فعالیت آنزیمی خاک عبارت "فعالیت آنزیم" به چه معناست؟

فعالیت آنزیمی خاکها [از لات. Fermentum - مخمر] - توانایی خاک برای نشان دادن اثر کاتالیزوری بر فرآیندهای تبدیل اگزوژن و ترکیبات آلی و معدنی خود به دلیل آنزیم های موجود در آن. هنگام مشخص کردن فعالیت آنزیمی خاک، منظور ما شاخص کل فعالیت است. فعالیت آنزیمی خاک های مختلف یکسان نیست و با ویژگی های ژنتیکی آنها و مجموعه ای از عوامل محیطی برهم کنش مرتبط است. سطح فعالیت آنزیمی خاک توسط فعالیت آنزیم های مختلف (اینورتاز، پروتئازها، اوره آز، دهیدروژنازها، کاتالاز، فسفاتازها) تعیین می شود که با مقدار بستر تجزیه شده در واحد زمان در هر 1 گرم خاک بیان می شود.

فعالیت بیوکاتالیستی خاکها به میزان غنی شدن آنها با میکروارگانیسم ها و به نوع خاک بستگی دارد. فعالیت آنزیم ها در طول افق های ژنتیکی متفاوت است که در محتوای هوموس، انواع واکنش ها، پتانسیل ردوکس و سایر شاخص های مشخصات متفاوت است.

در خاک های جنگلی بکر، شدت واکنش های آنزیمی عمدتاً توسط افق بستر جنگل و در خاک های زراعی - توسط لایه های زراعی تعیین می شود. تمام افق های ژنتیکی کمتر فعال بیولوژیکی که در زیر افق A یا Ap قرار دارند، فعالیت آنزیمی پایینی دارند. فعالیت آنها با کشت خاک کمی افزایش می یابد. پس از توسعه خاک های جنگلی برای زمین های زراعی، فعالیت آنزیمی افق زراعی تشکیل شده در مقایسه با بستر جنگل به شدت کاهش می یابد، اما با کشت افزایش می یابد و در خاک های با کشت بالا به شاخص های بستر جنگل نزدیک می شود یا از آن فراتر می رود.

فعالیت آنزیم نشان دهنده وضعیت حاصلخیزی خاک و تغییرات داخلی است که در طول استفاده کشاورزی رخ می دهد و سطح فرهنگ کشاورزی را افزایش می دهد. این تغییرات هم با دخالت خاک های بکر و جنگلی در کشت و هم با روش های مختلف استفاده از آنها تشخیص داده می شود.

در سرتاسر بلاروس، سالانه تا 0.9 تن در هکتار هوموس در خاک های قابل کشت از بین می رود. در اثر فرسایش، سالانه 0.57 تن هوموس به طور جبران ناپذیری از مزارع حذف می شود. دلایل رطوبت زدایی خاک افزایش کانی سازی مواد آلی خاک، تاخیر فرآیندهای تشکیل هوموس جدید از کانی سازی به دلیل تامین ناکافی کودهای آلی به خاک و کاهش فعالیت آنزیمی خاک است.

دگرگونی های بیوشیمیایی مواد آلی خاک در نتیجه فعالیت میکروبیولوژیکی تحت تأثیر آنزیم ها رخ می دهد. فعالیت آنزیمی میکروارگانیسم خاک

آنزیم ها نقش ویژه ای در زندگی حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها دارند. آنزیم های خاک در تجزیه بقایای گیاهی، حیوانی و میکروبی و همچنین سنتز هوموس نقش دارند. در نتیجه، مواد مغذی از ترکیبات سخت هضم به اشکال قابل دسترس برای گیاهان و میکروارگانیسم ها منتقل می شوند. آنزیم ها با فعالیت زیاد، ویژگی دقیق عمل و وابستگی زیاد به شرایط مختلف محیطی مشخص می شوند. به لطف عملکرد کاتالیزوری، آنها از وقوع سریع تعداد زیادی از واکنش های شیمیایی در بدن یا خارج از آن اطمینان می دهند.

همراه با سایر معیارها، فعالیت آنزیمی خاک می تواند به عنوان یک شاخص تشخیصی قابل اعتماد برای تعیین درجه کشت خاک عمل کند. در نتیجه تحقیق 4، ص. 91 بین فعالیت فرآیندهای میکروبیولوژیکی و آنزیمی و اجرای اقداماتی که حاصلخیزی خاک را افزایش می دهد رابطه برقرار کرد. کشت و کوددهی خاک به طور قابل توجهی شرایط اکولوژیکی را برای توسعه میکروارگانیسم ها تغییر می دهد.

در حال حاضر چندین هزار آنزیم منفرد در اشیاء بیولوژیکی کشف شده و چند صد مورد از آنها جداسازی و مطالعه شده است. مشخص است که یک سلول زنده می تواند تا 1000 آنزیم مختلف داشته باشد که هر یک از آنها یک یا آن واکنش شیمیایی را تسریع می کنند.

علاقه به استفاده از آنزیم ها نیز به این دلیل است که الزامات برای افزایش ایمنی فرآیندهای فناوری به طور مداوم در حال افزایش است. آنزیم‌ها که در همه سیستم‌های بیولوژیکی، محصول و ابزار این سیستم‌ها هستند، سنتز می‌شوند و تحت شرایط فیزیولوژیکی (PH، دما، فشار، وجود یون‌های معدنی) عمل می‌کنند و پس از آن به راحتی دفع شده و به اسیدهای آمینه تجزیه می‌شوند. هم محصولات و هم ضایعات اکثر فرآیندهای آنزیمی غیر سمی هستند و به راحتی تجزیه می شوند. علاوه بر این، در بسیاری از موارد، آنزیم های مورد استفاده در صنعت به روشی سازگار با محیط زیست تولید می شوند. آنزیم ها از کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی نه تنها به دلیل ایمنی و افزایش توانایی آنها در تجزیه زیستی، بلکه به دلیل ویژگی عمل، شرایط واکنش ملایم و کارایی بالا متمایز می شوند. کارایی و اختصاصی بودن عمل آنزیمی، دستیابی به محصولات هدف را با بازده بالا ممکن می سازد که استفاده از آنزیم ها در صنعت را از نظر اقتصادی سودآور می کند. استفاده از آنزیم ها به کاهش مصرف آب و انرژی در فرآیندهای فناوری، کاهش انتشار CO2 در جو و کاهش خطر آلودگی محیط زیست توسط محصولات جانبی چرخه های فناوری کمک می کند.

استفاده از فناوری پیشرفته کشاورزی می تواند فرآیندهای میکروبیولوژیکی نه تنها لایه های خاک زراعی، بلکه زیرکشت پذیر را در جهت مطلوبی تغییر دهد.

با مشارکت مستقیم آنزیم های خارج سلولی، ترکیبات آلی خاک تجزیه می شوند. بنابراین، آنزیم های پروتئولیتیک پروتئین ها را به اسیدهای آمینه تجزیه می کنند.

اوره آز اوره را به CO2 و NH3 تجزیه می کند. آمونیاک و نمک های آمونیوم حاصل به عنوان منبع تغذیه نیتروژن برای گیاهان و میکروارگانیسم ها عمل می کنند.

اینورتاز و آمیلاز در تجزیه کربوهیدرات ها نقش دارند. آنزیم های گروه فسفات ترکیبات ارگانوفسفره را در خاک تجزیه می کنند و نقش مهمی در رژیم فسفات دومی دارند.

برای مشخص کردن فعالیت آنزیمی عمومی خاک، معمولاً از رایج ترین آنزیم های مشخصه اکثریت قریب به اتفاق میکرو فلور خاک - اینورتاز، کاتالاز، پروتئاز و غیره استفاده می شود.

در شرایط جمهوری ما مطالعات زیادی انجام شده است 16، ص. 115 برای بررسی تغییرات سطح حاصلخیزی و فعالیت آنزیمی خاک‌های تحت تأثیر انسان‌زایی، اما داده‌های به‌دست‌آمده به دلیل دشواری مقایسه نتایج به دلیل تفاوت در شرایط آزمایشی، پاسخ جامعی به ماهیت تغییرات ارائه نمی‌کند. روش های پژوهش.

در این راستا، جستجوی راه حلی بهینه برای مشکل بهبود وضعیت هوموسی خاک و فعالیت آنزیمی آن در شرایط خاص خاک و آب و هوا بر اساس توسعه روش های صرفه جویی در منابع خاک ورزی پایه و استفاده از خاک ورزی خاک. تناوب زراعی که به حفظ ساختار کمک می کند، از فشردگی خاک جلوگیری می کند و وضعیت کیفی آنها را بهبود می بخشد و حاصلخیزی خاک را با حداقل هزینه بازیابی می کند، بسیار مرتبط است.

اجازه دهید به طور خلاصه عواملی را که میزان واکنش های کاتالیز شده توسط آنزیم ها را تعیین می کنند و سؤالاتی در مورد فعال سازی و مهار آنزیم ها در نظر بگیریم.

همانطور که مشخص است، سرعت هر واکنش شیمیایی با زمان کاهش می‌یابد، اما منحنی سرعت واکنش‌های آنزیمی در برابر زمان کاهش می‌یابد.

برنج. 4.17) معمولاً شکل کلی که مشخصه واکنش های شیمیایی همگن است را ندارد. کاهش سرعت واکنش های آنزیمی در طول زمان ممکن است به دلیل اثر بازدارندگی محصولات واکنش، کاهش درجه اشباع آنزیم با سوبسترا (از آنجایی که غلظت سوبسترا با ادامه واکنش کاهش می یابد) و جزئی باشد. غیرفعال شدن آنزیم در دمای معین و pH محیط. علاوه بر این، باید تأثیر سرعت واکنش معکوس را نیز در نظر گرفت، که می تواند با افزایش غلظت محصولات واکنش آنزیمی قابل توجه باشد. با در نظر گرفتن این شرایط، هنگام مطالعه سرعت واکنش های آنزیمی در بافت ها و مایعات بیولوژیکی، سرعت واکنش اولیه معمولاً در شرایطی تعیین می شود که سرعت واکنش آنزیمی به خطی نزدیک می شود (از جمله زمانی که غلظت سوبسترا به اندازه کافی بالا باشد تا آنزیم اشباع شود. ).

تأثیر غلظت سوبسترا و آنزیم بر سرعت واکنش آنزیمی

یک نتیجه گیری مهم از مواد فوق به دست می آید که یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده سرعت یک واکنش آنزیمی، غلظت سوبسترا است. در غلظت ثابت آنزیم، سرعت واکنش به تدریج افزایش می یابد و به حداکثر معینی می رسد (شکل 4.12 و 4.13 را ببینید)، زمانی که افزایش بیشتر در مقدار سوبسترا عملاً تأثیری بر سرعت واکنش ندارد. در این موارد معمولاً فرض می شود که سوبسترا بیش از حد است و آنزیم کاملاً اشباع شده است. عامل محدود کننده سرعت در مورد دوم غلظت آنزیم است.

سرعت هر واکنش آنزیمی به طور مستقیم به غلظت آنزیم بستگی دارد. در شکل شکل 4.18 رابطه بین سرعت واکنش و افزایش مقادیر آنزیم را در حضور غلظت های اشباع سوبسترا نشان می دهد. رابطه خطی موجود بین این مقادیر نشان می دهد که سرعت واکنش متناسب با مقدار آنزیم موجود است.

