيم، مما يستبعدها من مجال التفاعل الكيميائي. وهكذا، فإن إيودواسيتات 1CH 2 -COOH، وأميده وإستر إيثيله، ونظير كلوروميركوريبنزوات ClHg-CgH 4 -COOH والكواشف الأخرى تدخل بسهولة نسبيًا في روابط كيميائية مع بعض مجموعات الإنزيمات SH. إذا كانت هذه المجموعات ضرورية لعملية التحفيز، فإن إضافة هذه المثبطات يؤدي إلى فقدان كامل لنشاط الإنزيم:

R- S H+ICH 2 -COOH-«-HI+R- S -CH2-COOH

يتم تثبيط عمل عدد من الإنزيمات الأخرى (الكولينستراز والتربسين والكيموتريبسين) بقوة بواسطة بعض مركبات الفوسفور العضوية، مثل DPP، وذلك بسبب حظر مجموعة الهيدروكسيل الرئيسية من السيرين في الموقع النشط. ثانيًا، وجدت المثبطات استخدامًا واسعًا في علم الإنزيمات في دراسة طبيعة الأشكال المتعددة من الإنزيمات ومتماثلات الإنزيمات التي لا تختلف كثيرًا في التنقل الكهربي بقدر ما تختلف في الاختلافات في الحساسية لنفس المثبط.

بمساعدة المثبطات التي توقف المراحل الفردية من عملية التمثيل الغذائي متعددة المراحل، يمكن تحديد تسلسل التفاعلات الكيميائية وطبيعة الإنزيمات المعنية بدقة. وهكذا، مع استخدام اليودواسيتات والفلورايد ومثبطات أخرى، تم فك رموز مسار تحلل السكر في تحولات الأكسدة والاختزال للجلوكوز إلى حمض اللاكتيك في الأنسجة العضلية، والذي يتكون من 11 مرحلة تتضمن 11 إنزيمًا و10 مستقلبات وسيطة.

ترتبط آلية عمل العديد من السموم والسموم في الجسم بتثبيط الإنزيم. ومن ثم فمن المعروف أنه في حالات التسمم بحمض الهيدروسيانيك تحدث الوفاة بسبب التثبيط الكامل لإنزيمات الجهاز التنفسي (أكسيداز السيتوكروم) وخاصة خلايا الدماغ. يعود التأثير السام لبعض المبيدات الحشرية على جسم الإنسان والحيوان إلى تثبيط نشاط إنزيم الكولينستراز، وهو الإنزيم الذي يلعب دورًا أساسيًا في نشاط الجهاز العصبي.

العلاج الكيميائي العقلاني - الاستخدام المستهدف للأدوية في الطب - يجب أن يعتمد على معرفة دقيقة بآلية عمل هذه الأدوية على التخليق الحيوي للإنزيمات، أو الإنزيمات نفسها، أو تنظيمها في الجسم. تُستخدم المثبطات الانتقائية أحيانًا لعلاج أمراض معينة. وبالتالي، فإن مثبط التربسين والكيموتربسين والكاليكرين - تراسيلول - يستخدم على نطاق واسع لعلاج التهاب البنكرياس الحاد. يعد التأثير المثبط الانتقائي لبعض المركبات الطبيعية والاصطناعية (ما يسمى بمضادات الأيض) على الإنزيمات بمثابة الأساس لتطوير طرق فعالة لتخليق أدوية العلاج الكيميائي. يفتح هذا المسار فرصًا واسعة لتنظيم تخليق الإنزيمات ومعدل الأيض.

أنواع التثبيط.يتم التمييز بين التثبيط القابل للعكس والتثبيط الذي لا رجعة فيه. إذا تسبب جزيء مثبط في حدوث تغييرات دائمة أو تعديل في المجموعات الوظيفية للإنزيم، فإن هذا النوع من التثبيط يسمى لا رجعة فيه. ومع ذلك، في كثير من الأحيان، يحدث تثبيط عكسي، والذي يمكن دراسته كميًا بناءً على معادلة ميكايليس-مينتن. وينقسم التثبيط العكسي بدوره إلى تنافسي وغير تنافسي، اعتمادًا على ما إذا كان من الممكن أم لا التغلب على تثبيط التفاعل الأنزيمي عن طريق زيادة تركيز الركيزة.

يمكن أن يحدث التثبيط التنافسي بسبب مواد لها بنية مشابهة للركيزة، ولكنها تختلف قليلاً عن بنية الركيزة الحقيقية. والمثال الكلاسيكي لهذا النوع من التثبيط هو تثبيط هيدروجيناز السكسينات (SDH) بواسطة حمض المالونيك. يحفز هذا الإنزيم الأكسدة عن طريق نزع هيدروجين حمض السكسينيك (السكسينات) إلى حمض الفوماريك:

إذا تمت إضافة المالونات (المثبط) إلى الوسط، فنتيجة لتشابهها الهيكلي مع السكسينات الركيزة الحقيقية (وجود مجموعتين من نفس مجموعات الكربوكسيل المتأينة)، فسوف تتفاعل مع المركز النشط لتكوين مثبط الإنزيم معقدة، ومع ذلك، لا يحدث نقل الهيدروجين من المالونات. منذ هياكل الركيزة (السكسينات) والمثبط (مالونات)

لا تزال مختلفة بعض الشيء، فهي تتنافس على الارتباط بالموقع النشط،! وسيتم تحديد درجة التثبيط من خلال نسبة تركيزات المالونات والسكسينات، وليس من خلال التركيز المطلق للمثبط. يُسمى هذا النوع من التثبيط أحيانًا تثبيط التضاد الأيضي (الشكل 4.19)، وبشكل عام، يمكن تمثيل التفاعل بين المثبط والإنزيم بالمعادلة التالية:

المركب الناتج، المسمى مركب مثبط الإنزيم (EI)، على عكس مركب الإنزيم-الركيزة (ES)، لا يتحلل لتكوين منتجات التفاعل. يمكن تعريف ثابت التفكك لمعقد EI، أو الثابت المثبط (ATj)، وفقًا لنظرية ميكايليس-مينتن، على أنه نسبة ثوابت التفاعلات العكسية والأمامية:

أي أن ثابت التثبيط يتناسب طرديًا مع ناتج تركيز الإنزيم والمثبط ويتناسب عكسيًا مع تركيز المركب E1.

لقد وجدت طريقة التثبيط التنافسي تطبيقًا واسعًا في الممارسة الطبية. ومن المعروف، على سبيل المثال، أن أدوية السلفوناميد تستخدم لعلاج بعض الأمراض المعدية التي تسببها البكتيريا. وتبين أن هذه الأدوية تشبه من الناحية الهيكلية حمض البارا أمينوبنزويك، الذي تستخدمه الخلية البكتيرية لتخليق حمض الفوليك، وهو جزء لا يتجزأ من الإنزيمات البكتيرية. بسبب هذا التشابه الهيكلي، يمنع السلفوناميد عمل الإنزيم عن طريق إزاحة حمض بارا أمينوبنزويك من المجمع مع الإنزيم الذي يصنع حمض الفوليك، مما يؤدي إلى تثبيط نمو البكتيريا.

بعض نظائرها من فيتامين ب6 وحمض الفوليك، وخاصة ديوكسيبيريدوكسين وأمينوبتيرين (انظر الفصل 5)، تعمل كمثبطات تنافسية للإنزيم المساعد (أو مضادات الفيتامينات)، مما يثبط العديد من العمليات الكيميائية الحيوية في الجسم.

يحدث التثبيط غير التنافسي بسبب مواد لا تشبه من الناحية الهيكلية الركائز وغالبًا ما ترتبط ليس بالمركز النشط، ولكن في مكان آخر في جزيء الإنزيم. يتم تحديد درجة التثبيط في كثير من الحالات من خلال مدة عمل المثبط على الإنزيم. مع هذا النوع من التثبيط، بسبب تكوين رابطة تساهمية مستقرة، غالبًا ما يخضع الإنزيم للتعطيل الكامل، ومن ثم يصبح التثبيط غير قابل للرجوع فيه. من أمثلة التثبيط الذي لا رجعة فيه (التعطيل) عمل اليودواسيتات، DPP، وكذلك ثنائي إيثيل-بي-نيتروفينيل فوسفات وحمض الهيدروسيانيك، والذي يتكون من ربط وإيقاف المجموعات الوظيفية أو الأيونات المعدنية في جزيء الإنزيم.

لتوضيح مسألة نوع التثبيط، استخدم معادلات ميكايليس-مينتن أو لاينويفر-بورك أو غيرها، على سبيل المثال معادلة إيدي-هوفستي:

والرسوم البيانية المقابلة في الإحداثيات المستقيمة.

في التين. في الشكل 4.20، من الواضح أنه مع نوع التثبيط التنافسي، يزيد المثبط من قيمته ك ر(بمبلغ يساوي الفرق في طول الأجزاء المقطوعة على الإحداثي السيني)، دون التأثير على السرعة القصوى. وهذا يعني أنه عند تركيز الركيزة العالي بما فيه الكفاية [S]، يتم إزاحة المانع بواسطة جزيئات الركيزة من مجمع EI. مع التثبيط غير التنافسي (الشكل 4.21)، يقلل المثبط من السرعة القصوى. إذا كانت القيمة ك رلا يتناقص، ثم يتحدثون عن تثبيط غير تنافسي تماما. يحدث نوع مماثل من التثبيط أثناء تكوين مجمعات EI غير نشطة ويصعب فصلها. ومع ذلك، غالبًا ما يكون هناك نوع مختلط من التثبيط (يسمى أحيانًا النوع غير التنافسي جزئيًا)، حيث يتم الجمع بين انخفاض Fmax مع زيادة متزامنة ك ر.وهذا يعني أن مجمع EI يحتفظ بالنشاط الجزئي، أي القدرة على تكوين EIS معقد ثلاثي متوسط، حيث تخضع الركيزة لتحول حفاز متأخر. في حالات نادرة، قد تزيد درجة تثبيط نشاط الإنزيم مع زيادة تركيز الركيزة. بالنسبة لهذا النوع من التثبيط، تم اقتراح مصطلح غير دقيق إلى حد ما وهو التثبيط غير التنافسي. إحدى آليات هذا التثبيط ترجع إلى إمكانية دمج المانع مع مركب ES لتكوين مركب ESI ثلاثي غير نشط أو بطيء التفاعل.