فعال سازی و مهار آنزیم ها

سرعت یک واکنش آنزیمی، یعنی فعالیت آنزیم، نیز با حضور فعال‌کننده‌ها و بازدارنده‌ها در محیط تعیین می‌شود: اولی سرعت واکنش را افزایش می‌دهد و گاهی آن را اصلاح می‌کند، دومی واکنش را مهار می‌کند. در میان ترکیبات شیمیایی که بر فعالیت آنزیم ها تأثیر می گذارند، انواع مختلفی وجود دارد

جدول 4.4. آنزیم های فعال فلزی

آنزیم	فلز	آنزیم	فلز
سیتوکروم ها	Fe	آمیلاز	حدود
کاتالاز	»	لیپاز	»
پراکسیداز	>>	کربنیک انیدراز	روی
تریپتوفان اکسیداز	»	لاکتات دهیدروژناز	»
هموژنتیزیکاز	»	اوریکازا	»
آسکوربات اکسیداز	سی	کربوکسی پپتیداز	»
تیروزیناز	»	پیرووات کربوکسیلاز	Mg
فنل اکسیداز	»	فسفاتازها	»
گزانتین اکسیداز	مو	فسفوگلوکوکیناز	»
نیترات ردوکتاز	»	آرژیناز	منگنز
آلدهید اکسیداز	»	فسفوگلوکوموتاز	»
برخی از پپتیدازها	شرکت	کولین استراز	»

مواد مختلف بنابراین، اسید هیدروکلریک عمل پپسین، اسیدهای صفراوی - لیپاز پانکراس را فعال می کند. برخی از آنزیم های بافتی (اکسیدوردوکتازها، کاتپسین ها، آرژیناز)، پروتئیناز گیاهی پاپائین و سایرین به طور قابل توجهی توسط ترکیبات حاوی گروه های SH آزاد (گلوتاتیون، سیستئین) و برخی نیز توسط ویتامین C فعال می شوند. یون های دو ظرفیتی به ویژه اغلب به عنوان فعال کننده ها و گاهی اوقات فلزات تک ظرفیتی عمل می کنند. شواهدی به دست آمده است که حدود یک چهارم تمام آنزیم های شناخته شده نیاز به حضور فلزات برای نشان دادن فعالیت کاتالیزوری کامل دارند. بسیاری از آنزیم ها در غیاب فلزات اصلاً فعال نیستند. بنابراین، هنگام حذف روی، کربنیک انیدراز عملاً فاقد فعالیت آنزیمی است. علاوه بر این، برای عمل این آنزیم، روی را نمی توان با هیچ فلز دیگری جایگزین کرد. آنزیم هایی شناخته شده اند که عمل آنها توسط تعدادی فلز فعال می شود، به ویژه انولاز توسط Mg 2 +، Mn 2 +، K + فعال می شود. روی میز 4.4 نمونه هایی از مشارکت فلزات در عمل برخی از آنزیم ها را ارائه می دهد."

با توجه به نقش فلزات در فعالیت فعال‌سازی آنزیم‌ها، داده‌های موجود نشان می‌دهد که در برخی موارد یون‌های فلزی (Co 2 +، Mg 2 +، Zn 2 +، Fe 2 +) وظایف گروه‌های مصنوعی آنزیم‌ها را انجام می‌دهند یا به عنوان الکترون عمل می‌کنند. پذیرندگان و اهداکنندگان یا به عنوان الکتروفیل یا هسته دوست عمل می کنند و گروه های واکنشی را در جهت گیری مورد نیاز حفظ می کنند. در موارد دیگر، آنها به اتصال سوبسترا به محل فعال و تشکیل کمپلکس آنزیم-سوبسترا کمک می کنند. به عنوان مثال، یون های Mg 2+ از طریق یک گروه فسفات با بار منفی، افزودن استرهای مونوفسفریک مواد آلی را به مرکز فعال فسفاتازها که هیدرولیز این ترکیبات را کاتالیز می کنند، تضمین می کند. در برخی موارد، فلز با سوبسترا ترکیب می‌شود و بستر واقعی را تشکیل می‌دهد که آنزیم روی آن اثر می‌کند. به طور خاص، یون های Mg 2+ به دلیل تشکیل یک بستر واقعی - نمک منیزیم ATP، کراتین فسفوکیناز را فعال می کنند. در نهایت، شواهد تجربی از مشارکت مستقیم فلزات (به عنوان مثال، یون های Ca2+ در مولکول آمیلاز بزاقی) در تشکیل و تثبیت مرکز فعال و کل ساختار سه بعدی مولکول آنزیم وجود دارد. همچنین باید توجه داشت که فلزات اغلب به عنوان تعدیل کننده آلوستریک عمل می کنند (اثرگذارها، به شکل 4.22 مراجعه کنید). با برهمکنش با مرکز آلوستریک، چنین فلزی (اثرگر) باعث ایجاد مطلوب ترین پیکربندی فضایی آنزیم و کمپلکس فعال آنزیم-سوبسترا می شود.

آنیون‌ها در غلظت‌های فیزیولوژیکی معمولاً بی‌اثر هستند یا اثر فعال‌کنندگی کمی روی آنزیم‌ها دارند. استثناء pe-

syn، برخی از اکسیدوردوکتازهای فعال شده توسط آنیون ها، و همچنین آمیلاز بزاقی، که هیدرولیز نشاسته را کاتالیز می کند، که فعالیت آن تحت اثر یون های کلر افزایش می یابد، و آدنیلات سیکلاز، که توسط آنیون های هالوژن فعال می شود.

بازدارنده ها معمولاً به موادی گفته می شود که باعث مهار جزئی یا کامل واکنش های کاتالیز شده توسط آنزیم ها می شوند. اخیراً آنتی آنزیم ها (آنتی آنزیم ها) کشف شده اند که پروتئین ها (یا پلی پپتیدها) هستند که به عنوان بازدارنده آنزیم عمل می کنند. از جمله این مواد می توان به مهارکننده تریپسین سویا و آنتی تریپسین سرم اشاره کرد. آنها مجتمع هایی را تشکیل می دهند که به سختی با آنزیم های مربوطه جدا می شوند. گاهی اوقات یک مهار کننده می تواند بخشی از آنزیم های پیچیده باشد، به عنوان مثال، پروتئین کینازها و پروتئین فسفاتازها، که فرآیندهای فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون را در موجودات زنده کاتالیز می کنند. با این حال، هنوز مشخص نشده است که آیا چنین آنتی آنزیمی‌ها مهارکننده‌های واقعی هستند یا زیرواحدهای تنظیم‌کننده، به‌ویژه، تفاوت در هدف زیرواحد تنظیمی (R) در پروتئین کیناز و زیرواحد بازدارنده (I) در پروتئین فسفاتاز چیست. .

آنزیم ها پروتئین هستند، بنابراین هر عاملی که باعث دناتوره شدن پروتئین شود (گرما، اسیدها، قلیایی ها، نمک های فلزات سنگین) منجر به غیر فعال شدن آنزیم می شود. با این حال، چنین غیر فعال سازی نسبتا غیر اختصاصی است. ربطی به مکانیسم عمل آنزیم ها ندارد. گروه بسیار بزرگ‌تری شامل به اصطلاح مهارکننده‌های خاص است که روی یک آنزیم یا گروهی از آنزیم‌های مرتبط اثر می‌گذارند. تحقیق در مورد این مهارکننده ها به دلایل متعددی مهم است. اول، بازدارنده‌ها می‌توانند اطلاعات ارزشمندی در مورد ماهیت محل فعال آنزیم، و همچنین گروه‌های عملکردی و پیوندهای شیمیایی آن که تشکیل کمپلکس آنزیم-سوبسترا را تضمین می‌کنند، ارائه دهند. موادی شناخته شده اند که به طور خاص به یک یا گروه دیگر در یک مولکول آنزیم متصل می شوند و آن را از کره یک واکنش شیمیایی حذف می کنند. بنابراین، یدواستات 1CH 2 -COOH، آمید و اتیل استر آن، پاراکلرومرکوری بنزوات ClHg-CgH 4 -COOH و سایر معرف ها نسبتاً به راحتی با برخی از گروه های آنزیم SH وارد پیوندهای شیمیایی می شوند. اگر چنین گروه هایی برای عمل کاتالیز ضروری باشند، افزودن چنین مهارکننده هایی منجر به از دست دادن کامل فعالیت آنزیم می شود:

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

عملکرد تعدادی از آنزیم های دیگر (کولین استراز، تریپسین و کیموتریپسین) به شدت توسط برخی از ترکیبات ارگانوفسفره مانند DPP، به دلیل مسدود شدن گروه هیدروکسیل کلیدی سرین در محل فعال، مهار می شود. ثانیاً، بازدارنده‌ها در آنزیم‌شناسی در مطالعه ماهیت اشکال متعدد آنزیم‌ها و ایزوآنزیم‌ها استفاده گسترده‌ای پیدا کرده‌اند که نه چندان در تحرک الکتروفورتیک، بلکه در تفاوت در حساسیت به یک بازدارنده، تفاوت دارند.

با کمک بازدارنده هایی که مراحل جداگانه یک فرآیند متابولیک چند مرحله ای را خاموش می کنند، می توان توالی واکنش های شیمیایی و ماهیت آنزیم های درگیر را به دقت تعیین کرد. بنابراین، با استفاده از یدوااستات، فلوراید و سایر مهارکننده‌ها، مسیر گلیکولیتیک تبدیل‌های ردوکس گلوکز به اسید لاکتیک در بافت عضلانی رمزگشایی شد که شامل 11 مرحله شامل 11 آنزیم و 10 متابولیت میانی است.

مکانیسم اثر بسیاری از سموم و سموم روی بدن با مهار آنزیم مرتبط است. بنابراین، مشخص شده است که در موارد مسمومیت با اسید هیدروسیانیک، مرگ به دلیل مهار کامل آنزیم های تنفسی (سیتوکروم اکسیداز) به ویژه سلول های مغز رخ می دهد. اثر سمی برخی حشره کش ها بر بدن انسان و حیوان به دلیل مهار فعالیت کولین استراز، آنزیمی است که نقش اصلی را در فعالیت سیستم عصبی ایفا می کند.

شیمی درمانی منطقی - استفاده هدفمند از داروها در پزشکی - باید مبتنی بر دانش دقیق مکانیسم اثر این داروها بر روی بیوسنتز آنزیم ها، خود آنزیم ها یا تنظیم آنها در بدن باشد. گاهی اوقات از مهارکننده های انتخابی برای درمان برخی بیماری ها استفاده می شود. بنابراین، یک مهار کننده تریپسین، کیموتریپسین و کالیکرئین - تراسیلول - به طور گسترده برای درمان پانکراتیت حاد استفاده می شود. اثر بازدارنده انتخابی برخی از ترکیبات طبیعی و مصنوعی (به اصطلاح آنتی متابولیت ها) بر روی آنزیم ها به عنوان پایه ای برای توسعه روش های موثر برای سنتز داروهای شیمی درمانی عمل می کند. این مسیر فرصت های گسترده ای را برای تنظیم سنتز آنزیم و سرعت متابولیسم باز می کند.

انواع بازدارندگیبین مهار برگشت پذیر و غیر قابل برگشت تمایز قائل می شود. اگر یک مولکول بازدارنده باعث تغییرات دائمی یا اصلاح گروه های عملکردی آنزیم شود، این نوع مهار غیر قابل برگشت نامیده می شود. با این حال، اغلب، مهار برگشت پذیر رخ می دهد، که می تواند به صورت کمی بر اساس معادله Michaelis-Menten مورد مطالعه قرار گیرد. بسته به اینکه بتوان با افزایش غلظت سوبسترا بر مهار واکنش آنزیمی غلبه کرد یا نه، مهار برگشت پذیر به نوبه خود به رقابتی و غیر رقابتی تقسیم می شود.

مهار رقابتی می تواند توسط موادی ایجاد شود که ساختاری مشابه زیرلایه دارند، اما کمی متفاوت از ساختار بستر واقعی هستند. یک مثال کلاسیک از این نوع مهار، مهار سوکسینات دهیدروژناز (SDH) توسط مالونیک اسید است. این آنزیم با هیدروژن زدایی اسید سوکسینیک (سوکسینات) به اسید فوماریک، اکسیداسیون را کاتالیز می کند:

اگر مالونات (بازدارنده) به محیط اضافه شود، در نتیجه شباهت ساختاری آن با سوکسینات سوبسترای واقعی (وجود دو گروه کربوکسیل یونیزه یکسان)، با مرکز فعال واکنش داده و یک بازدارنده آنزیم تشکیل می دهد. پیچیده، با این حال، انتقال هیدروژن از مالونات رخ نمی دهد. از آنجایی که ساختار بستر (سوکسینات) و بازدارنده (مالونات)

هنوز هم تا حدودی متفاوت هستند، آنها برای اتصال به سایت فعال رقابت می کنند! و درجه مهار با نسبت غلظت مالونات: و سوکسینات تعیین می شود و نه با غلظت مطلق بازدارنده. این نوع مهار گاهی اوقات مهار آنتاگونیسم متابولیک نامیده می شود (شکل 4.19) به طور کلی، واکنش بین یک بازدارنده و یک آنزیم را می توان با معادله زیر نشان داد:

کمپلکس حاصل که کمپلکس آنزیم-بازدارنده (EI) نامیده می شود، برخلاف کمپلکس آنزیم-سوبسترا (ES)، برای تشکیل محصولات واکنش تجزیه نمی شود. ثابت تفکیک کمپلکس EI یا ثابت بازدارنده (ATj) را می‌توان با پیروی از نظریه Michaelis-Menten به عنوان نسبت ثابت‌های واکنش‌های معکوس و رو به جلو تعریف کرد:

یعنی ثابت بازدارنده با محصول غلظت آنزیم و بازدارنده نسبت مستقیم دارد و با غلظت کمپلکس E1 نسبت معکوس دارد.

روش بازداری رقابتی کاربرد وسیعی در عمل پزشکی پیدا کرده است. به عنوان مثال، مشخص است که داروهای سولفونامید برای درمان برخی بیماری های عفونی ناشی از باکتری ها استفاده می شود. مشخص شد که این داروها از نظر ساختاری شبیه به اسید پارا آمینو بنزوئیک هستند که سلول باکتری از آن برای سنتز اسید فولیک که بخشی جدایی ناپذیر از آنزیم های باکتری است استفاده می کند. به دلیل این شباهت ساختاری، سولفونامید با جابجایی اسید پاراآمینو بنزوئیک از کمپلکس با آنزیمی که اسید فولیک را سنتز می کند، عمل آنزیم را مسدود می کند که منجر به مهار رشد باکتری می شود.

برخی از آنالوگ های ویتامین B6 و اسید فولیک، به ویژه دئوکسی پیریدوکسین و آمینوپترین (به فصل 5 مراجعه کنید)، به عنوان مهارکننده های رقابتی، به اصطلاح مهارکننده های کوآنزیم (یا آنتی ویتامین ها) عمل می کنند و بسیاری از فرآیندهای بیوشیمیایی را در بدن مهار می کنند.

مهار غیر رقابتی توسط موادی ایجاد می شود که از نظر ساختاری شبیه به سوبسترا نیستند و اغلب نه به مرکز فعال، بلکه به جای دیگری در مولکول آنزیم متصل می شوند. درجه مهار در بسیاری از موارد با مدت زمان اثر مهار کننده بر روی آنزیم تعیین می شود. با این نوع مهار، به دلیل تشکیل پیوند کووالانسی پایدار، آنزیم اغلب دچار غیرفعال شدن کامل می شود و سپس مهار غیر قابل برگشت می شود. نمونه هایی از مهار غیرقابل برگشت (غیرفعال) عبارتند از عمل یدوااستات، DPP، و همچنین دی اتیل-p-نیتروفنیل فسفات و اسید هیدروسیانیک، که شامل اتصال و خاموش کردن گروه های عاملی یا یون های فلزی در مولکول آنزیم است.

برای روشن شدن سوال از نوع بازداری، از معادلات Michaelis-Menten، Lineweaver-Burk یا معادلات دیگر استفاده کنید، برای مثال معادله Edie-Hofstee:

و نمودارهای مربوطه در مختصات مستطیل.

در شکل 4.20 واضح است که با نوع رقابتی بازداری، بازدارنده ارزش را افزایش می دهد. K t(با مقداری برابر با اختلاف طول قطعات بریده شده روی آبسیسا)، بدون اینکه بر حداکثر سرعت تأثیر بگذارد. این بدان معنی است که در یک غلظت سوبسترای به اندازه کافی بالا [S]، بازدارنده توسط مولکول‌های بستر از کمپلکس EI جابجا می‌شود. با مهار غیر رقابتی (شکل 4.21)، بازدارنده حداکثر سرعت را کاهش می دهد. اگر ارزش K tکاهش نمی یابد، سپس آنها از مهار کاملا غیر رقابتی صحبت می کنند. نوع مشابهی از مهار در طول تشکیل کمپلکس‌های EI و (یا) EIS غیر فعال و به سختی تفکیک می‌شود. با این حال، اغلب یک نوع مختلط از مهار وجود دارد (گاهی اوقات نوع جزئی غیررقابتی نامیده می شود)، که در آن کاهش Fmax با افزایش همزمان ترکیب می شود. K t.این بدان معنی است که کمپلکس EI فعالیت جزئی را حفظ می کند، یعنی توانایی تشکیل یک EIS پیچیده سه تایی میانی، که در آن بستر تحت یک تبدیل کاتالیزوری تاخیری قرار می گیرد. در موارد نادر، درجه مهار فعالیت آنزیم ممکن است با افزایش غلظت سوبسترا افزایش یابد. برای این نوع بازداری، اصطلاح نسبتاً نادرست بازداری غیررقابتی پیشنهاد شده است. یکی از مکانیسم های چنین مهاری به دلیل امکان ترکیب بازدارنده با کمپلکس ES برای تشکیل یک کمپلکس سه تایی ESI غیر فعال یا با واکنش آهسته است.

بنابراین، با تجزیه و تحلیل گرافیکی نرخ واکنش آنزیمی به عنوان تابعی از غلظت سوبسترا، اطلاعات ارزشمندی در مورد سینتیک واکنش‌های آنزیمی به دست می‌آید که مکانیسم احتمالی کاتالیز آنزیمی را روشن می‌کند.

تنظیم فعالیت آنزیمی

یکی از خواص منحصر به فرد موجودات زنده تعادل شگفت انگیز فرآیندهای کاتابولیک (زیست تخریبی) و آنابولیک (بیوسنتزی) است. در همان زمان، فرآیندهای سنتز، تجزیه و تبدیل صدها و هزاران ماده مختلف به طور همزمان در سلول ها انجام می شود که توسط مکانیسم های تنظیمی متنوعی تنظیم می شود که ثبات محیط داخلی بدن را تضمین می کند. برخی از این مکانیسم های تنظیمی، که در میان آنها نقش مهمی توسط مکانیسم های تنظیم کننده فعالیت آنزیم ایفا می شود، در زیر مورد بحث قرار خواهند گرفت.

_£ نفوذقانون عمل توده ای در یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر کاتالیز شده با آنزیم، به عنوان مثال: 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:

آلانیا + a-Ketoglutarate +± پیرووات + گلوتامات

این نوع تنظیم بدیهی است که نقش محدودی ایفا می کند، زیرا در شرایط واقعی واکنش معمولاً در یک جهت پیش می رود، زیرا محصولات حاصل ممکن است سوبستراهایی برای عمل آنزیم های دیگر باشند و از کره واکنش حذف شوند. در این موارد، یک حالت پایدار (ایستا) به جای یک تعادل واقعی برقرار می شود.

^تغییر در کمیت آنزیمپدیده سنتز آنزیم القایی به خوبی در باکتری ها مورد مطالعه قرار گرفته است، زمانی که آنها در محیطی رشد می کنند که تنها منبع کربن و انرژی این یا کربوهیدرات دیگری است، مثلاً گلوکز. جایگزینی گلوکز در محیط با لاکتوز منجر به سنتز القایی یا تطبیقی ​​(پس از یک دوره کوتاه فاز تاخیر) آنزیم گالاکتوزیداز (برنامه ریزی شده توسط ژن لاکتوز، فصل 13) می شود که لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز تجزیه می کند. در بافت های حیوانی، چنین سنتز سریع آنزیم ها نسبتا کمتر مشاهده می شود، و مکانیسم القای سنتز تنها برای تعداد کمی از آنزیم ها (تیروزین ترانس آمیناز، سرین و ترئونین دهیدراتاز، تریپتوفان پیرولاز، و غیره) مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، هنگامی که برخی از سموم، مواد سرطان زا، آلکالوئیدها و حشره کش ها وارد بدن می شوند، پس از چند روز فعالیت (به ترتیب، مقدار) آنزیم ها - هیدروکسیلازهای شبکه آندوپلاسمی سلول های کبدی که خارجی را اکسید می کنند، افزایش می یابد. موادی را به محصولاتی تبدیل می کند که برای بدن غیر سمی هستند. از سوی دیگر، مواردی توصیف شده است که تحت اثر چنین هیدروکسیلازهایی، مواد خارجی در بدن به ترکیبات سمی تری تبدیل می شوند. این پدیده برعکس سم زدایی، سنتز کشنده نامیده می شود.

"-■ پروآنزیم هاآنزیم های پروتئولیتیک دستگاه گوارش و لوزالمعده به شکل غیر فعال، به شکل پروآنزیم ها (زیموژن ها) سنتز می شوند. تنظیم در این موارد به تبدیل پروآنزیم ها به آنزیم های فعال تحت تأثیر عوامل خاص ختم می شود. بنابراین، تریپسین در پانکراس به شکل تریپسینوژن سنتز می شود. دومی در روده در نتیجه اتوکاتالیز یا تحت اثر سایر پروتئینازها به تریپسین فعال تبدیل می شود (به فصل 11 مراجعه کنید). تبدیل پپسینوژن غیر فعال به پپسین فعال به صورت اتوکاتالیستی در نتیجه پروتئولیز محدود در حضور اسید کلریدریک انجام می شود و همچنین با جدا شدن یک مهارکننده خاص با ماهیت پلی پپتیدی از پروآنزیم همراه است. سنتز پروتئینازها به شکل غیرفعال و تعدادی دیگر از پروتئین های پیش ساز غیرفعال، بدیهی است که معنای بیولوژیکی خاصی دارد و از تخریب سلول های اندامی که در آن پروآنزیم ها تشکیل می شوند، جلوگیری می کند.