وهكذا، من خلال تحليل معدلات التفاعل الأنزيمي بيانيا كدالة لتركيزات الركيزة، يمكن الحصول على معلومات قيمة عن حركية التفاعلات الأنزيمية، وإلقاء الضوء على الآلية المحتملة للحفز الأنزيمي.

تنظيم نشاط الانزيم

إحدى الخصائص الفريدة للكائنات الحية هي التوازن المذهل بين عمليات التقويض (التحلل الحيوي) والابتنائية (التخليق الحيوي). في الوقت نفسه، يتم تنفيذ عمليات التوليف والتحلل والتحويل البيني لمئات وآلاف المواد المختلفة في الخلايا في وقت واحد، والتي تنظمها مجموعة متنوعة من الآليات التنظيمية التي تضمن ثبات البيئة الداخلية للجسم. سيتم مناقشة بعض هذه الآليات التنظيمية، والتي من بينها دور مهم تلعبه الآليات التي تنظم نشاط الإنزيم، أدناه.

_ £ التأثيرقانون العمل الجماعي. في تفاعل كيميائي عكسي محفز بالإنزيم، على سبيل المثال: A + B<=* С + D концентрация компонентов реакции и со­ответственно направление реакции будут регулироваться влиянием закона действия масс. Оно, в частности, может быть показано в обратимой реакции трансаминиро-вания, катализируемой ферментом аланинаминотрансферазой:

ألانيا + كيتوجلوتارات +± البيروفات + الغلوتامات

من الواضح أن هذا النوع من التنظيم يلعب دورًا محدودًا فقط، لأنه في الظروف الحقيقية يستمر التفاعل عادةً في اتجاه واحد، حيث قد تتحول المنتجات الناتجة إلى ركائز لعمل إنزيمات أخرى ويتم إزالتها من مجال التفاعل؛ وفي هذه الحالات، يتم إنشاء حالة مستقرة (ثابتة) بدلاً من التوازن الحقيقي.

^ التغيير في الكمية إنزيم.تمت دراسة ظاهرة تخليق الإنزيم المستحث جيدًا في البكتيريا عندما تنمو في وسط حيث المصدر الوحيد للكربون والطاقة هو نوع أو آخر من الكربوهيدرات، على سبيل المثال الجلوكوز. يؤدي استبدال الجلوكوز في الوسط باللاكتوز إلى تخليق مستحث أو تكيفي (بعد فترة قصيرة من الطور المتأخر) لإنزيم الجالاكتوزيداز (المبرمج بواسطة جين اللاكتوز، انظر الفصل 13)، الذي يفكك اللاكتوز إلى جلوكوز وجلاكتوز. في الأنسجة الحيوانية، لوحظ مثل هذا التوليف السريع للإنزيمات بشكل أقل نسبيًا، وقد تمت دراسة آلية تحفيز التوليف فقط لعدد صغير من الإنزيمات (ترانساميناسات التيروزين، وديهيدراتاز السيرين والثريونين، وبيرولاز التربتوفان، وما إلى ذلك). ومع ذلك، عندما تدخل بعض السموم والمواد المسرطنة والقلويدات والمبيدات الحشرية إلى الجسم، تحدث زيادة حادة بعد بضعة أيام في نشاط (على التوالي، الكمية) الإنزيمات - هيدروكسيليزات الشبكة الإندوبلازمية لخلايا الكبد، التي تؤدي إلى أكسدة الأجسام الغريبة. تحويل المواد إلى منتجات غير سامة للجسم. من ناحية أخرى، تم وصف الحالات عندما يتم تحويل المواد الغريبة في الجسم تحت تأثير هذه الهيدروكسيلات إلى مركبات أكثر سمية. وتسمى هذه الظاهرة، وهي عكس عملية إزالة السموم، بالاصطناع المميت.

"-■ الإنزيمات.يتم تصنيع الإنزيمات المحللة للبروتين في الجهاز الهضمي والبنكرياس بشكل غير نشط، في شكل إنزيمات (مولدات الإنزيم). يعود التنظيم في هذه الحالات إلى تحويل الإنزيمات الأولية إلى إنزيمات نشطة تحت تأثير عوامل محددة. وهكذا، يتم تصنيع التربسين في البنكرياس على شكل التربسينوجين. يتم تحويل الأخير إلى التربسين النشط في الأمعاء نتيجة للتحفيز الذاتي أو تحت تأثير بروتينات أخرى (انظر الفصل 11). يتم تحويل البيبسينوجين غير النشط إلى البيبسين النشط بشكل تلقائي نتيجة التحلل البروتيني المحدود في وجود حمض الهيدروكلوريك ويرتبط أيضًا بانقسام مثبط محدد ذو طبيعة متعددة الببتيد من الإنزيم المساعد. من الواضح أن تخليق البروتينات في شكل غير نشط وعدد من البروتينات السليفة غير النشطة الأخرى له معنى بيولوجي معين، حيث يمنع تدمير خلايا الأعضاء التي تتشكل فيها الإنزيمات الأولية.

التعديل الكيميائي للإنزيم.تخضع بعض البروتينات لتعديل ما بعد التخليق أثناء تكوين بنيتها الثلاثية (انظر الفصل 1). اتضح أنه،

أن الإنزيمات الرئيسية لاستقلاب الطاقة - فسفوريلاز، سينسيز الجليكوجين، وما إلى ذلك - يتم التحكم فيها أيضًا عن طريق الفسفرة وإزالة الفسفور التي تنفذها إنزيمات محددة - بروتين كيناز وبروتين فوسفاتيز، والذي يتم تنظيم مستوى نشاطه بدوره بواسطة الهرمونات. يتم تحديد مستوى نشاط الإنزيمات الرئيسية لاستقلاب الكربوهيدرات، وبالتالي شدة واتجاه عمليات التمثيل الغذائي نفسها من خلال نسبة الأشكال الفسفورية والمنزوعة الفسفرة من هذه الإنزيمات. يشمل التعديل الكيميائي للإنزيمات بعد التخليق أيضًا عمليات التحلل البروتيني المحدود، والميثيل، والغليكوزيل وغيرها، مما يوفر نوعًا مجهريًا من تنظيم نشاط الإنزيم، وبالتالي المعدل الفسيولوجي لعمليات التمثيل الغذائي.

تنظيم نشاط الإنزيم وفقا لمبدأ التغذية الراجعة.في العديد من التفاعلات التخليقية الحيوية، يكون النوع الرئيسي لتنظيم معدل العملية الأنزيمية متعددة الخطوات هو تثبيط التغذية الراجعة، عندما يقوم المنتج النهائي لسلسلة التخليق الحيوي بقمع نشاط الإنزيم المحفز للخطوة الأولى.

لنفترض أن عملية التخليق الحيوي متعددة المراحل تحدث في الخلايا، ويتم تحفيز كل مرحلة منها بواسطة إنزيم خاص بها:

يتم تحديد معدل هذا التسلسل الإجمالي للتفاعلات إلى حد كبير من خلال تركيز المنتج النهائي (P)، والذي يكون لتراكمه فوق المستوى المسموح به تأثير مثبط قوي في المرحلة الأولى من العملية، على التوالي، على الإنزيم وآخرون.

ولأول مرة، تم إثبات وجود مثل هذه الآلية للتحكم في نشاط الإنزيم بواسطة المستقلبات في الإشريكية القولونية عند دراسة تخليق الأيسولوسين وCTP. اتضح أن الأيسولوسين، وهو المنتج النهائي، يثبط بشكل انتقائي نشاط ديهيدراتاز ثريونين، الذي يحفز الخطوة الأولى في عملية تحويل الثريونين إلى آيزوليوسين، والتي تتضمن خمسة تفاعلات إنزيمية. وبالمثل، فإن CTP، باعتباره المنتج النهائي لمسار التخليق الحيوي، له تأثير مثبط على الإنزيم الأول (أسبارتات كاربامويل ترانسفيراز)، وبالتالي ينظم تخليقه الخاص. ويسمى هذا النوع من التثبيط تثبيط ردود الفعل أو تثبيط الرجعية. وقد ثبت وجوده في جميع الكائنات الحية، ويعتبر حاليا أحد الأنواع الرائدة في تنظيم نشاط الإنزيمات والتمثيل الغذائي الخلوي بشكل عام.

من ناحية أخرى، في العمليات البرمائية التي تؤدي في نفس الوقت وظائف التخليق الحيوي والتحلل الحيوي 2، تم إثبات وجود التنظيم من خلال نوع التثبيط الرجعي والمركبات عالية الطاقة - مؤشرات حالة الطاقة في الخلية. بالنسبة للعمليات البرمائية، هناك نوع فريد من التنظيم خاص بها فقط، وهو بالإضافة إلى ذلك، التنشيط بواسطة سلائف، عندما يقوم المستقلب الأول في مسار متعدد الخطوات بتنشيط الإنزيم الذي يحفز المرحلة الأخيرة. وهكذا، تم إثبات التأثير المنشط للجلوكوز 6 فوسفات، وهو مقدمة للجليكوجين، على إنزيم سينسيز الجليكوجين.

تعتبر أنواع مماثلة من التثبيط بواسطة المنتج النهائي والتنشيط بواسطة المنتج الأول من سمات الإنزيمات (التنظيمية) المتفاعلة، عندما يرتبط المستجيب، المختلف هيكليًا عن الركيزة، في مركز (تفارفي) خاص لجزيء الإنزيم، بعيدًا مكانيًا عن الركيزة. مركز نشط. يتم عرض التحويلات البينية للإنزيمات التفارغية النشطة وغير النشطة في شكل مبسط، بالإضافة إلى التغييرات التوافقية التي لوحظت عند ربط الركيزة والمؤثرات، في الشكل 1. 4.22. يؤدي ارتباط المؤثر السلبي بمركز تفارغي إلى حدوث تغييرات كبيرة في تكوين المركز النشط لجزيء الإنزيم، ونتيجة لذلك يفقد الإنزيم الألفة مع الركيزة (تكوين مركب غير نشط).