اصلاح شیمیایی آنزیمبرخی از پروتئین ها در طول شکل گیری ساختار سوم خود تحت تغییرات پس سنتزی قرار می گیرند (به فصل 1 مراجعه کنید). معلوم شد،

که آنزیم های کلیدی متابولیسم انرژی - فسفوریلاز، گلیکوژن سنتاز و غیره - نیز توسط فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون توسط آنزیم های خاص - پروتئین کیناز و پروتئین فسفاتاز کنترل می شوند که سطح فعالیت آنها به نوبه خود توسط هورمون ها تنظیم می شود. سطح فعالیت آنزیم های کلیدی متابولیسم کربوهیدرات و بر این اساس، شدت و جهت خود فرآیندهای متابولیک با نسبت اشکال فسفریله و دفسفریله این آنزیم ها تعیین می شود. اصلاح شیمیایی پس سنتزی آنزیم ها همچنین شامل فرآیندهای محدود پروتئولیز، متیلاسیون، گلیکوزیلاسیون و غیره است، در نتیجه یک نوع میکروسکوپی تنظیم فعالیت آنزیم و بر این اساس، نرخ فیزیولوژیکی فرآیندهای متابولیک را فراهم می کند.

تنظیم فعالیت آنزیم بر اساس اصل بازخورد.در بسیاری از واکنش‌های کاملاً بیوسنتزی، نوع اصلی تنظیم سرعت یک فرآیند آنزیمی چند مرحله‌ای، مهار بازخورد است، زمانی که محصول نهایی زنجیره بیوسنتزی، فعالیت آنزیمی را که مرحله اول را کاتالیز می‌کند، سرکوب می‌کند.

فرض کنید یک فرآیند بیوسنتزی چند مرحله‌ای در سلول‌ها انجام می‌شود که هر مرحله توسط آنزیم خاص خود کاتالیز می‌شود:

سرعت چنین توالی کلی از واکنش ها تا حد زیادی توسط غلظت محصول نهایی (P) تعیین می شود، که تجمع آن در بالاتر از حد مجاز اثر مهاری قدرتمندی بر روی مرحله اول فرآیند، به ترتیب، بر روی آنزیم دارد. و همکاران

برای اولین بار، وجود چنین مکانیسمی برای کنترل فعالیت آنزیم توسط متابولیت ها در E. coli هنگام مطالعه سنتز ایزولوسین و CTP نشان داده شد. مشخص شد که ایزولوسین، که محصول نهایی است، به طور انتخابی فعالیت ترئونین دهیدراتاز را سرکوب می کند، که اولین مرحله در فرآیند تبدیل ترئونین به ایزولوسین را کاتالیز می کند که شامل پنج واکنش آنزیمی است. به طور مشابه، CTP، به عنوان محصول نهایی مسیر بیوسنتزی، یک اثر مهاری بر روی آنزیم اول (آسپارتات کاربامویل ترانسفراز) دارد و در نتیجه سنتز خود را تنظیم می کند. به این نوع بازداری، بازداری بازخورد یا بازداری مجدد گفته می شود. وجود آن در تمام موجودات زنده ثابت شده است و در حال حاضر یکی از انواع اصلی تنظیم فعالیت آنزیم ها و متابولیسم سلولی به طور کلی در نظر گرفته می شود.

از سوی دیگر، در فرآیندهای آمفیبولیک که به طور همزمان عملکردهای بیوسنتزی و زیست تخریبی را انجام می دهند، وجود تنظیم هم از طریق نوع بازداری مجدد و هم توسط ترکیبات پرانرژی - شاخص های وضعیت انرژی سلول به اثبات رسیده است. برای فرآیندهای آمفیبولیک، یک نوع تنظیم منحصر به فرد، که فقط مختص آنهاست، علاوه بر این، فعال شدن توسط یک پیش ساز است، زمانی که اولین متابولیت در یک مسیر چند مرحله ای، آنزیمی را فعال می کند که آخرین مرحله را کاتالیز می کند. بنابراین، اثر فعال کننده گلوکز-6-فسفات، که پیش ساز گلیکوژن است، بر روی آنزیم گلیکوژن سنتاز ثابت شده است.

انواع مشابه مهار توسط محصول نهایی و فعال شدن توسط محصول اول مشخصه آنزیم های آلوستریک (تنظیمی) است، زمانی که عامل، از نظر ساختاری متفاوت از بستر، در مرکز خاصی (آلوستریک) مولکول آنزیم، از نظر مکانی دور از مرکز فعال تبدیل‌های متقابل آنزیم‌های آلوستریک فعال و غیرفعال به شکل ساده‌شده، و همچنین تغییرات ساختاری مشاهده‌شده پس از اتصال سوبسترا و عوامل مؤثر، در شکل ارائه شده‌اند. 4.22. اتصال یک عامل منفی به یک مرکز آلوستریک باعث تغییرات قابل توجهی در پیکربندی مرکز فعال مولکول آنزیم می شود که در نتیجه آنزیم تمایل خود را به بستر خود از دست می دهد (تشکیل یک کمپلکس غیر فعال).

فعل و انفعالات آلوستریک در ماهیت منحنی‌های وابستگی سرعت واکنش اولیه به غلظت سوبسترا یا عامل، به ویژه در شکل S این منحنی‌ها (انحراف از منحنی هذلولی Michaelis-Menten) آشکار می‌شوند. این بدان معنی است که اتصال یک مولکول بستر اتصال مولکول دوم را در محل فعال تسهیل می کند و در نتیجه سرعت واکنش را افزایش می دهد. علاوه بر این، آنزیم های تنظیمی آلوستریک با وابستگی غیرخطی سرعت واکنش به غلظت آنزیم مشخص می شوند.

انواع دیگر تنظیم فعالیت آنزیم.تعدادی مکانیسم دیگر وجود دارد که سرعت فرآیندهای متابولیک و فعالیت آنزیم های داخل سلولی را کنترل می کند. مقدار مطلق آنزیم موجود در سلول با سرعت سنتز و تجزیه آن تنظیم می شود. مکانیسم‌های تنظیمی ممکن است شامل رقابت بین آنزیم‌ها برای یک سوبسترای مشترک، خاموش کردن فعالیت یکی از ایزوآنزیم‌ها (در اشکال متعدد آنزیم)، تأثیر غلظت کوفاکتور، و پدیده تقسیم‌بندی باشد. مکانیسم تقسیم‌بندی ظاهراً نقش بیولوژیکی مهمی دارد، آنزیم‌ها را به‌صورت فضایی از بسترهایشان با استفاده از غشاهای زیستی جدا می‌کند (به‌عنوان مثال، آنزیم‌های لیزوزومی: پروتئینازها، فسفاتازها، ریبونوکلئازها و سایر آنزیم‌های هیدرولیتیک، از مواد سیتوپلاسمی که روی آن‌ها عمل می‌کنند). علاوه بر این، این مکانیسم امکان جداسازی فرآیندهای متابولیکی را که همزمان ناسازگار هستند را ممکن می سازد. نمونه ای از دومی ممکن است مسیرهای سنتز اسیدهای چرب باشد که عمدتاً در بخش محلول سیتوپلاسم رخ می دهد و مسیرهای تجزیه اسیدهای چرب متمرکز در میتوکندری.

تعیین فعالیت آنزیمی

تعیین محتوای کمی آنزیم ها در اشیاء بیولوژیکی مشکلات خاصی را ایجاد می کند، زیرا، به استثنای نادر، آنزیم ها در بافت ها در غلظت های بسیار ناچیز وجود دارند. بنابراین، مقدار آنزیم ها بر اساس سرعت واکنش کاتالیز شده تحت شرایط اندازه گیری معین و توافق شده، قضاوت می شود. در شرایط بهینه دما، pH محیط و اشباع کامل آنزیم با سوبسترا، سرعت واکنش کاتالیز شده متناسب با

غلظت آنزیم سرعت یک واکنش آنزیمی یا بر اساس سرعت از دست دادن سوبسترا یا با سرعت تشکیل محصول واکنش ارزیابی می شود. برای بیان غلظت یک آنزیم و تعیین کمیت فعالیت آن، کمیسیون آنزیم های اتحادیه بین المللی بیوشیمیایی یک واحد استاندارد بین المللی (E یا U) را توصیه کرده است: ! واحد فعالیت هر آنزیم، مقدار آنزیمی است که در شرایط بهینه، تبدیل 1 میکرومول سوبسترا را در دقیقه (μmol/min) کاتالیز می کند. در ارتباط با معرفی سیستم بین المللی واحدها (SI)، تعریف جدیدی از واحد آنزیمی کاتال (kat) ارائه شده است. 1 فعالیت کاتالیزوری قادر است واکنشی را با سرعتی برابر با 1 مول در 1 ثانیه (1 مول در ثانیه) انجام دهد. نسبت واحد بین المللی (E) به کاتال را می توان به صورت زیر بیان کرد: 1 گربه = 1 مول -با"" = 60 mol x x min " = 60 10 6 μmol x x min " 1 = 6 10 7 E؛ یا 1 E = = 1 میکرومول در دقیقه ~" =

= (1/60) µmol s " = = (1/60) µkat = 16.67 nkat. بنابراین، 1 E آنزیم با 16.67 nkat مطابقت دارد._23

همچنین اندازه گیری واحدهای آنزیمی در دمای 25 درجه سانتیگراد، pH بهینه و غلظت سوبسترا بالاتر از غلظت اشباع توصیه می شود. در این موارد، سرعت مربوط به یک واکنش مرتبه صفر نسبت به بستر است و تنها به غلظت آنزیم بستگی دارد.

برای بیان فعالیت در کار عملی با آنزیم ها، اغلب از مفاهیم مشتق شده از فعالیت خاص و مولی استفاده می شود. فعالیت خاص یک آنزیم معمولاً به صورت تعداد واحدهای فعالیت آنزیمی در 1 میلی گرم پروتئین (یا تعداد کاتال ها در هر 1 کیلوگرم پروتئین فعال) بیان می شود. تعداد مولکول های سوبسترا که توسط یک مولکول آنزیم در ثانیه تبدیل می شوند معمولاً تعداد دور یا فعالیت مولی نامیده می شود (فعالیت کاتالیزوری مولی بر حسب کاتالیت در هر 1 گرم مول آنزیم بیان می شود). برای مثال، یک مولکول کاتالاز گلبول قرمز قادر به تجزیه 1 در 44000 مولکول پراکسید هیدروژن 1 است.

محلی سازی درون سلولی آنزیم ها

مسئله محلی سازی آنزیم ها در تشکیلات ساختاری سلول (هسته، میتوکندری، لیزوزوم و غیره) بسیار مهم است، به ویژه در آنزیم شناسی آماده سازی، زمانی که محقق وظیفه دارد آنزیم را به شکل خالص آن جدا و جدا کند. تشخیص محلی سازی آنزیم با استفاده از سیتوشیمی و هیستوشیمی نسبتا آسان است. برای این کار، مقاطع نازکی از اندام با بسترهای مناسب انکوبه می شوند و پس از انکوباسیون، با افزودن معرف های مناسب برای ایجاد رنگ خاص، محل یابی محصول واکنش آشکار می شود.

در آنزیم شناسی آماده سازی، از روش سانتریفیوژ افتراقی هموژنه های بافتی بیشتر استفاده می شود. برای انجام این کار، ابتدا ساختار سلولی با استفاده از یک تجزیه کننده مناسب از بین می رود و جرم شبه همگن (همگن) حاصل در دمای 0 - 4 درجه سانتی گراد تحت سانتریفیوژ افتراقی قرار می گیرد. نمودار تقریبی سانتریفیوژ افتراقی هموژن ها در سانتریفیوژهای پرسرعت در شکل 1 نشان داده شده است. 4.23 "معمولاً، توزیع آنزیم ها در بخش های مجزای متوالی جدا شده با سانتریفیوژ جزئی هموژن ها، به ویژه در بخش هسته ای که با سرعت سانتریفیوژ پایین به دست می آید، در بخش میتوکندری که با سرعت سانتریفیوژ متوسط ​​ته نشین می شود، مطالعه می شود. در بخش میکروزومی (یا ریبوزوم) که برای جداسازی نیاز به سانتریفیوژ با سرعت بالا دارد و در نهایت به مایع رویی شفاف باقیمانده که کسر محلول سیتوپلاسم است. لازم به ذکر است که کسر میتوکندری همگن نیست، زیرا می توان از آن ذراتی به نام لیزوزوم را جدا کرد که اندازه آنها یک مکان میانی بین اندازه میتوکندری و میکروزوم را اشغال می کند. به نوبه خود، کسر میکروزومی نیز ناهمگن است، زیرا عمدتا از عناصر شبکه آندوپلاسمی ساختار ناهمگن منشا می گیرد. .

با استفاده از روش شکنش سانتریفیوژ، نشان داده شد که بخش هسته ای کبد و کلیه حاوی تعداد کمی آنزیم است، اگرچه مشخص است که برخی از پروتئین ها در هسته ها سنتز می شوند. محل اصلی سنتز پروتئین، همانطور که اکنون مشخص شده است، بخش ریبوزوم سیتوپلاسم است. همچنین نشان داده شده است که آنزیم‌های گلیکولیتیک عمدتاً در بخش محلول سیتوپلاسم متمرکز می‌شوند، در حالی که سیتوکروم اکسیداز و آنزیم‌های چرخه کربس در بخش میتوکندری متمرکز هستند. آنزیم هایی که فسفوریلاسیون اکسیداتیو و تجزیه اسیدهای چرب را کاتالیز می کنند نیز با میتوکندری مرتبط هستند. برعکس، آنزیم هایی که بیوسنتز اسیدهای چرب را کاتالیز می کنند، در بخش محلول سیتوپلاسم وجود دارند.

برای جداسازی و جداسازی آنزیم‌ها از اشیاء بیولوژیکی در حالت خالص (همگن)، از کل زرادخانه روش‌های جداسازی پروتئین‌ها به شکل فردی استفاده می‌شود که در بالا به تفصیل مورد بحث قرار گرفت (به فصل 1 مراجعه کنید).

طبقه بندی و نامگذاری آنزیم

طبقه بندی و نامگذاری مدرن آنزیم ها توسط کمیسیون آنزیم های اتحادیه بین المللی بیوشیمیایی ایجاد شد و در کنگره بین المللی بیوشیمی پنجم در سال 1961 در مسکو به تصویب رسید.

نیاز به نامگذاری سیستماتیک اساساً به دلیل افزایش سریع تعداد آنزیم های تازه کشف شده در هر سال بود که محققان مختلف بنا به صلاحدید خود نام هایی را برای آنها تعیین کردند. علاوه بر این، گاهی اوقات دو یا چند نام برای یک آنزیم استفاده می شد که باعث سردرگمی در نامگذاری می شد. نام برخی از آنزیم ها به هیچ وجه نشان دهنده نوع واکنش کاتالیز شده نیست.

تا سال 1961، هیچ طبقه بندی واحدی از آنزیم ها وجود نداشت. مشکلات در این واقعیت نهفته است که محققان مختلف اصول متفاوتی را به عنوان مبنای طبقه بندی آنزیم ها در نظر گرفته اند. این کمیسیون سه اصل را در نظر گرفت که می تواند مبنای طبقه بندی آنزیم ها و تعیین آنها باشد. اولین اصل، ماهیت شیمیایی آنزیم است، یعنی متعلق به فلاووپروتئین ها، پروتئین های پیریدوکسال فسفات، هموپروتئین ها، متالوپروتئین ها و غیره است. با این حال، این اصل نمی تواند به عنوان یک مبنای کلی برای طبقه بندی باشد، زیرا فقط برای تعداد کمی از آنزیم ها گروه های پروتز موجود، شناسایی و تعریف مستقیم هستند. اصل دوم ماهیت شیمیایی بستری است که آنزیم بر روی آن اثر می کند. طبق این اصل، طبقه بندی یک آنزیم دشوار است، زیرا ترکیبات مختلف در یک کلاس خاص از مواد (پروتئین ها، کربوهیدرات ها، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک) و محصولات متابولیک میانی بی شماری می توانند به عنوان سوبسترا عمل کنند. طبقه بندی پذیرفته شده بر اساس اصل سوم است - نوع واکنش کاتالیز شده، که مختص عمل هر آنزیمی است. منطقی است که از این اصل به عنوان مبنای طبقه بندی و نامگذاری آنزیم ها استفاده شود.

بنابراین، نوع واکنش شیمیایی کاتالیز شده، همراه با نام سوبسترا، به عنوان پایه ای برای نامگذاری سیستماتیک آنزیم ها عمل می کند. بر اساس این طبقه بندی، آنزیم ها به شش کلاس اصلی تقسیم می شوند: 1) اکسیدوردوکتازها. 2) ترانسفرازها 3) هیدرولازها 4) لیازها؛ 5) ایزومرازها 6) لیگازها (سینتازها).

اکسیدرودوکتازها بهکلاس اکسیدوردوکتازها شامل آنزیم هایی است که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند که زمینه اکسیداسیون بیولوژیکی را فراهم می کند. نام سیستماتیک آنها به شکل "دهنده: گیرنده اکسیدو ردوکتاز" است، به عنوان مثال لاکتات: NAD "1" اکسیدوردوکتاز برای LDH.

اکسیدوردوکتازهای اصلی زیر متمایز می شوند: دهیدروژنازها یا اکسیدازهای هوازی، که انتقال پروتون ها (الکترون ها) را مستقیماً به اکسیژن کاتالیز می کنند، دهیدروژنازهای بی هوازی، که انتقال پروتون ها (الکترون ها) به یک بستر میانی را تسریع می کنند، اما نه به اکسیژن، سیتوکروم. انتقال تنها الکترون ها را کاتالیز می کند. این کلاس همچنین شامل آنزیم‌های حاوی هِم کاتالاز و پراکسیداز است که واکنش‌های مربوط به پراکسید هیدروژن را کاتالیز می‌کنند.

نقل و انتقالاتکلاس ترانسفرازها شامل آنزیم هایی است که واکنش های انتقال بین مولکولی اتم ها، گروه های اتم و رادیکال های مختلف را کاتالیز می کنند. نام آنها به این شکل جمع آوری شده است: "اهداکننده: گروه حمل شده - ترانسفراز".

ترانسفرازهایی وجود دارند که انتقال باقی مانده های تک کربنی، آسیل، گلیکوزیل، آلدهید یا کتون، باقی مانده های نوکلئوتیدی، گروه های نیتروژنی، باقی مانده های اسید سولفوریک و فسفر و غیره را کاتالیز می کنند. به عنوان مثال: متیل و فرمیل ترانسفرازها، استیل ترانسفرازها، آمینوترانسفوترانسفرازها، و غیره.

هیدرولازها که درکلاس هیدرولازها شامل گروه بزرگی از آنزیم‌ها است که با مشارکت یک مولکول آب، برش پیوندهای درون مولکولی مواد آلی را کاتالیز می‌کنند. نام آنها به شکل زیر جمع آوری شده است: "سوبسترا - هیدرولاز". اینها عبارتند از: استرازها - آنزیم‌هایی که واکنش‌های هیدرولیز و سنتز استرها را کاتالیز می‌کنند؛ گلیکوزیدازها که شکستن پیوندهای گلیکوزیدی را تسریع می‌کنند؛ فسفاتازها و هیدرولازهای پپتیدی که هیدرولیز فسفوآنهیدرید و پپتید اسیدآمیک شکستن پیوندهای اسیدآمی را کاتالیز می‌کنند. - پیوندهای انیدریدی غیر از پیوندهای پپتیدی و غیره

لیازهاکلاس لیازها شامل آنزیم هایی است که جداسازی پیوندهای C-O، C-C، C-N و سایر پیوندها و همچنین واکنش های برگشت پذیر حذف گروه های مختلف را کاتالیز می کنند.

از بسترهای غیر هیدرولیتیکی. این واکنش ها با شکل گیری همراه است»!

پیوند دوگانه یا با افزودن گروه ها به محل پیوند دوگانه. آنزیم ها مشخص شده اند*!

آنها با اصطلاح "سوبسترا-لیاز" نامیده می شوند. به عنوان مثال، فومارات هیدراتاز (سیستماتیک

نام روسی: L-malate hydrolyase) برش برگشت پذیر مولکول ها را کاتالیز می کند.

آب از اسید مالیک برای تشکیل اسید فوماریک. به همین گروه"

شامل دکربوکسیلازها (کربوکسی لیازها)، آمیدین لیازها و غیره است.

ایزومرازها کلاس ایزومرازها شامل آنزیم هایی است که انواع مختلفی را کاتالیز می کنند

انواع واکنش های ایزومریزاسیون نام سیستماتیک آنها با در نظر گرفتن تدوین شده است

نوع واکنش: "سوبسترا - ایزومراز سیس ترانس". اگر ایزومریزاسیون شامل انتقال گروه درون مولکولی باشد، آنزیم موتاز نامیده می شود.

کلاس ایزومرازها شامل راسمازها و اپی مرازهایی است که روی اسیدهای آمینه و هیدروکسی، کربوهیدرات ها و مشتقات آنها، اکسیدوردوکتازهای درون مولکولی که تبدیل آلدوزها و کتوزها را کاتالیز می کنند، ترانسفرازهای درون مولکولی که آسیل، فسفوریل و سایر گروه ها را انتقال می دهند و غیره را شامل می شود.

لیشازها (سینتازها). کلاس لیگازها شامل آنزیم هایی است که سنتز مواد آلی را از دو مولکول اولیه با استفاده از انرژی تجزیه ATP (یا دیگر تری فسفات نوکلئوزیدی) کاتالیز می کنند. نام سیستماتیک آنها به این شکل است: "X: Y لیگاز"، که در آن X و Y مواد اولیه را نشان می دهند. یک مثال L-گلوتامات است: آمونیاک لیگاز (گلوتامین سنتتاز) که با مشارکت آن گلوتامین از اسید گلوتامیک و آمونیاک در حضور ATP سنتز می شود.

فهرست آنزیم ها

بر اساس سیستم توسعه‌یافته، که به عنوان مبنایی برای طبقه‌بندی و شماره‌گذاری (نمایه‌گذاری) آنزیم‌ها عمل می‌کند، کمیسیون بین‌المللی همچنین یک طبقه‌بندی آنزیم (EC) شامل فهرستی از آنزیم‌ها را تهیه کرد که در ابتدا تا سال 1961 شامل تقریباً 900 آنزیم بود. فهرست آنزیم‌ها (به نام‌گذاری آنزیم‌ها، 1979 مراجعه کنید) قبلاً شامل 2142 آنزیم منفرد بود. تا به امروز، حتی بیشتر شناسایی شده است. در لیست برای هر آنزیم، علاوه بر شماره (کد)، نام سیستماتیک (منطقی)، نام توصیه شده (کار)، واکنش شیمیایی که آنزیم کاتالیز می کند، و همچنین نکاتی در مورد ویژگی عمل آورده شده است. توصیه می شود برای هر آنزیم یک عدد با استفاده از یک کد چهار رقمی اختصاص دهید.