تتجلى التفاعلات الخيفية في طبيعة منحنيات اعتماد معدل التفاعل الأولي على تركيز الركيزة أو المستجيب، ولا سيما في الشكل S لهذه المنحنيات (الانحراف عن منحنى ميكايليس-مينتين الزائدي). وهذا يعني أن ربط جزيء ركيزة واحد يسهل ربط جزيء آخر في الموقع النشط، وبالتالي زيادة معدل التفاعل. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الإنزيمات التنظيمية التفارغية بالاعتماد غير الخطي لمعدل التفاعل على تركيز الإنزيم.

أنواع أخرى من تنظيم نشاط الانزيم.هناك عدد من الآليات الأخرى التي تتحكم في معدل العمليات الأيضية ونشاط الإنزيمات داخل الخلايا. يتم تنظيم الكمية المطلقة للإنزيم الموجود في الخلية من خلال معدل تخليقه وانهياره. قد تشمل الآليات التنظيمية أيضًا التنافس بين الإنزيمات على ركيزة مشتركة، وإيقاف نشاط أحد الإنزيمات المتماثلة (في أشكال متعددة من الإنزيمات)، وتأثير تركيزات العوامل المساعدة، وظاهرة التقسيم. من الواضح أن آلية التقسيم تلعب دورًا بيولوجيًا مهمًا، حيث تفصل الإنزيمات مكانيًا عن ركائزها باستخدام الأغشية الحيوية (على سبيل المثال، الإنزيمات الليزوزومية: البروتينات والفوسفاتيز والريبونوكلياز والإنزيمات المحللة الأخرى، من المواد السيتوبلازمية التي تعمل عليها). بالإضافة إلى ذلك، تتيح هذه الآلية فصل العمليات الأيضية غير المتوافقة في نفس الوقت. مثال على هذا الأخير قد يكون مسارات تخليق الأحماض الدهنية، والتي تحدث بشكل رئيسي في الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم، ومسارات تحلل الأحماض الدهنية، المركزة في الميتوكوندريا.

تحديد نشاط الانزيم

تحديد المحتوى الكمي للإنزيمات في الكائنات البيولوجية يمثل بعض الصعوبات، لأنه، مع استثناءات نادرة، توجد الإنزيمات في الأنسجة بتركيزات صغيرة لا تذكر. ولذلك، يتم الحكم على كمية الإنزيمات من خلال معدل التفاعل المحفز تحت ظروف قياس معينة متفق عليها. في ظل الظروف المثلى لدرجة الحرارة، ودرجة الحموضة للوسط والتشبع الكامل للإنزيم مع الركيزة، فإن معدل التفاعل المحفز يتناسب مع

تركيز الانزيم. يتم الحكم على معدل التفاعل الأنزيمي إما بمعدل فقدان الركيزة أو بمعدل تكوين منتج التفاعل. للتعبير عن تركيز الإنزيم وتحديد نشاطه، أوصت لجنة الإنزيمات التابعة للاتحاد الكيميائي الحيوي الدولي بوحدة دولية قياسية (E أو U): ! وحدة نشاط أي إنزيم هي كمية الإنزيم الذي، في ظل الظروف المثالية، يحفز تحويل 1 ميكرومول من الركيزة في الدقيقة (ميكرومول/دقيقة). فيما يتعلق بإدخال النظام الدولي للوحدات (SI)، تم اقتراح تعريف جديد لوحدة الإنزيم الكاتال (kat)؛ 1 نشاط تحفيزي قادر على إجراء تفاعل بمعدل 1 مول في 1 ثانية (1 مول/ثانية). يمكن التعبير عن نسبة الوحدة الدولية (E) إلى الكاتال على النحو التالي: 1 قطة = 1 مول -مع"" = 60 مول × × دقيقة " = 60 10 6 ميكرومول × × دقيقة " 1 = 6 10 7 E؛ أو 1 E = = 1 ميكرومول × دقيقة ~" =

= (1/60) μmol s " = = (1/60) μkat = 16.67 نكات. وبالتالي، 1 E من الإنزيم يقابل 16.67 نكات._23

يوصى أيضًا بقياس وحدات الإنزيم عند 25 درجة مئوية، وهو الرقم الهيدروجيني الأمثل وتركيز الركيزة أعلى من تركيز التشبع. في هذه الحالات، يتوافق المعدل مع تفاعل صفري الترتيب فيما يتعلق بالركيزة وسيعتمد فقط على تركيز الإنزيم.

للتعبير عن النشاط في العمل العملي مع الإنزيمات، غالبا ما تستخدم المفاهيم المشتقة للنشاط المحدد والمولي. عادة ما يتم التعبير عن النشاط المحدد للإنزيم بعدد وحدات النشاط الأنزيمي لكل 1 ملجم من البروتين (أو عدد الكاتالات لكل 1 كجم من البروتين النشط). عادةً ما يُطلق على عدد جزيئات الركيزة التي يتم تحويلها بواسطة جزيء إنزيم واحد في الثانية عدد الدورات، أو النشاط المولي (يتم التعبير عن النشاط التحفيزي المولي في المحفزات لكل 1 جم مول من الإنزيم). على سبيل المثال، يستطيع جزيء واحد من كاتلاز كريات الدم الحمراء تحطيم 1 من بين 44000 جزيء من بيروكسيد الهيدروجين 1 .

التوطين داخل الخلايا للإنزيمات

إن مسألة توطين الإنزيمات في التكوينات الهيكلية للخلية (النواة، الميتوكوندريا، الليزوزومات، إلخ) أمر في غاية الأهمية، خاصة في علم الإنزيمات التحضيرية، عندما يُكلف الباحث بعزل وعزل الإنزيم في شكله النقي. من السهل نسبيًا اكتشاف توطين الإنزيم باستخدام الكيمياء الخلوية والنسيجية. للقيام بذلك، يتم تحضين أجزاء رقيقة من العضو باستخدام ركائز مناسبة، وبعد الحضانة، يتم الكشف عن توطين منتج التفاعل عن طريق إضافة كواشف مناسبة لتطوير لون معين.

في علم الإنزيمات التحضيري، يتم استخدام طريقة الطرد المركزي التفاضلي لمتجانسات الأنسجة في كثير من الأحيان. للقيام بذلك، يتم أولاً تدمير البنية الخلوية باستخدام أداة تفكك مناسبة ويتم إخضاع الكتلة شبه المتجانسة (المتجانسة) الناتجة للطرد المركزي التفاضلي عند درجة حرارة 0 - 4 درجات مئوية. يظهر الشكل 1 رسمًا تقريبيًا للطرد المركزي التفاضلي للمتجانسات في أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة. 4.23 "عادة، تتم دراسة توزيع الإنزيمات في أجزاء فردية متتالية معزولة عن طريق الطرد المركزي الجزئي للمتجانسات، ولا سيما في الجزء النووي، الذي يتم الحصول عليه بسرعة طرد مركزي منخفضة، في جزء الميتوكوندريا، الذي يتم ترسيبه بسرعة طرد مركزي متوسطة ، في جزء الميكروسوم (أو الريبوسوم))، والذي يتطلب الطرد المركزي عالي السرعة لعزله، وأخيرًا إلى المادة الطافية الصافية المتبقية، وهو الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم. تجدر الإشارة إلى أن جزء الميتوكوندريا ليس متجانسًا، لأنه يمكن عزل منها جزيئات تعرف باسم الليزوزومات، والتي يحتل حجمها مكانا وسطا بين أحجام الميتوكوندريا والميكروسومات.وبالمقابل، فإن الجزء الميكروسومي هو أيضا غير متجانس، لأنه ينشأ بشكل رئيسي من عناصر الشبكة الإندوبلازمية ذات البنية غير المتجانسة .

وباستخدام طريقة تجزئة الطرد المركزي، تبين أن الجزء النووي من الكبد والكليتين يحتوي على عدد قليل من الإنزيمات، على الرغم من أنه من المعروف أن بعض البروتينات يتم تصنيعها في النواة. الموقع الرئيسي لتخليق البروتين، كما تم إثباته الآن، هو جزء الريبوسوم من السيتوبلازم. لقد ثبت أيضًا أن الإنزيمات المحللة للجلوكوز تتركز في الغالب في الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم، في حين أن إنزيمات السيتوكروم أوكسيديز ودورة كريبس تتركز في جزء الميتوكوندريا. ترتبط الإنزيمات التي تحفز الفسفرة التأكسدية وتحلل الأحماض الدهنية أيضًا بالميتوكوندريا. على العكس من ذلك، فإن الإنزيمات التي تحفز التخليق الحيوي للأحماض الدهنية موجودة في الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم.

لعزل وعزل الإنزيمات من الكائنات البيولوجية في حالة نقية (متجانسة)، يتم استخدام ترسانة كاملة من طرق عزل البروتينات في شكل فردي، والتي تمت مناقشتها بالتفصيل أعلاه (انظر الفصل 1).

تصنيف وتسمية الانزيم

تم تطوير التصنيف والتسميات الحديثة للإنزيمات من قبل لجنة الإنزيمات التابعة للاتحاد الكيميائي الحيوي الدولي وتمت الموافقة عليها في المؤتمر الدولي الخامس للكيمياء الحيوية في عام 1961 في موسكو 2 .

تم تحديد الحاجة إلى تسميات منهجية في المقام الأول من خلال الزيادة السريعة في عدد الإنزيمات المكتشفة حديثًا كل عام، والتي قام الباحثون المختلفون بتعيين أسماء لها حسب تقديرهم. علاوة على ذلك، تم أحيانًا استخدام اسمين أو أكثر لنفس الإنزيم، مما تسبب في حدوث ارتباك في التسمية. بعض أسماء الإنزيمات لا تعكس نوع التفاعل المحفز على الإطلاق.