بنابراین کد هر آنزیم شامل چهار عدد است که با نقطه از هم جدا شده اند و طبق اصل زیر جمع آوری می شود. رقم اول تعداد یکی از شش کلاس اصلی آنزیم را نشان می دهد. عدد دوم به معنای زیر کلاسی است که انواع اصلی زیرلایه های درگیر در این نوع تبدیل شیمیایی را مشخص می کند. برای مثال، در ترانسفرازها، رقم دوم ماهیت گروهی را که در حال انتقال است، نشان می‌دهد؛ در هیدرولازها، نوع پیوند هیدرولیز شده و غیره. در ماهیت شیمیایی ترکیبات (اهداکننده یا پذیرنده) شرکت کننده در این زیر گروه از واکنش ها. در کد آنزیم، تعداد یا بهتر است بگوییم تعداد زیر کلاس در جایگاه سوم قرار گرفته است. به عنوان مثال برای هیدرولازها این عدد نوع پیوند هیدرولیز شده را مشخص می کند و برای لیازها نوع گروه خروجی و ... را مشخص می کند. سه رقم اول کد دقیقاً نوع آنزیم را مشخص می کند. در نهایت، تمام آنزیم های متعلق به یک زیر کلاس معین یک شماره سریال به ترتیب حروف الفبا دریافت می کنند که در رتبه چهارم کد قرار می گیرد.

بنابراین، هر آنزیم، که با یک مجموعه ثابت از چهار عدد مشخص می شود، دارای یک کد مربوطه است که تحت آن در لیست آنزیم ها قرار می گیرد. به عنوان مثال در جدول 4.5 دو آنزیم را از لیست نشان می دهد.

جدول 4.5. قطعه	از لیست آنزیم ها
	توصیه شده		نظام	یادداشت های خاص
رمز	(کار کردن)	واکنش	نام	کراوات ها و دیگران
	نام			وابستگی ها
CF 1.1.1.27	لاکتادهید -	L-لاکتات + NAD + =	ال-لاکتات:	دیگران را اکسید می کند
	روژناز	پیروات + NADH 2	NAD+ -اکسیدور-	اکسی مونو کربوکسیلیک
			دوکتاز	اسیدها
CF 2.6.1.5	تیروزین ها-	L-تیروزین + 2-oxo-	ال-تیروزین:	پروتئین پیریدوک
	buttransferacha	گلوتارات = 4-hydroxyphe-	۲-اکسوگلوتارات	سالفسفات فنی-
		نیلپیروات + ال-گلو-	آمینوترانسفر-	لالانین می تواند عمل کند
		تمات	پشت	به جای عمل کردن
				روزینا

به ویژه باید توجه داشت که طبقه بندی بین المللی آنزیم ها را نمی توان کاملاً کامل در نظر گرفت، زیرا از برخی جهات با طبقه بندی واکنش های شیمیایی که عموماً در شیمی آلی پذیرفته شده است مطابقت ندارد، علیرغم این واقعیت که آنزیم ها اساساً همان واکنش ها را کاتالیز می کنند.

مفهوم فعالیت آنزیم

در عمل بیوشیمیایی روزمره، مقدار آنزیم عملاً ارزیابی نمی شود، بلکه فقط فعالیت آن را ارزیابی می کند. فعالیت مفهومی گسترده تر از کمیت است. این اول از همه به نتیجه واکنش یعنی از دست دادن بستر یا تجمع محصول دلالت دارد. طبیعتاً نمی توان زمان کار آنزیم و تعداد مولکول های آنزیم را نادیده گرفت. اما از آنجایی که معمولاً محاسبه تعداد مولکول های آنزیم غیرممکن است، از مقدار مواد بیولوژیکی حاوی آنزیم (حجم یا جرم) استفاده می شود.

بنابراین، هنگام تعیین فعالیت آنزیم، سه متغیر باید به طور همزمان در نظر گرفته شود:

• جرم محصول حاصل یا بستر ناپدید شده؛
• زمان صرف شده برای واکنش؛
• مقدار آنزیم، اما در واقع جرم یا حجم مواد بیولوژیکی حاوی آنزیم است.

برای درک روابط بین این عوامل، یک مثال واضح و ساده می تواند ساخت دو ساختمان باشد. بیایید ساختمان ها را با محصول واکنش برابر بدانیم، کارگران آنزیم هستند و اجازه دهیم تیم با حجم مواد بیولوژیکی مطابقت داشته باشد. بنابراین، مشکلات از کلاس سوم:

1. یک تیم 10 نفره روی ساخت یک ساختمان و یک تیم 5 نفره روی ساختمان مشابه دیگری کار کردند. ساخت و ساز به طور همزمان و کامل به پایان رسید. فعالیت کارگر کجا بالاتر است؟
2. یک تیم 10 نفره در ساخت یک ساختمان 3 طبقه و یک تیم 10 نفره در ساختمان 12 طبقه دیگر کار کردند. ساخت و ساز به طور همزمان و کامل به پایان رسید. فعالیت کارگر کجا بالاتر است؟
3. یک تیم 10 نفره در ساخت یک ساختمان 5 طبقه و یک تیم 10 نفره روی ساختمان مشابه دیگری کار کردند. ساخت اولین ساختمان 20 روز به طول انجامید، دومی در 10 روز ساخته شد. فعالیت کارگر کجا بالاتر است؟

مبانی کمی سازی فعالیت آنزیم

1. فعالیت آنزیم بر حسب میزان انباشته شدن محصول یا سرعت از دست دادن بستر بر حسب مقدار مواد حاوی آنزیم بیان می شود.

در عمل معمولاً از:

• واحدهای مقدار یک ماده - مول (و مشتقات آن mmol، میکرومول)، گرم (کیلوگرم، میلی گرم)،
• واحدهای زمان - دقیقه، ساعت، ثانیه،
• واحد جرم یا حجم - گرم (کیلوگرم، میلی گرم)، لیتر (میلی لیتر).

سایر مشتقات نیز به طور فعال مورد استفاده قرار می گیرند - کاتال (مول در ثانیه)، واحد بین المللی فعالیت (IU، واحد) با میکرومول در دقیقه مطابقت دارد.

بنابراین، فعالیت آنزیم را می توان به عنوان مثال در mmol/s×l، g/h×l، IU/l، cat/ml و غیره بیان کرد.

مثلاً معلوم است

2. ایجاد شرایط استاندارد به گونه ای که بتوان نتایج به دست آمده در آزمایشگاه های مختلف را با هم مقایسه کرد - PH بهینه و دمای ثابت مثلاً 25 درجه سانتی گراد یا 37 درجه سانتی گراد با رعایت زمان انکوباسیون بستر با آنزیم.

فعالیت آنزیمی میکروارگانیسم ها غنی و متنوع است. با استفاده از آن، می توانید نه تنها گونه و نوع میکروب را تعیین کنید، بلکه انواع آن (به اصطلاح بیووارها) را نیز تعیین کنید. اجازه دهید خواص اصلی آنزیمی و تعیین کیفی آنها را در نظر بگیریم.

تجزیه کربوهیدرات ها (فعالیت ساکارولیتیک)، یعنی توانایی شکستن قندها و الکل های پلی هیدریک با تشکیل اسید یا اسید و گاز، بر روی محیط های Hiss که حاوی یک یا آن کربوهیدرات و شاخص است، مطالعه می شود. تحت تأثیر اسید تشکیل شده در هنگام تجزیه کربوهیدرات ها، نشانگر رنگ محیط را تغییر می دهد. بنابراین به این محیط‌ها «سری‌های متنوع» می‌گویند. میکروب هایی که کربوهیدرات معینی را تخمیر نمی کنند بدون تغییر در محیط رشد می کنند. وجود گاز با تشکیل حباب در محیط با آگار یا با تجمع آن در "شناور" روی محیط مایع تعیین می شود. "Float" یک لوله شیشه ای باریک با انتهای مهر و موم شده رو به بالا است که قبل از استریل شدن در یک لوله آزمایش با محیط قرار می گیرد.

علاوه بر این، فعالیت ساکارولیتیک در محیط های اندو، EMS و Ploskirev مورد مطالعه قرار گرفته است. میکروارگانیسم ها، قند شیر (لاکتوز) موجود در این محیط ها را به اسید تخمیر می کنند، کلنی های رنگی را تشکیل می دهند - اسید رنگ شاخص موجود در محیط را تغییر می دهد. کلنی های میکروب هایی که لاکتوز را تخمیر نمی کنند بی رنگ هستند.

به دلیل رشد میکروب هایی که لاکتوز را تخمیر می کنند، شیر خشک می شود.

هنگامی که میکروارگانیسم هایی که آمیلاز تولید می کنند در محیط های حاوی نشاسته محلول رشد می کنند، نشاسته تجزیه می شود. آنها با افزودن چند قطره محلول لوگول به فرهنگ در مورد این موضوع یاد می گیرند - رنگ محیط تغییر نمی کند. نشاسته هضم نشده با این محلول رنگ آبی می دهد.

خواص پروتئولیتیک (یعنی توانایی تجزیه پروتئین ها، پلی پپتیدها و غیره) بر روی محیط های حاوی ژلاتین، شیر، آب پنیر و پپتون مطالعه می شود. هنگامی که میکروب هایی که ژلاتین را تخمیر می کنند روی یک محیط ژلاتینی رشد می کنند، محیط به مایع تبدیل می شود. ماهیت مایع شدن ناشی از میکروب های مختلف متفاوت است. میکروب هایی که کازئین (پروتئین شیر) را تجزیه می کنند باعث پپتونیزاسیون شیر می شوند - ظاهر آب پنیر را به خود می گیرد. هنگامی که پپتون ها تجزیه می شوند، ایندول، سولفید هیدروژن و آمونیاک می توانند آزاد شوند. تشکیل آنها با استفاده از کاغذهای شاخص تعیین می شود. کاغذ صافی را از قبل با محلول های خاصی آغشته می کنند، خشک می کنند، به نوارهای باریک به طول 5-6 سانتی متر برش می زنند و پس از کاشت کشت روی MPB، زیر یک درپوش بین آن و دیواره لوله آزمایش قرار می دهند. پس از انکوباسیون در ترموستات، نتیجه در نظر گرفته می شود. آمونیاک باعث آبی شدن کاغذ تورنسل می شود. هنگامی که سولفید هیدروژن روی یک تکه کاغذ خیس شده در محلول 20٪ استات سرب و بی کربنات سدیم آزاد می شود، سولفات سرب تشکیل می شود - کاغذ سیاه می شود. ایندول باعث قرمزی یک تکه کاغذ خیس شده در محلول اسید اگزالیک می شود.

علاوه بر این رسانه ها، توانایی میکروارگانیسم ها برای تجزیه بسترهای مختلف مواد مغذی با استفاده از دیسک های کاغذی آغشته به معرف های خاص (سیستم های نشانگر کاغذ "SIB") تعیین می شود. این دیسک ها با کشت در حال مطالعه در لوله های آزمایش پایین آورده می شوند و پس از 3 ساعت انکوباسیون در ترموستات در دمای 37 درجه سانتی گراد، تجزیه کربوهیدرات ها، اسیدهای آمینه، پروتئین ها و غیره با تغییر رنگ دیسک ها قضاوت می شود.

خواص همولیتیک (توانایی تخریب گلبول های قرمز) در محیط های خونی مورد مطالعه قرار می گیرد. در این حالت، محیط مایع شفاف می شود و در محیط های متراکم یک ناحیه شفاف در اطراف کلنی ظاهر می شود. وقتی متهموگلوبین تشکیل شد، محیط سبز رنگ می شود.

حفظ فرهنگ ها

فرهنگ های جدا شده و مطالعه شده (سویه ها) که برای علم یا تولید ارزشمند هستند در موزه های فرهنگ های زنده نگهداری می شوند. موزه All-Union در موسسه تحقیقات دولتی استانداردسازی و کنترل آماده‌سازی‌های بیولوژیکی پزشکی به نام این موزه واقع شده است. L. A. Tarasevich (GISK).

هدف از ذخیره سازی حفظ حیات میکروارگانیسم ها و جلوگیری از تغییرپذیری آنهاست. برای انجام این کار لازم است تبادل در سلول میکروبی ضعیف یا متوقف شود.

یکی از پیشرفته ترین روش های حفظ طولانی مدت فرهنگ ها لیوفیلیزاسیون است - خشک کردن در خلاء از حالت یخ زده به شما امکان می دهد یک حالت انیمیشن معلق ایجاد کنید. خشک کردن در دستگاه های خاص انجام می شود. کشت ها را در آمپول های مهر و موم شده در دمای 4 درجه سانتی گراد، ترجیحاً 30-70 درجه سانتی گراد نگهداری کنید.

احیای محصولات خشک شده.

نوک آمپول را به شدت در شعله مشعل گرم کنید و با یک سواب پنبه ای که کمی با آب سرد مرطوب شده است، آن را لمس کنید تا ریزترک هایی روی شیشه ایجاد شود که از طریق آن هوا به آرامی به داخل آمپول نشت می کند. در همان زمان، با عبور از لبه های گرم شده ترک ها، هوا استریل می شود.

فراموش نکنید که در آمپول مهر و موم شده خلاء وجود دارد. اگر هوا بلافاصله از طریق یک سوراخ بزرگ وارد آن شود، کشت موجود در آمپول ممکن است اسپری شده و خارج شود.

با اجازه دادن هوا به داخل، سر آمپول را به سرعت با موچین بشکنید و آن را بردارید. سوراخ را به آرامی بسوزانید و با یک پیپت یا سرنگ پاستور استریل یک حلال (آبگوشت یا محلول ایزوتونیک) به آمپول اضافه کنید. محتویات آمپول را مخلوط کرده و روی محیط تلقیح کنید. رشد محصولات ترمیم شده در اولین کاشت ممکن است کند شود.

همچنین می توان محصولات را برای مدت طولانی در نیتروژن مایع (196- درجه سانتیگراد) در دستگاه های مخصوص نگهداری کرد.

روش‌های نگهداری کوتاه‌مدت کشت‌ها به شرح زیر است: 1) کشت فرعی (بذردهی مجدد دوره‌ای در محیط‌های تازه) در فواصل زمانی بسته به ویژگی‌های میکروارگانیسم، محیط و شرایط کشت. بین خرده‌کشت‌ها، کشت‌ها در دمای 4 درجه سانتی‌گراد نگهداری می‌شوند. 2) نگهداری زیر یک لایه روغن. کشت در آگار در ستونی به ارتفاع 5-6 سانتی متر، پر از وازلین استریل (لایه روغن تقریباً 2 سانتی متر) و به صورت عمودی در یخچال نگهداری می شود. ماندگاری میکروارگانیسم های مختلف متفاوت است، بنابراین کشت به صورت دوره ای از لوله های آزمایش کاشته می شود تا زنده بودن آن بررسی شود. 3) نگهداری در -20-70 درجه سانتیگراد. 4) نگهداری در لوله های مهر و موم شده. در صورت لزوم، مواد ذخیره شده در محیط های تازه کاشته می شود.

فصل 8. فاژی ها

فاژها ویروس های باکتری و تعدادی از میکروارگانیسم های دیگر هستند. تحت شرایط خاصی باعث لیز (انحلال) میزبان خود می شوند. عمل فاژها در طبیعت اتفاق می افتد و در عمل استفاده می شود.

شکل 42 باکتریوفاژها

تاریخچه کشف و مطالعه فاژ. در سال 1898، N. F. Gamaleya نشان داد که فیلتر باسیل های سیاه زخم باعث لیز کشت های تازه این میکروارگانیسم ها می شود. در سال 1915، F. Tuort کشف کرد که کلنی های سفید مات استافیلوکوک ها شفاف شده و ناپدید می شوند و عاملی که استافیلوکوک ها را لیز می کند از فیلتر باکتری ها عبور می کند. حفظ توانایی حل کردن کشت های تازه میکروارگانیسم ها. پدیده لیز میکروارگانیسم ها توصیف شده است، اما ماهیت آن مورد مطالعه قرار نگرفته است. به همین دلیل است که افتخار کشف باکتریوفاژ متعلق به دانشمند کانادایی d'Hérelle است.

D'Herelle (1917) فیلترهای مدفوع را که روزانه از یک بیمار مبتلا به اسهال خونی می گرفت و با کشت تازه تلقیح شده عامل این بیماری به لوله های آزمایش وارد می کرد، مطالعه کرد. پس از انکوباسیون در ترموستات، کشت رشد کرد. یک روز رشد نکرد، اما حل شد، این مصادف بود با شروع بهبودی بیمار.

D'Hérelle نشان داد که توانایی لیزینگ فیلترهای مدفوع با عبورهای متوالی روی کشتهای باکتریایی تازه افزایش می یابد. از این نظر، دانشمند به این نتیجه رسید که آنها توسط یک عامل زنده که از فیلترهای باکتریایی عبور می کند، یعنی یک ویروس حل می شوند. در حال حاضر، دیدگاه وی. توسط اکثریت دانشمندان پذیرفته شده است.

D'Herelle ویروس کشف شده را باکتریوفاژ - باکتری خوار (از یونانی phagos - بلعنده) و پدیده را - باکتریوفاژی نامید.

با کشف میکروسکوپ الکترونی، ماهیت جسمی فاژ تایید شد و مورفولوژی آن مورد مطالعه قرار گرفت.

کشف D'Herelle توجه پزشکانی را به خود جلب کرد که از فاژ برای درمان و پیشگیری از تعدادی از بیماری های عفونی استفاده می کردند. در حال حاضر فاژها به طور گسترده در عمل پزشکی و در تحقیقات مختلف بیولوژیکی استفاده می شوند. و انکولوژیست های تجربی به مطالعه فاژها، متخصصان مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی و غیره می پردازند. مطالعه فاژ به عنوان یکی از جالب ترین فصل های زیست شناسی ادامه دارد.

خواص فاژها

مورفولوژی فاژها بیشتر فاژها از یک سر و یک دم تشکیل شده اند، بنابراین آنها را با بچه قورباغه یا اسپرم مقایسه می کنند. T-فاژهای مورد مطالعه اشرشیاکلی هستند. فرآیند آنها یک استوانه توخالی (میله) است که با یک غلاف پوشیده شده و به صفحه پایه با خارها و فیبریل ها ختم می شود. اندازه فاژها، شکل و اندازه سر، طول و ساختار فرآیند برای فاژهای مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، فاژهایی با فرآیند طولانی که غلاف آنها منقبض نمی شوند، فاژهایی با فرآیند کوتاه، بدون فرآیند و رشته ای هستند.

ترکیب شیمیایی فاژها مانند همه ویروس ها، فاژها از یک نوع اسید نوکلئیک (فاژهای DNA رایج تر هستند) و پروتئین تشکیل شده اند. یک مولکول اسید نوکلئیک که به شکل مارپیچ پیچیده شده است، در سر فاژ قرار دارد. پوسته فاژ (کپسید) و زائده ماهیتی پروتئینی دارند. انتهای آزاد فرآیند حاوی یک آنزیم لیتیک، معمولاً لیزوزیم یا هیالورونیداز است.

تعامل فاژ با یک سلول حساسمراحل متوالی را طی می کند. کل چرخه فاژ-باکتری ها در سیستم های مختلف از چند دقیقه تا 1-2 ساعت طول می کشد. اجازه دهید توالی این فرآیند را با استفاده از مثال فاژ T-even اشریشیا کلی تحلیل کنیم.

مرحله I - جذب ذرات فاژ بر روی گیرنده های سطح سلولی با استفاده از رشته های فرآیند دم انجام می شود. صدها فاژ می توانند روی یک سلول جذب شوند (یکی برای لیز کردن سلول کافی است). جذب فاژ خاص است.

مرحله دوم - نفوذ (تزریق) اسید نوکلئیک فاژ به داخل سلول ها برای فاژهای مختلف متفاوت است. در E.coli T-phages، خارهای لایه بازال با دیواره سلولی در تماس هستند. میله دیواره سلولی را سوراخ می کند. آنزیمی که در این فرآیند قرار دارد، اغلب لیزوزیم، غشای سیتوپلاسمی را از بین می برد. در این حالت، غلاف فرآیند منقبض می شود و اسید نوکلئیک فاژ از طریق کانال میله ای به سلول "تزریق" می شود. پوسته پروتئین خالی فاژ ("سایه") در خارج باقی می ماند.

مرحله III - تولید مثل پروتئین فاژ و اسید نوکلئیک در داخل سلول.

مرحله IV - جمع آوری و تشکیل ذرات فاژ بالغ.

شکل 43 ساختار فاژ.

1 - سر؛ 2 - DNA; 3 - میله; 4 - پوشش; 5 - صفحه پایه; 6- خوشه؛ 7 - فیبرهای دم.

شکل 44 مورفولوژی فاژها.

1- فاژها با سر، فرآیند و غلاف انقباضی. 2-سر و فرآیند، بدون انقباض. 3 - سر و روند کوتاه; 4 - فاژهای بدون دم؛ فاژهای 5 رشته ای.

مرحله V- لیز سلولی و آزادسازی ذرات فاژ بالغ از آن. به طور معمول، دیواره سلولی پاره می شود و صدها فاژ جدید در محیط آزاد می شوند که قادر به آلوده کردن سلول های تازه هستند. این لیز را لیز از درون می گویند.

بر خلاف لیز از داخل، لیز از خارج زمانی اتفاق می افتد که تعداد بسیار زیادی از فاژها به یکباره روی سلول جذب شوند. آنها سوراخ های متعددی در دیواره سلولی ایجاد می کنند که محتویات سلولی از آن خارج می شود. بنابراین، در هنگام لیز از خارج، فاژ تکثیر نمی شود و تعداد ذرات آن افزایش نمی یابد.

بر اساس ماهیت تأثیر آنها بر میکروارگانیسم ها، فاژهای بدخیم و معتدل متمایز می شوند.

فاژهای ویروسی با انتشار تعداد زیادی از ذرات فاژ که قادر به آلوده کردن سلول های جدید در محیط هستند، باعث لیز سلول آلوده می شوند. در این حالت، کشت میکروارگانیسم ها لیز می شود. محیط مایع شفاف می شود - تشکیل فاگولیزات رخ می دهد - محیطی که تعداد زیادی فاژ در آن قرار دارد. با توسعه یک فاژ بدخیم در باکتری هایی که روی یک محیط متراکم رشد می کنند، یا مناطق شفاف لیز مداوم تشکیل می شوند، یا تشکیلات شفاف فردی رشد می کنند - کلنی های فاژ. به آنها کلونی منفی (پلاک) می گویند. کلنی های فاژهای مختلف از نظر اندازه و ساختار متفاوت هستند.

فاژهای معتدل تمام سلول های یک جمعیت را لیز نمی کنند. فاژها با برخی از آنها وارد همزیستی می شوند: اسید نوکلئیک فاژ (ژنوم آن) در کروموزوم سلولی ادغام می شود و فاژ نامیده می شود. یک کروموزوم منفرد تشکیل می شود. سلول باکتری نمی میرد. پروفاژی که بخشی از ژنوم سلول شده است می تواند به تعداد نامحدودی از فرزندان منتقل شود، به عنوان مثال، در طول تولید مثل به سلول های جدید. پدیده همزیستی یک سلول میکروبی با یک فاژ معتدل (پروفاژ) را لیزوژنی و به فرهنگی که در آن پروفاژ وجود دارد، لیزوژنیک می گویند. این نام نشان دهنده توانایی پروفاژ برای خروج خود به خود از کروموزوم سلولی و حرکت به داخل سیتوپلاسم و تبدیل شدن به یک فاژ بدخیم است. آن دسته از سلول های کشت که در آنها فاژ بدخیم تشکیل شده است می میرند (لیز)، بقیه لیزوژنیسیته را حفظ می کنند.