حتى عام 1961، لم يكن هناك تصنيف موحد للإنزيمات. تكمن الصعوبات في حقيقة أن الباحثين المختلفين اتخذوا مبادئ مختلفة كأساس لتصنيف الإنزيمات. نظرت اللجنة في ثلاثة مبادئ يمكن أن تكون بمثابة الأساس لتصنيف الإنزيمات وتعيينها. المبدأ الأول هو الطبيعة الكيميائية للإنزيم، أي ينتمي إلى البروتينات الفلافوبروتينية، وبروتينات فوسفات البيريدوكسال، والبروتينات الدموية، والبروتينات المعدنية، وما إلى ذلك. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون هذا المبدأ بمثابة أساس عام للتصنيف، لأنه بالنسبة لعدد صغير فقط من الإنزيمات المجموعات الاصطناعية المتاحة معروفة التحديد والتعريف المباشر. المبدأ الثاني هو الطبيعة الكيميائية للركيزة التي يعمل عليها الإنزيم؛ وفقًا لهذا المبدأ، من الصعب تصنيف الإنزيم، نظرًا لأن المركبات المختلفة ضمن فئة معينة من المواد (البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية) وعدد لا يحصى من المنتجات الأيضية الوسيطة يمكن أن تكون بمثابة ركائز. يعتمد التصنيف المقبول على المبدأ الثالث - نوع التفاعل المحفز الخاص بعمل أي إنزيم؛ فمن المنطقي استخدام هذا المبدأ كأساس لتصنيف وتسمية الإنزيمات.

وبالتالي، فإن نوع التفاعل الكيميائي المحفز، بالإضافة إلى اسم الركيزة (الركائز)، يعمل كأساس للتسمية المنهجية للإنزيمات. وفقا لهذا التصنيف، يتم تقسيم الإنزيمات إلى ستة فئات رئيسية: 1) الأكسدة. 2) التحويلات. 3) الهيدرولاز. 4) الليز. 5) الايزوميرات. 6) الأربطة (synthetases).

مختزلات الأكسدة. لتشتمل فئة الأكسدة المؤكسدة على إنزيمات تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تكمن وراء الأكسدة البيولوجية. أسماؤها النظامية هي في شكل "المانح: متقبل الأكسيدو المختزل"، على سبيل المثال اللاكتات: NAD "1" مؤكسد للـ LDH.

تتميز إنزيمات الأكسدة الرئيسية التالية: إنزيمات هيدروجيناز الهوائية أو إنزيمات الأكسدة، التي تحفز نقل البروتونات (الإلكترونات) مباشرة إلى الأكسجين، وإنزيمات هيدروجيناز اللاهوائية، التي تسرع نقل البروتونات (الإلكترونات) إلى ركيزة وسيطة، ولكن ليس إلى الأكسجين، والسيتوكرومات، التي تحفيز نقل الإلكترونات فقط. تشتمل هذه الفئة أيضًا على إنزيمات الكاتلاز والبيروكسيداز المحتوية على الهيم، والتي تحفز التفاعلات التي تتضمن بيروكسيد الهيدروجين.

ترانسفيريز.تشتمل فئة الترانسفيراز على إنزيمات تحفز تفاعلات النقل بين الجزيئات للذرات المختلفة ومجموعات الذرات والجذور. يتم تجميع أسمائهم في النموذج: "المانح: المجموعة المنقولة - ترانسفيراز".

هناك إنزيمات نقل تحفز نقل بقايا الكربون الواحد، الأسيل، الجليكوسيل، الألدهيد أو الكيتون، بقايا النيوكليوتيدات، المجموعات النيتروجينية، بقايا حمض الفوسفوريك والكبريتيك، إلخ. على سبيل المثال: ناقلات الميثيل والفورميل، ناقلات الأسيتيل، ناقلات الأمين، ناقلات الفوسفوت، إلخ.

هيدرولاز. فيتشتمل فئة الهيدروليزات على مجموعة كبيرة من الإنزيمات التي تحفز انقسام الروابط الجزيئية للمواد العضوية بمشاركة جزيء الماء. يتم تجميع أسمائهم في النموذج: "الركيزة - هيدرولاز". وتشمل هذه: الاستريزات - الإنزيمات التي تحفز تفاعلات التحلل المائي وتخليق الاسترات؛ إنزيمات الجليكوسيداز، التي تسرع تكسير الروابط الجليكوسيدية؛ الفوسفات وهيدرولاز الببتيد، التي تحفز التحلل المائي للروابط الفوسفونهيدريد والروابط الببتيدية؛ الأوساط، التي تسرع تكسير الحمض. - روابط أنهيدريد بخلاف الروابط الببتيدية، إلخ.

لياز.تشتمل فئة اللياز على إنزيمات تحفز انقسام روابط CO وC-C وCN وغيرها، بالإضافة إلى تفاعلات عكسية لإزالة مجموعات مختلفة

من ركائز غير مائيا. ردود الفعل هذه مصحوبة بالتكوين"!

الرابطة المزدوجة أو عن طريق إضافة مجموعات إلى موقع الرابطة المزدوجة. يتم تعيين الانزيمات*!

يشار إليها بالمصطلح: "الركيزة-لياز". على سبيل المثال، فومارات هيدراتاز (نظامي

الاسم الروسي: L-malate hydrolyase) يحفز الانقسام العكسي للجزيئات؛

الماء من حمض الماليك لتكوين حمض الفوماريك. لنفس المجموعة"

يشمل ديكاربوكسيلاز (كربوكسي-لياز)، وميدين-لياز، وما إلى ذلك.

إيزوميراز. تشتمل فئة الأيزوميرات على إنزيمات تحفز مختلفًا

أنواع ردود الفعل الأيزومرية. يتم تجميع اسمها المنهجي مع الأخذ بعين الاعتبار

نوع التفاعل: "الركيزة - إيزوميراز رابطة الدول المستقلة العابرة". إذا كانت الأيزومرية تنطوي على نقل المجموعة داخل الجزيئات، فإن الإنزيم يسمى موتاز.

تشتمل فئة الأيزوميرازات على إنزيمات السباق والإبيميراز التي تعمل على الأحماض الأمينية والهيدروكسي، والكربوهيدرات ومشتقاتها، وإنزيمات الأكسدة المؤكسدة داخل الجزيئات التي تحفز التحويل البيني للألدوز والكيتوز، والنقل داخل الجزيئات التي تنقل الأسيل والفوسفوريل ومجموعات أخرى، إلخ.

رموش (synthetases). تشتمل فئة الأربطة على إنزيمات تحفز تخليق المواد العضوية من جزيئين أوليين باستخدام طاقة تحلل ATP (أو غيره من نوكليوسيد ثلاثي الفوسفات). اسمها النظامي هو في الشكل: "X: Y ligase"، حيث يشير X وY إلى المواد الأولية. مثال على ذلك هو L- الغلوتامات: ليجاز الأمونيا (سينثيتاز الجلوتامين)، والذي يتم من خلاله تصنيع الجلوتامين من حمض الجلوتاميك والأمونيا في وجود ATP.

قائمة الانزيمات

واستنادًا إلى النظام المطور، والذي يعمل كأساس لكل من تصنيف وترقيم (فهرسة) الإنزيمات، أعدت اللجنة الدولية أيضًا تصنيف الإنزيمات (EC) بما في ذلك قائمة الإنزيمات، والتي تتكون في البداية من حوالي 900 إنزيم بحلول عام 1961. تتضمن قائمة الإنزيمات (انظر تسمية الإنزيمات، 1979) بالفعل 2142 إنزيمًا فرديًا؛ وحتى الآن، تم تحديد المزيد. في القائمة الخاصة بكل إنزيم، بالإضافة إلى الرقم (الكود)، يتم تقديم الاسم المنهجي (العقلاني)، والاسم الموصى به (العمل)، والتفاعل الكيميائي الذي يحفزه الإنزيم، بالإضافة إلى ملاحظات حول خصوصية العمل. يوصى بتعيين رقم لكل إنزيم باستخدام رمز مكون من أربعة أرقام.

وبالتالي فإن الكود الخاص بكل إنزيم يحتوي على أربعة أرقام مفصولة بالنقاط ويتم تجميعها وفقًا للمبدأ التالي. يشير الرقم الأول إلى رقم إحدى فئات الإنزيمات الستة الرئيسية. الرقم الثاني يعني فئة فرعية تميز الأنواع الرئيسية من الركائز المشاركة في هذا النوع من التحول الكيميائي. على سبيل المثال، في الإنزيمات الناقلة، يشير الرقم الثاني إلى طبيعة المجموعة التي يتم نقلها، وفي الهيدرولاز، يشير نوع الرابطة التي يتم تحللها مائيًا، وما إلى ذلك. وتنقسم هذه الفئات الفرعية بدورها إلى مجموعات فرعية أكثر تحديدًا (فئات فرعية محددة)، مختلفة في الطبيعة الكيميائية للمركبات (المانحين أو المتقبلين) المشاركة في هذه المجموعة الفرعية من التفاعلات. يتم وضع رقم أو بالأحرى رقم الفئة الفرعية في المركز الثالث في كود الإنزيم. بالنسبة للهيدروليز، على سبيل المثال، يحدد هذا الرقم نوع الرابطة التي يتم تحللها، وبالنسبة لللياز، نوع المجموعة المغادرة، وما إلى ذلك. تحدد الأرقام الثلاثة الأولى من الكود نوع الإنزيم بدقة. أخيرًا، تتلقى جميع الإنزيمات التي تنتمي إلى فئة فرعية معينة رقمًا تسلسليًا حسب الترتيب الأبجدي، والذي يتم وضعه في المركز الرابع في الكود.

وهكذا، فإن كل إنزيم، يتميز بمجموعة ثابتة من أربعة أرقام، لديه رمز مقابل يتم بموجبه إدراجه في قائمة الإنزيمات. كمثال في الجدول. يوضح الشكل 4.5 إنزيمين من القائمة.

الجدول 4.5. شظية	من قائمة الانزيمات
	مُستَحسَن		منهجي	ملاحظات على محددة
الشفرة	(عمل)	رد فعل	اسم	العلاقات وغيرها
	اسم			التبعيات
CF 1.1.1.27	اللاكتاتيد-	لاكتات + NAD+ =	لاكتات:	أكسدة الآخرين
	روجيناز	البيروفات + ناد 2	NAD+ -أكسيدور-	أوكسيمونوكربوكسيل
			الأكتيز	الأحماض
CF 2.6.1.5	تيروزين-	L-تيروزين + 2-أوكسو-	لام تيروزين:	بروتين بيريدوك-
	com.buttransferacha	الغلوتارات = 4-هيدروكسيف-	2- أوكسوجلوتارات	سالفوسفات. فيني-
		نيلبيروفيت + L-غلو-	نقل الأمين-	اللالانين يمكن أن يعمل
		تامات	خلف	للتصرف بدلا من
				روزينا

تجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن التصنيف الدولي للإنزيمات لا يمكن اعتباره مثاليًا تمامًا، لأنه في بعض النواحي لا يتوافق مع تصنيف التفاعلات الكيميائية المقبول عمومًا في الكيمياء العضوية، على الرغم من حقيقة أن الإنزيمات تحفز نفس التفاعلات بشكل أساسي.

مفهوم نشاط الانزيم

في الممارسة البيوكيميائية اليومية، لا يتم تقييم كمية الإنزيم عمليا، ولكن نشاطه فقط. النشاط هو مفهوم أوسع من الكمية. إنه يعني، أولاً وقبل كل شيء، نتيجة التفاعل، أي فقدان الركيزة أو تراكم المنتج. وبطبيعة الحال، لا يمكن للمرء أن يتجاهل الوقت الذي عمل فيه الإنزيم وعدد جزيئات الإنزيم. ولكن بما أنه من المستحيل عادةً حساب عدد جزيئات الإنزيم، يتم استخدام كمية المادة البيولوجية التي تحتوي على الإنزيم (الحجم أو الكتلة).

وبالتالي، عند تحديد نشاط الإنزيم، يجب أن تؤخذ في الاعتبار ثلاثة متغيرات في وقت واحد:

• كتلة المنتج الناتج أو الركيزة المختفية؛
• الوقت المستغرق في رد الفعل؛
• كمية الإنزيم، ولكن في الواقع كتلة أو حجم المادة البيولوجية التي تحتوي على الإنزيم.

لفهم العلاقات بين هذه العوامل، يمكن أن يكون المثال الواضح والبسيط هو تشييد مبنيين. دعونا نساوي المباني بمنتج التفاعل، والعمال عبارة عن إنزيمات، وندع الفريق يتوافق مع حجم المادة البيولوجية. لذلك، مشاكل من الصف الثالث:

1. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد، وعمل فريق من 5 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟
2. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 3 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر من 12 طابقا. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟
3. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 5 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. استغرق بناء المبنى الأول 20 يومًا، وتم بناء المبنى الثاني في 10 أيام. أين يكون نشاط العمال أعلى؟

أساسيات القياس الكمي لنشاط الإنزيم

1. يتم التعبير عن نشاط الإنزيم بمعدل تراكم المنتج أو معدل فقدان الركيزة من حيث كمية المادة التي تحتوي على الإنزيم.

في الممارسة العملية يستخدمون عادة:

• وحدات كمية المادة - المول (ومشتقاته مليمول، ميكرومول)، غرام (كجم، ملغ)،
• وحدات الوقت - دقيقة، ساعة، ثانية،
• وحدات الكتلة أو الحجم - جرام (كجم، ملغ)، لتر (مل).

يتم أيضًا استخدام مشتقات أخرى بشكل نشط - الكاتال (mol/s)، ووحدة النشاط الدولية (IU، Unit) تتوافق مع μmol/min.

وبالتالي، يمكن التعبير عن نشاط الإنزيم، على سبيل المثال، بـ mmol/s×l، g/h×l، IU/l، cat/ml، إلخ.

على سبيل المثال، من المعروف

2. إنشاء ظروف قياسية بحيث يمكن مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها في مختبرات مختلفة - الرقم الهيدروجيني الأمثل ودرجة الحرارة الثابتة، على سبيل المثال، 25 درجة مئوية أو 37 درجة مئوية، مع مراقبة وقت حضانة الركيزة مع الإنزيم.

النشاط الأنزيمي للكائنات الحية الدقيقة غني ومتنوع. باستخدامه، لا يمكنك تحديد نوع الميكروب ونوعه فحسب، بل يمكنك أيضًا تحديد متغيراته (ما يسمى بالمتغيرات الحيوية). دعونا ننظر في الخصائص الأنزيمية الرئيسية وتحديدها النوعي.

تتم دراسة انهيار الكربوهيدرات (نشاط السكاروليتيك)، أي القدرة على تحطيم السكريات والكحوليات المتعددة الهيدرات مع تكوين حمض أو حمض وغاز، على وسائط Hiss، التي تحتوي على واحد أو آخر من الكربوهيدرات والمؤشر. تحت تأثير الحمض المتكون أثناء تحلل الكربوهيدرات، يغير المؤشر لون الوسط. ولذلك، تسمى هذه البيئات "السلسلة المتنوعة". تنمو الميكروبات التي لا تخمر كربوهيدرات معينة في الوسط دون تغييره. يتم تحديد وجود الغاز من خلال تكوين فقاعات في الوسط الذي يحتوي على أجار أو من خلال تراكمه في "الطفو" على الوسط السائل. "الطفو" عبارة عن أنبوب زجاجي ضيق ذو نهاية محكمة الغلق متجهة للأعلى، ويتم وضعه في أنبوب اختبار مع وسط قبل التعقيم.

بالإضافة إلى ذلك، تمت دراسة نشاط تحلل السكر على أوساط Endo وEMS وPloskirev. الكائنات الحية الدقيقة، التي تخمر سكر الحليب (اللاكتوز) الموجود في هذه الوسائط إلى حمض، تشكل مستعمرات ملونة - يغير الحمض لون المؤشر الموجود في الوسائط. مستعمرات الميكروبات التي لا تخمر اللاكتوز تكون عديمة اللون.

يتخثر الحليب بسبب نمو الميكروبات التي تخمر اللاكتوز.

عندما تنمو الكائنات الحية الدقيقة التي تنتج الأميليز على الوسائط التي تحتوي على النشا القابل للذوبان، يتم تكسير النشا. يتعرفون على ذلك عن طريق إضافة بضع قطرات من محلول لوغول إلى المزرعة - لا يتغير لون الوسط. النشا غير المهضوم يعطي اللون الأزرق مع هذا المحلول.

تتم دراسة خصائص التحلل البروتيني (أي القدرة على تحطيم البروتينات والبيبتيدات وما إلى ذلك) على الوسائط التي تحتوي على الجيلاتين والحليب ومصل اللبن والببتون. عندما تنمو الميكروبات التي تخمر الجيلاتين على وسط الجيلاتين، يسيل الوسط. تختلف طبيعة التسييل الناجم عن الميكروبات المختلفة. تتسبب الميكروبات التي تحطم الكازين (بروتين الحليب) في تحلل الحليب - وتأخذ شكل مصل اللبن. عندما يتم تكسير الببتونات، يمكن إطلاق الإندول وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا. يتم تحديد تشكيلها باستخدام أوراق المؤشر. يتم تشريب ورق الترشيح مسبقًا بمحاليل معينة، وتجفيفه، وتقطيعه إلى شرائح ضيقة يبلغ طولها 5-6 سم، وبعد زرع الثقافة على MPB، يتم وضعها تحت سدادة بينها وبين جدار أنبوب الاختبار. بعد الحضانة في منظم الحرارة، يتم أخذ النتيجة بعين الاعتبار. تتسبب الأمونيا في تحول ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق؛ عندما يتم إطلاق كبريتيد الهيدروجين على قطعة من الورق، مبللة بمحلول 20٪ من خلات الرصاص وبيكربونات الصوديوم، يتم تشكيل كبريتات الرصاص - تتحول الورقة إلى اللون الأسود؛ يسبب الإندول احمرار قطعة الورق المنقوعة في محلول حمض الأكساليك.

بالإضافة إلى هذه الوسائط، يتم تحديد قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تحطيم الركائز المغذية المختلفة باستخدام أقراص ورقية مشربة بكواشف معينة (أنظمة المؤشر الورقية "SIB"). يتم إنزال هذه الأقراص في أنابيب اختبار مع المزرعة التي تتم دراستها وبعد 3 ساعات من الحضانة في منظم حرارة عند 37 درجة مئوية، يتم الحكم على تحلل الكربوهيدرات والأحماض الأمينية والبروتينات وما إلى ذلك من خلال التغير في لون الأقراص.

تتم دراسة خصائص الانحلالي (القدرة على تدمير خلايا الدم الحمراء) في أوساط الدم. في هذه الحالة، تصبح الوسائط السائلة شفافة، وفي الوسائط الكثيفة تظهر منطقة شفافة حول المستعمرة. عندما يتكون الميثيموجلوبين، يتحول الوسط إلى اللون الأخضر.

الحفاظ على الثقافات

يتم تخزين الثقافات (السلالات) المعزولة والمدروسة ذات القيمة للعلوم أو الإنتاج في متاحف الثقافات الحية. يقع متحف عموم الاتحاد في معهد أبحاث الدولة لتوحيد ومراقبة المستحضرات البيولوجية الطبية الذي سمي باسمه. L. A. Tarasevich (GISK).

الغرض من التخزين هو الحفاظ على حيوية الكائنات الحية الدقيقة ومنع تقلبها. للقيام بذلك، من الضروري إضعاف أو إيقاف التبادل في الخلية الميكروبية.

إحدى الطرق الأكثر تقدمًا للحفاظ على الثقافات على المدى الطويل هي التجفيف بالتجميد - حيث يسمح لك التجفيف في الفراغ من الحالة المجمدة بإنشاء حالة من الرسوم المتحركة المعلقة. يتم التجفيف في أجهزة خاصة. تخزين الثقافات في أمبولات مختومة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، ويفضل عند -30-70 درجة مئوية.

استعادة المحاصيل المجففة.

قم بتسخين طرف الأمبولة بقوة في لهب الموقد ولمسها بقطعة قطن مبللة قليلاً بالماء البارد حتى تتشكل شقوق صغيرة على الزجاج يتسرب من خلالها الهواء ببطء إلى الأمبولة. في الوقت نفسه، يمر الهواء عبر الحواف الساخنة للشقوق، ويتم تعقيمه.

لا تنس أن هناك فراغًا في الأمبولة المختومة. إذا دخل الهواء إلى الأمبولة على الفور من خلال فتحة كبيرة، فقد يتم رش وإخراج الثقافة الموجودة في الأمبولة.

للسماح للهواء بالدخول، قم بكسر الجزء العلوي من الأمبولة بسرعة باستخدام الملقط وقم بإزالته. احرق الحفرة برفق وأضف مذيبًا (مرق أو محلول متساوي التوتر) إلى الأمبولة باستخدام ماصة أو حقنة معقمة من باستور. امزج محتويات الأمبولة وقم بتطعيمها على الوسط. قد يتباطأ نمو المحاصيل المستعادة في المزارع الأولى.

ومن الممكن أيضًا حفظ المحاصيل لفترة طويلة في النيتروجين السائل (-196 درجة مئوية) في أجهزة خاصة.

طرق الحفاظ على الثقافات على المدى القصير هي كما يلي: 1) الزراعة الفرعية (إعادة البذر الدوري على الوسائط الطازجة) على فترات زمنية اعتمادًا على خصائص الكائنات الحية الدقيقة والوسط وظروف الزراعة. بين الثقافات الفرعية، يتم تخزين الثقافات عند 4 درجات مئوية؛ 2) الحفظ تحت طبقة من الزيت. تتم زراعة المزرعة في أجار في عمود بارتفاع 5-6 سم، مملوء بالفازلين المعقم (طبقة زيت حوالي 2 سم) ويتم تخزينه عموديًا في الثلاجة. يختلف العمر الافتراضي للكائنات الحية الدقيقة المختلفة، لذلك يتم زرع الثقافة بشكل دوري من أنابيب الاختبار للتحقق من صلاحيتها؛ 3) التخزين عند -20-70 درجة مئوية؛ 4) التخزين في أنابيب مختومة. إذا لزم الأمر، يتم زرع المواد المخزنة على وسائل الإعلام الجديدة.

الفصل 8. فاجيس

Phages هي فيروسات البكتيريا وعدد من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى. في ظل ظروف معينة، فإنها تسبب تحلل (انحلال) مضيفيها. يحدث عمل العاثيات في الطبيعة ويستخدم في الممارسة العملية.

الشكل 42: العاثيات

تاريخ اكتشاف ودراسة العاثيات. في عام 1898، أظهر إن إف جماليا أن رشاحة عصيات الجمرة الخبيثة تسبب تحلل مزارع جديدة من هذه الكائنات الحية الدقيقة. وفي عام 1915، اكتشف ف. تورت أن المستعمرات البيضاء المعتمة من المكورات العنقودية أصبحت شفافة واختفت وأن العامل الذي يحلل المكورات العنقودية يمر عبر المرشحات البكتيرية. الحفاظ على القدرة على إذابة الثقافات الطازجة للكائنات الحية الدقيقة. لقد تم وصف ظاهرة تحلل الكائنات الحية الدقيقة، لكن طبيعتها لم تتم دراستها. ولهذا السبب يعود شرف اكتشاف العاثيات إلى العالم الكندي دي هيريل.

قام ديريل (1917) بدراسة مرشحات البراز، التي كان يأخذها يوميًا من مريض مصاب بالدوسنتاريا ويدخلها في أنابيب الاختبار مع مزرعة ملقحة حديثًا للعامل المسبب لهذا المرض. وبعد الحضانة في منظم الحرارة، نمت المزرعة. ولكن وفي أحد الأيام لم تنمو بل تحللت، وتزامن ذلك مع بداية شفاء المريضة.

أظهر ديريل أن قدرة البراز على التحلل تزداد مع المرور المتتالي على المزارع البكتيرية الطازجة، ومن هنا استنتج العالم أنها تذوب بواسطة عامل حي يمر عبر المرشحات البكتيرية، أي الفيروس. مقبول عند جمهور العلماء.

أطلق ديريل على الفيروس المكتشف اسم البكتيريا - آكلة البكتيريا (من الكلمة اليونانية phagos - الملتهمة)، والظاهرة - البكتيريا.

ومع اكتشاف المجهر الإلكتروني، تم التأكد من الطبيعة الجسيمية للعاثية ودراسة مورفولوجيتها.

جذب اكتشاف ديريل انتباه الأطباء الذين استخدموا العاثيات لعلاج عدد من الأمراض المعدية والوقاية منها. حاليًا، تُستخدم العاثيات على نطاق واسع في الممارسة الطبية وفي الأبحاث البيولوجية المختلفة. علماء البكتيريا، وعلماء الفيروسات، وعلماء الكيمياء الحيوية، وعلماء الوراثة، وعلماء الفيزياء الحيوية، وعلماء الأحياء الجزيئية ، ويدرس علماء الأورام التجريبي العاثيات، والمتخصصون في الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية، وما إلى ذلك. وتستمر دراسة العاثيات كواحدة من أكثر فصول علم الأحياء إثارة للاهتمام.

خصائص العاثيات

مورفولوجيا العاثيات. تتكون معظم العاثيات من رأس وذيل، لذلك يتم مقارنتها بالضفادع الصغيرة أو الحيوانات المنوية. أكثر T-phages التي تمت دراستها هي الإشريكية القولونية). عمليتهم عبارة عن أسطوانة مجوفة (قضيب) مغطاة بغمد وتنتهي بصفيحة قاعدية بها أشواك ولييفات. يختلف حجم العاثيات وشكل وحجم الرأس وطول العملية وبنيتها باختلاف العاثيات. على سبيل المثال، هناك العاثيات ذات العملية الطويلة، والتي لا ينكمش غلافها، والعاثيات ذات العملية القصيرة، بدون عملية، والعاثيات الخيطية

التركيب الكيميائي للفاجيس. مثل جميع الفيروسات، تتكون العاثيات من نوع واحد من الحمض النووي (عاثيات الحمض النووي أكثر شيوعًا) والبروتين. يوجد جزيء الحمض النووي، الملتوي في شكل حلزون، في رأس العاثيات. إن غلاف العاثي (القفيصة) والملحق ذو طبيعة بروتينية. تحتوي النهاية الحرة للعملية على إنزيم تحللي، عادة الليزوزيم أو الهيالورونيداز.

تفاعل العاثيات مع خلية حساسةيمر بمراحل متتالية. تستغرق الدورة بأكملها البكتيريا العاثيات في أنظمة مختلفة من عدة دقائق إلى 1-2 ساعة، دعونا نحلل تسلسل هذه العملية باستخدام مثال العاثيات T-even الخاصة بالإشريكية القولونية.

المرحلة الأولى - يتم تنفيذ امتصاص جزيئات العاثيات على مستقبلات سطح الخلية باستخدام خيوط عملية الذيل. يمكن امتصاص مئات العاثيات في خلية واحدة (واحدة تكفي لتحلل الخلية). الامتزاز بالعاثية محدد.

المرحلة الثانية - يحدث اختراق (حقن) الحمض النووي للعاثية داخل الخلايا بشكل مختلف بالنسبة للعاثيات المختلفة. في E. coli T-phages، تكون أشواك الصفيحة القاعدية على اتصال بجدار الخلية. العصا "تخترق" جدار الخلية. إن الإنزيم الموجود في هذه العملية، وهو الليزوزيم في أغلب الأحيان، يدمر الغشاء السيتوبلازمي. في هذه الحالة، ينقبض غمد العملية، ويتم "حقن" الحمض النووي العاثي في ​​الخلية عبر القناة القضيبية. وتبقى القشرة البروتينية الفارغة للعاثية ("الظل") في الخارج.

المرحلة الثالثة - تكاثر بروتين العاثيات والحمض النووي داخل الخلية.

المرحلة الرابعة - تجميع وتشكيل جزيئات العاثيات الناضجة.

الشكل 43: هيكل العاثية.

1 - الرأس؛ 2 - الحمض النووي؛ 3 - قضيب؛ 4 - الغطاء؛ 5 - الصفيحة القاعدية. 6- المسامير؛ 7- ألياف الذيل.

الشكل 44 مورفولوجيا العاثيات.

1- فجوات ذات رأس وعملية وغمد مقلص؛ 2-الرأس والعملية، دون انقباض؛ 3 - الرأس والعملية القصيرة؛ 4 - العاثيات اللامعة؛ 5-العاثيات الخيطية.

المرحلة الخامسة – تحلل الخلايا وإطلاق جزيئات العاثيات الناضجة منها. عادةً، يتمزق جدار الخلية ويتم إطلاق عدة مئات من العاثيات الجديدة في البيئة، وتكون قادرة على إصابة الخلايا الجديدة. ويسمى هذا التحلل بالتحلل من الداخل.

وعلى النقيض من التحلل من الداخل، يحدث التحلل من الخارج عندما يتم امتصاص عدد كبير جدًا من العاثيات على الخلية مرة واحدة. تقوم بعمل ثقوب عديدة في جدار الخلية تتدفق من خلالها محتويات الخلية. وبالتالي، أثناء التحلل من الخارج، لا تتضاعف العاثيات ولا يزيد عدد جزيئاتها.

بناءً على طبيعة تأثيرها على الكائنات الحية الدقيقة، يتم التمييز بين العاثيات الخبيثة والمعتدلة.

تسبب العاثيات الخبيثة تحلل الخلية المصابة مع إطلاق عدد كبير من جزيئات العاثيات القادرة على إصابة خلايا جديدة في البيئة. في هذه الحالة، يتم إفساد ثقافة الكائنات الحية الدقيقة. يصبح الوسط السائل شفافًا - يحدث تكوين البلعمة - وهو وسط يوجد فيه عدد كبير من العاثيات. مع تطور العاثيات الخبيثة في البكتيريا التي تنمو على وسط كثيف، تتشكل إما مناطق شفافة من التحلل المستمر، أو تنمو تكوينات شفافة فردية - مستعمرات العاثيات. يطلق عليهم المستعمرات السلبية (اللويحات). تختلف مستعمرات العاثيات المختلفة في الحجم والبنية.

العاثيات المعتدلة لا تتحلل جميع الخلايا في المجتمع. تدخل العاثيات في تكافل مع بعضها: يتم دمج الحمض النووي للعاثية (جينومها) في كروموسوم الخلية ويسمى بالعاثية. يتكون كروموسوم واحد. الخلية البكتيرية لا تموت. يمكن أن ينتقل النبي الذي أصبح جزءًا من جينوم الخلية إلى عدد غير محدود من المتحدرين، أي إلى خلايا جديدة أثناء تكاثرها. تسمى ظاهرة تعايش الخلية الميكروبية مع العاثيات المعتدلة (العاثية) lysogeny، وتسمى الثقافة التي يوجد فيها العاثيات lysogeny. يعكس هذا الاسم قدرة النبي على مغادرة كروموسوم الخلية تلقائيًا، والانتقال إلى السيتوبلازم، والتحول إلى عاثية ضارة. تموت تلك الخلايا في المزرعة التي تكونت فيها العاثيات الخبيثة (ليز)، أما الباقي فيحتفظ بقدرته على التحلل.

مخطط المراحل الرئيسية للتفاعل بين العاثيات والخلية البكتيرية.

1 – إدخال الحمض النووي العاثي إلى الكاتب؛ 2- صغار، تربية

العاثيات. 3 - العاثيات الناضجة. 4- عزل العاثيات .

لا تختلف مزارع اللايسوجين في خصائصها الأساسية عن الثقافات الأصلية، ولكنها مقاومة لإعادة الإصابة بالعاثية التي تحمل الاسم نفسه. عندما تتعرض مزرعة اللايسوجين للإشعاع المخترق (جرعات معينة والتعرض للأشعة السينية والأشعة الكونية)، وبعض المواد الكيميائية وعدد من العوامل الأخرى، فإن إنتاج العاثيات الخبيثة وتحللها للخلايا المزروعة يزداد بشكل ملحوظ.

يمكن أن تكون العاثيات المعتدلة ضارة بالإنتاج الميكروبيولوجي. على سبيل المثال، إذا تبين أن السلالات المنتجة للقاحات والمضادات الحيوية والمواد البيولوجية الأخرى مسببة للتحلل، فهناك خطر من أن تصبح العاثيات المعتدلة خبيثة، مما يستلزم تحلل سلالة الإنتاج.

تعد العاثيات المعتدلة عاملاً قويًا في تنوع الكائنات الحية الدقيقة. يمكن للنبي أن يغير بعض خصائص الثقافة الميكروبية، على سبيل المثال، مما يجعله قادرًا على إنتاج السموم، وهو ما يتم ملاحظته بين عصيات الخناق، العامل المسبب للحمى القرمزية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، عن طريق التحول إلى شكل خبيث وتحلل الخلية ، يمكن للعاثية التقاط جزء من كروموسوم الخلية المضيفة ونقل هذا الجزء من الكروموسوم إلى خلية أخرى، حيث ستتحول العاثيات مرة أخرى إلى نبيء، وستتلقى الخلية خصائص جديدة.

توزيع العاثيات في الطبيعة موجود في كل مكان. توجد العاثيات في أماكن وجود الكائنات الحية الدقيقة الحساسة لها: في الماء، والتربة، ومياه الصرف الصحي، وإفرازات الإنسان والحيوان، وما إلى ذلك. جميع البكتيريا المعروفة تقريبًا هي مضيفات للعاثيات الخاصة بها.

مقاومة العاثيات للعوامل الفيزيائية والكيميائية أعلى من مقاومة الأشكال الخضرية لمضيفيها. يمكن للعاثيات أن تتحمل التسخين حتى 75 درجة مئوية، والتجفيف لفترة طويلة، ودرجة الحموضة من 2.0 إلى 8.5. فهي ليست حساسة للمضادات الحيوية والثيمول والكلوروفورم وعدد من المواد الأخرى التي تدمر البكتيريا المصاحبة لها. ولذلك تستخدم هذه المواد في عزل العاثيات وحفظها. الأحماض والمطهرات ضارة بالعاثيات.

التطبيق العملي للعاثيات

يعتمد استخدام العاثيات على خصوصيتها الصارمة وقدرتها على تدمير الخلايا الميكروبية أو الدخول في تكافل معها.

الوقاية من العاثيات وعلاجها - تعتمد الوقاية من العدوى وعلاجها بمساعدة العاثيات على حقيقة أنه عندما تواجه العاثيات مسببًا للأمراض في جسم المريض، فإنها تدمره. حاليًا، تُستخدم العاثيات على نطاق واسع في العلاج والوقاية من عدوى المكورات العنقودية والعقدية، حتى تلك المقاومة للمضادات الحيوية، وكذلك الكوليرا والطاعون وعدد من الالتهابات الأخرى، على سبيل المثال، الالتهابات التي تسببها الإشريكية القولونية والمتقلبة.

يتضمن تشخيص العاثيات ما يلي: أ) تحديد الثقافات المعزولة باستخدام العاثيات المعروفة (التشخيصية). تتوافق الثقافة مع العاثيات التي أفسدتها. على سبيل المثال، إذا كان التحلل ناجمًا عن عاثية الكوليرا، فهذه مزرعة لضمة الكوليرا. تتيح الخصوصية الصارمة لنوع العاثيات إمكانية كتابة المتغيرات داخل النوع (العاثيات). تعد كتابة العاثيات ذات أهمية كبيرة في علم الأوبئة، لأنها تسمح للشخص بتحديد مصدر العدوى وحل عدد من المشكلات الأخرى؛ ب) تحديد بالعاثية غير المعروفة باستخدام ثقافة الاختبار الميكروبي. إذا قامت العاثيات بتحليل ثقافة العامل المسبب للدوسنتاريا، فهي عاثيات الزحار؛ ج) لا تتطلب طريقة التشخيص المتسارع باستخدام تفاعل زيادة عيار العاثيات RNTF عزل ثقافة نقية من العامل الممرض. تتم إضافة مادة الاختبار (من المريض أو من الكائنات البيئية) والعاثية المؤشر، التي تم تحديد عيارها بدقة، إلى المرق.

تُستخدم العاثيات المعتدلة على نطاق واسع في حل المشكلات الأساسية في علم الأحياء. وبمساعدتهم، تمت دراسة الكود الوراثي، وتم تحقيق نجاحات كبيرة في الهندسة الوراثية، حيث يتم استخدامها لدراسة نمو الورم، كعامل في تقلب الكائنات الحية الدقيقة، وفي دراسات أخرى. نظرًا لأن الثقافات اللايسوجينية، على عكس الثقافات "الصحية"، حساسة للإشعاع، فإنها تعمل على تحديد موثوقية حماية سفن الفضاء من الأشعة الكونية: إذا كانت الحماية غير موثوقة، يتحول النبي إلى شكل خبيث ويتحلل الثقافة.

الاستعدادات فج

عند إنتاج مستحضرات العاثيات في الإنتاج، يتم استخدام سلالات مدروسة جيدًا من الكائنات الحية الدقيقة والعاثيات، والتي تزرع عادةً في المفاعلات، مما يجعل من الممكن الحصول على كميات كبيرة من العاثيات.

يتم إنتاج العاثيات في شكل سائل (أمبولات وقوارير) وأقراص وتحاميل. أقراص العاثيات المخصصة للإعطاء عن طريق الفم مغلفة بطبقة مقاومة للأحماض تحمي العاثيات من عمل حمض الهيدروكلوريك في عصير المعدة.

تخضع جميع مستحضرات العاثيات للرقابة الإلزامية لغياب النباتات الأجنبية وعدم الضرر والنشاط (العيار)، والتي يتم إجراؤها في منشأة الإنتاج. يتم إجراء المراقبة الانتقائية في معهد أبحاث الدولة لتوحيد ومراقبة المستحضرات البيولوجية الطبية الذي سمي باسمه. لوس أنجلوس تاراسيفيتش. والعاثية التي تم إصدارها مزودة بملصق يشير إلى: المؤسسة التي تنتجها، واسم العاثي، والسلسلة، ورقم التحكم، وتاريخ انتهاء الصلاحية. يتم تزويد كل حزمة بتعليمات لاستخدام وتخزين العاثيات.

الإنزيمات هي محفزات للتفاعلات الكيميائية ذات الطبيعة البروتينية، وتتميز بعمل محدد فيما يتعلق بتحفيز بعض التفاعلات الكيميائية. إنها نتاج التخليق الحيوي لجميع الكائنات الحية في التربة: النباتات الخشبية والعشبية والطحالب والأشنات والطحالب والكائنات الحية الدقيقة والأوليات والحشرات واللافقاريات والفقاريات، ممثلة في البيئة الطبيعية بمجموعات معينة - التكاثر الحيوي.

يتم التخليق الحيوي للإنزيمات في الكائنات الحية بسبب العوامل الوراثية المسؤولة عن الانتقال الوراثي لنوع التمثيل الغذائي وتقلبه التكيفي. الإنزيمات هي جهاز العمل الذي يتم من خلاله تحقيق عمل الجينات. إنها تحفز الآلاف من التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية، والتي تشكل في نهاية المطاف عملية التمثيل الغذائي الخلوي. بفضلهم، تحدث التفاعلات الكيميائية في الجسم بسرعة عالية.

حاليًا، هناك أكثر من 900 إنزيم معروف. وهي مقسمة إلى ستة فئات رئيسية.

1. اختزالات الأوكسيجين التي تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال.

2. الإنزيمات الناقلة التي تحفز تفاعلات النقل بين الجزيئات للمجموعات والمخلفات الكيميائية المختلفة.

3. الهيدروليزات التي تحفز تفاعلات الانقسام المائي للروابط داخل الجزيئات.

4. الليازات التي تحفز تفاعلات إضافة المجموعات في الروابط المزدوجة وردود الفعل العكسية لتجريد هذه المجموعات.

5. الأيزوميرات التي تحفز تفاعلات الأيزومرات.

6. الأربطة التي تحفز التفاعلات الكيميائية مع تكوين روابط بسبب ATP (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك).

عندما تموت الكائنات الحية وتتعفن، يتم تدمير بعض إنزيماتها، ويحتفظ بعضها، الذي يدخل التربة، بنشاطه ويحفز العديد من التفاعلات الكيميائية للتربة، ويشارك في عمليات تكوين التربة وفي تكوين الخاصية النوعية للتربة - الخصوبة . في أنواع مختلفة من التربة تحت بعض الكائنات الحيوية، تم تشكيل المجمعات الأنزيمية الخاصة بها، والتي تختلف في نشاط التفاعلات التحفيزية الحيوية.

لاحظ V. F. Kuprevich و T. A. Shcherbakova (1966) أن إحدى السمات المهمة للمجمعات الأنزيمية في التربة هي انتظام عمل مجموعات الإنزيمات الموجودة، والذي يتجلى في حقيقة ضمان العمل المتزامن لعدد من الإنزيمات التي تمثل مجموعات مختلفة ; يتم استبعاد تكوين وتراكم المركبات الموجودة بكثرة في التربة. يتم ربط المركبات البسيطة المتنقلة المتراكمة الزائدة (على سبيل المثال، NH 3) مؤقتًا بطريقة أو بأخرى وإرسالها إلى دورات تبلغ ذروتها في تكوين مركبات أكثر أو أقل تعقيدًا. المجمعات الأنزيمية هي أنظمة ذاتية التنظيم متوازنة. في هذا الدور الرئيسي تلعبه الكائنات الحية الدقيقة والنباتات التي تجدد إنزيمات التربة باستمرار، لأن الكثير منها قصير العمر. يتم الحكم على عدد الإنزيمات بشكل غير مباشر من خلال نشاطها مع مرور الوقت، والذي يعتمد على الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة (الركيزة، الإنزيم) وعلى ظروف التفاعل (تركيز المكونات، الرقم الهيدروجيني، درجة الحرارة، تكوين الوسط، عمل المادة). المنشطات والمثبطات وما إلى ذلك).

يتناول هذا الفصل مشاركة إنزيمات في بعض عمليات التربة الكيميائية من فئة الهيدروليزات - نشاط الإنفرتيز واليورياز والفوسفاتيز والبروتياز ومن فئة مختزلات الأوكسي - نشاط الكاتلاز والبيروكسيديز والبوليفينولوكسيديز، والتي لها أهمية كبيرة في تحويل المواد العضوية المحتوية على النيتروجين والفوسفور والمواد الكربوهيدراتية وفي عمليات تكوين الدبال. يعد نشاط هذه الإنزيمات مؤشرا هاما على خصوبة التربة. بالإضافة إلى ذلك، سيتم وصف نشاط هذه الإنزيمات في الغابات والتربة الصالحة للزراعة بدرجات متفاوتة من الزراعة باستخدام مثال التربة الحمضية البودزوليكية والغابات الرمادية والتربة الكربونية الحمضية.

خصائص إنزيمات التربة

الانفرتيز - يحفز تفاعلات التحلل المائي للسكروز إلى كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز، ويؤثر أيضًا على الكربوهيدرات الأخرى بتكوين جزيئات الفركتوز - منتج الطاقة لحياة الكائنات الحية الدقيقة، ويحفز تفاعلات ترانسفيراز الفركتوز. أظهرت الدراسات التي أجراها العديد من المؤلفين أن نشاط الإنفرتيز أفضل من الإنزيمات الأخرى يعكس مستوى الخصوبة والنشاط البيولوجي للتربة.

يحفز اليورياز التحلل المائي لليوريا إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. فيما يتعلق باستخدام اليوريا في الممارسة الزراعية، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن نشاط اليورياز أعلى في التربة الأكثر خصوبة. ويزداد في جميع أنواع التربة خلال فترات نشاطها البيولوجي الأكبر - في يوليو - أغسطس.

الفوسفاتيز (القلوي والحمض) - يحفز التحلل المائي لعدد من مركبات الفوسفور العضوية مع تكوين أورثوفوسفات. ويرتبط نشاط الفوسفاتيز عكسيا بتزويد النباتات بالفسفور المتنقل، لذلك يمكن استخدامه كمؤشر إضافي عند تحديد الحاجة إلى الأسمدة الفوسفورية التي يمكن تطبيقها على التربة. أعلى نشاط للفوسفاتيز موجود في جذور النباتات.

البروتياز عبارة عن مجموعة من الإنزيمات التي يتم من خلالها تقسيم البروتينات إلى عديدات الببتيد والأحماض الأمينية، ثم تخضع للتحلل المائي إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون والماء. وفي هذا الصدد، تعتبر البروتياز ذات أهمية قصوى في حياة التربة، لأنها ترتبط بالتغيرات في تكوين المكونات العضوية وديناميكيات أشكال النيتروجين التي يمكن استيعابها في النباتات.

الكاتلاز - نتيجة لعمله التنشيطي، ينقسم بيروكسيد الهيدروجين، السام للكائنات الحية، إلى ماء وأكسجين حر. للغطاء النباتي تأثير كبير على نشاط الكاتلاز في التربة المعدنية. كقاعدة عامة، تتميز التربة الموجودة تحت النباتات ذات نظام الجذر القوي والاختراق العميق بنشاط الكاتلاز العالي. تكمن خصوصية نشاط الكاتلاز في أنه يتغير قليلاً في المظهر الجانبي وله علاقة عكسية مع رطوبة التربة وعلاقة مباشرة مع درجة الحرارة.

أوكسيديز البوليفينول والبيروكسيديز - يلعبان دورًا مهمًا في عمليات تكوين الدبال في التربة. يحفز بوليفينول أوكسيديز أكسدة البوليفينول إلى الكينونات في وجود الأكسجين الجوي الحر. يحفز البيروكسيديز أكسدة البوليفينول في وجود بيروكسيد الهيدروجين أو البيروكسيدات العضوية. وفي هذه الحالة يكون دورها هو تنشيط البيروكسيدات، حيث أن لها تأثير مؤكسد ضعيف على الفينولات. بعد ذلك، يمكن أن يحدث تكثيف الكينونات مع الأحماض الأمينية والببتيدات لتكوين جزيء أولي من حمض الهيوميك، والذي يمكن أن يصبح فيما بعد أكثر تعقيدًا بسبب التكثيف المتكرر (كونونوفا، 1963).

وقد لوحظ (Chunderova, 1970) أن نسبة نشاط البوليفينول أوكسيديز (S) إلى نشاط البيروكسيديز (D)، معبراً عنها بنسبة مئوية ()، ترتبط بتراكم الدبال في التربة، وبالتالي فإن هذه القيمة هي يسمى المعامل الشرطي لتراكم الدبال (K). في التربة الصالحة للزراعة والمزروعة بشكل سيئ في أودمورتيا للفترة من مايو إلى سبتمبر، كانت: في التربة السودي بودزوليك - 24٪، في التربة البودوزولية للغابات الرمادية - 26٪ وفي التربة الكربونات السودية - 29٪.

العمليات الأنزيمية في التربة

يتوافق نشاط التحفيز الحيوي للتربة بشكل كبير مع درجة تخصيبها في الكائنات الحية الدقيقة (الجدول 11)، ويعتمد على نوع التربة ويختلف على طول الآفاق الوراثية، والذي يرتبط بخصائص التغيرات في محتوى الدبال، والتفاعل، واللون الأحمر. إمكانات الثور والمؤشرات الأخرى على طول الملف الشخصي.

في تربة الغابات البكر، يتم تحديد شدة التفاعلات الأنزيمية بشكل أساسي من خلال آفاق فضلات الغابات، وفي التربة الصالحة للزراعة - من خلال الطبقات الصالحة للزراعة. في كل من بعض أنواع التربة وغيرها، جميع الآفاق الجينية الأقل نشاطًا بيولوجيًا والتي تقع تحت الأفق A أو A p لها نشاط إنزيمي منخفض، والذي يتغير قليلاً في اتجاه إيجابي مع زراعة التربة. بعد تطوير تربة الغابات للأراضي الصالحة للزراعة، يتبين أن النشاط الأنزيمي للأفق الصالح للزراعة قد انخفض بشكل حاد مقارنة بقمامة الغابات، ولكن مع زراعته فإنه يزداد وفي الأنواع المزروعة بشكل كبير يقترب أو يتجاوز مؤشرات فضلات الغابة.

11. مقارنة المحتوى الحيوي والنشاط الأنزيمي للتربة في جبال الأورال الوسطى (Pukhidskaya، Kovrigo، 1974)

رقم القسم، اسم التربة	الأفق، عمق أخذ العينات، سم		العدد الإجمالي للكائنات الحية الدقيقة، ألف لكل 1 غرام من القيمة المطلقة. جاف التربة (المتوسط ​​لعام 1962، 1964-1965)	مؤشرات نشاط الإنزيم (متوسط ​​1969-1971)
				إنفرتيز، ملجم جلوكوز لكل 1 جرام من التربة يوميًا	الفوسفاتيز، ملجم فينول فثالين لكل 100 جرام من التربة في ساعة واحدة	اليورياز، ملغ NH، لكل 1 غرام من التربة في يوم واحد	الكاتلاز، مل 0 2 لكل 1 جم من التربة في دقيقة واحدة	أوكسيديز البوليفينول		البيروكسيديز
								ملغ بوربوروغالين لكل 100 جرام تربة
3. بودزوليك سودي متوسط، طفيلي متوسط ​​(تحت الغابة)
					لم يحدد
1. لزج-متوسط-بودزوليك، متوسط-طفيلي، سيئ الزراعة
10. الغابات الرمادية podzolized الطينية الثقيلة المزروعة بشكل سيئ
2. كربونات الصوديوم، ترشح قليلاً، طفيلية خفيفة، مزروعة قليلاً

يتغير نشاط التفاعلات التحفيزية الحيوية في التربة. ويكون أدنى مستوى له في فصلي الربيع والخريف، وعادةً ما يكون أعلى مستوى في شهري يوليو وأغسطس، وهو ما يتوافق مع ديناميكيات المسار العام للعمليات البيولوجية في التربة. ومع ذلك، اعتمادًا على نوع التربة وموقعها الجغرافي، تختلف ديناميكيات العمليات الأنزيمية بشكل كبير.

أسئلة الاختبار والواجبات

1. ما هي المركبات التي تسمى الإنزيمات؟ وما إنتاجها وأهميتها للكائنات الحية؟ 2. تسمية مصادر إنزيمات التربة. ما الدور الذي تلعبه الإنزيمات الفردية في العمليات الكيميائية للتربة؟ 3. إعطاء مفهوم المعقد الإنزيمي للترب ووظيفته. 4. إعطاء وصف عام لمسار العمليات الأنزيمية في التربة العذراء والصالحة للزراعة.