طرح مراحل اصلی تعامل بین فاژ و سلول باکتریایی.

1 - وارد کردن اسید نوکلئیک فاژ به منشی. 2-جوان، مولد

فاژها؛ 3 - فاژهای بالغ. 4- جداسازی فاژها.

کشت های لیزوژنیک از نظر خواص اولیه با کشت های اصلی تفاوتی ندارند، اما در برابر عفونت مجدد با فاژی به همین نام مقاوم هستند. هنگامی که یک کشت لیزوژنیک در معرض تشعشعات نافذ (دوزهای خاص و قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس، پرتوهای کیهانی)، مواد شیمیایی خاص و تعدادی از عوامل دیگر قرار می گیرد، تولید یک فاژ بدخیم و لیز سلول های کشت آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

فاژهای معتدل می توانند برای تولید میکروبیولوژیک مضر باشند. به عنوان مثال، اگر سویه‌های تولیدکننده واکسن‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و سایر مواد بیولوژیکی لیزوژنیک باشند، این خطر وجود دارد که یک فاژ معتدل بدخیم شود، که منجر به لیز سویه تولیدی می‌شود.

فاژهای معتدل عامل قدرتمندی در تغییرپذیری میکروارگانیسم ها هستند. پروفاژ می تواند برخی از ویژگی های یک کشت میکروبی را تغییر دهد، به عنوان مثال، آن را قادر به تولید سم می کند، که در بین باسیل های دیفتری، عامل مخملک و غیره مشاهده می شود. فاژ می تواند بخشی از کروموزوم سلول میزبان را بگیرد و این قسمت از کروموزوم را به سلول دیگری منتقل کند، جایی که فاژ دوباره به پروفاژ تبدیل می شود و سلول خواص جدیدی دریافت می کند.

توزیع فاژها در طبیعت در همه جا وجود دارد. فاژها در جایی یافت می شوند که میکروارگانیسم های حساس به آنها یافت می شوند: در آب، خاک، فاضلاب، ترشحات انسان و حیوان و غیره. تقریباً همه باکتری های شناخته شده میزبان فاژهای مخصوص آنها هستند.

مقاومت فاژها در برابر عوامل فیزیکی و شیمیایی بیشتر از اشکال رویشی میزبانشان است. فاژها می توانند حرارت را تا 75 درجه سانتیگراد، خشک شدن طولانی مدت، pH از 2.0 تا 8.5 را تحمل کنند. آنها به آنتی بیوتیک ها، تیمول، کلروفرم و تعدادی دیگر از موادی که میکروفلور همراه را از بین می برند، حساس نیستند. بنابراین از این مواد در جداسازی و نگهداری فاژها استفاده می شود. اسیدها و مواد ضدعفونی کننده برای فاژها مضر هستند.

کاربرد عملی فاژها

استفاده از فاژها بر اساس ویژگی دقیق و توانایی آنها در تخریب سلول های میکروبی یا وارد شدن به همزیستی با آنها است.

پیشگیری از فاژ و فاژ درمانی - پیشگیری و درمان عفونت ها با کمک فاژها بر این اساس استوار است که وقتی فاژ با یک پاتوژن در بدن بیمار مواجه می شود، آن را از بین می برد. در حال حاضر، فاژها به طور گسترده در درمان و پیشگیری از عفونت های استافیلوکوک و استرپتوکوک، حتی آنهایی که به آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند، و همچنین وبا، طاعون و تعدادی از عفونت های دیگر، به عنوان مثال، عفونت های ناشی از اشریشیا کلی و پروتئوس، استفاده می شود.

تشخیص فاژ شامل: الف) شناسایی کشت های جدا شده با استفاده از فاژهای شناخته شده (تشخیصی). کشت مربوط به فاژی است که آن را لیز کرده است. به عنوان مثال، اگر لیز توسط فاژ وبا ایجاد شده باشد، پس این یک کشت Vibrio cholerae است. ویژگی دقیق نوع فاژها امکان تایپ انواع گونه ها را در یک گونه (phagevars) فراهم می کند. تایپ فاژ در اپیدمیولوژی اهمیت زیادی دارد، زیرا به فرد اجازه می دهد منبع عفونت را تعیین کند و تعدادی از مسائل دیگر را حل کند. ب) شناسایی یک فاژ ناشناخته با استفاده از کشت آزمایش میکروبی. اگر فاژ کشت عامل اسهال خونی را لیز کند، فاژ اسهال خونی است. ج) روش تشخیصی تسریع شده با استفاده از واکنش افزایش تیتر فاژ RNTF نیازی به جداسازی کشت خالص پاتوژن ندارد. مواد آزمایش (از بیمار یا از اشیاء محیطی) و فاژ نشانگر که تیتر آن کاملا مشخص است به آبگوشت اضافه می شود.

فاژهای معتدل به طور گسترده در حل مسائل اساسی زیست شناسی استفاده می شوند. با کمک آنها، کد ژنتیکی مورد مطالعه قرار گرفته است، موفقیت های بزرگی در مهندسی ژنتیک به دست آمده است، از آنها برای مطالعه رشد تومور، به عنوان عاملی در تغییرپذیری میکروارگانیسم ها و در مطالعات دیگر استفاده می شود. از آنجایی که فرهنگ‌های لیزوژنیک، بر خلاف فرهنگ‌های "سالم"، به تشعشع حساس هستند، برای تعیین قابلیت اطمینان حفاظت از سفینه‌های فضایی در برابر پرتوهای کیهانی کار می‌کنند: اگر حفاظت غیرقابل اعتماد باشد، پروفاژ به شکلی خطرناک تبدیل می‌شود و فرهنگ را لیز می‌کند.

آماده سازی فاژ

هنگام تولید فرآورده های فاژ در تولید، از سویه های به خوبی مطالعه شده از میکروارگانیسم ها و فاژها استفاده می شود که معمولاً در راکتورها رشد می کنند که این امر امکان به دست آوردن مقادیر زیادی فاگولیزات را فراهم می کند.

فاژها به صورت مایع (آمپول و ویال)، قرص و شیاف تولید می شوند. قرص های فاژ که برای تجویز خوراکی در نظر گرفته شده اند با یک پوشش مقاوم در برابر اسید پوشانده شده اند که از فاژها در برابر اثر اسید هیدروکلریک موجود در آب معده محافظت می کند.

تمام آماده سازی های فاژ تحت کنترل اجباری برای عدم وجود فلور خارجی، بی ضرر بودن و فعالیت (تیتر) هستند که در مرکز تولید انجام می شود. کنترل انتخابی در مؤسسه تحقیقاتی دولتی استاندارد و کنترل آماده‌سازی‌های بیولوژیکی پزشکی به نام انجام می‌شود. L.A. تاراسویچ. فاژ آزاد شده مجهز به برچسبی است که نشان می دهد: موسسه تولید کننده، نام فاژ، سری، شماره کنترل و تاریخ انقضا. هر بسته همراه با دستورالعمل استفاده و ذخیره سازی فاژ ارائه شده است.

آنزیم ها کاتالیزورهایی برای واکنش های شیمیایی با ماهیت پروتئینی هستند که با عملکرد خاص در رابطه با کاتالیز واکنش های شیمیایی خاص مشخص می شوند. آنها محصولات بیوسنتز همه موجودات زنده خاک هستند: گیاهان چوبی و علفی، خزه ها، گلسنگ ها، جلبک ها، میکروارگانیسم ها، تک یاخته ها، حشرات، بی مهرگان و مهره داران، که در محیط طبیعی توسط دانه های خاص - بیوسنوزها نشان داده می شوند.

بیوسنتز آنزیم ها در موجودات زنده به دلیل عوامل ژنتیکی مسئول انتقال ارثی نوع متابولیسم و ​​تنوع تطبیقی ​​آن انجام می شود. آنزیم ها دستگاه کاری هستند که از طریق آنها عمل ژن ها محقق می شود. آنها هزاران واکنش شیمیایی را در موجودات کاتالیز می کنند که در نهایت متابولیسم سلولی را تشکیل می دهند. به لطف آنها، واکنش های شیمیایی در بدن با سرعت بالا رخ می دهد.

در حال حاضر بیش از 900 آنزیم شناخته شده است. آنها به شش کلاس اصلی تقسیم می شوند.

1. اکسی ردوکتازها که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.

2. ترانسفرازهایی که واکنش های انتقال بین مولکولی گروه ها و باقیمانده های شیمیایی مختلف را کاتالیز می کنند.

3. هیدرولازهایی که واکنش های برش هیدرولیتیک پیوندهای درون مولکولی را کاتالیز می کنند.

4. لیازها که واکنش های جمع شدن گروه ها در پیوندهای دوگانه و واکنش های معکوس انتزاع این گروه ها را کاتالیز می کنند.

5. ایزومرازهایی که واکنش های ایزومریزاسیون را کاتالیز می کنند.

6. لیگازهایی که واکنش های شیمیایی را با تشکیل پیوندهای ناشی از ATP (آدنوزین تری فسفریک اسید) کاتالیز می کنند.

هنگامی که موجودات زنده می میرند و می پوسند، برخی از آنزیم های آنها از بین می رود و برخی با ورود به خاک، فعالیت خود را حفظ می کنند و بسیاری از واکنش های شیمیایی خاک را کاتالیز می کنند و در فرآیندهای تشکیل خاک و در تشکیل یک ویژگی کیفی خاک - حاصلخیزی شرکت می کنند. . در انواع مختلف خاک تحت بیوسنوزهای خاص، کمپلکس های آنزیمی خود را تشکیل داده اند که در فعالیت واکنش های بیوکاتالیستی متفاوت است.

V.F. Kuprevich و T.A. Shcherbakova (1966) خاطرنشان می کنند که یک ویژگی مهم کمپلکس های آنزیمی خاک، نظم عمل گروه های موجود از آنزیم ها است که در این واقعیت آشکار می شود که عملکرد همزمان تعدادی از آنزیم ها نشان دهنده گروه های مختلف است. ; تشکیل و تجمع ترکیبات موجود بیش از حد در خاک مستثنی است. ترکیبات ساده متحرک انباشته شده اضافی (مثلاً NH 3) به طور موقت به یک روش یا روش دیگر متصل می شوند و به چرخه هایی فرستاده می شوند که با تشکیل ترکیبات کم و بیش پیچیده به اوج خود می رسند. کمپلکس های آنزیمی سیستم های خود تنظیم متعادلی هستند. در این، میکروارگانیسم ها و گیاهان نقش اصلی را ایفا می کنند که دائما آنزیم های خاک را پر می کنند، زیرا بسیاری از آنها کوتاه مدت هستند. تعداد آنزیم ها به طور غیرمستقیم بر اساس فعالیت آنها در طول زمان مورد قضاوت قرار می گیرد که به ماهیت شیمیایی مواد واکنش دهنده (سوبسترا، آنزیم) و به شرایط برهمکنش (غلظت اجزاء، PH، دما، ترکیب محیط و عمل بستگی دارد). فعال کننده ها، بازدارنده ها و غیره).

این فصل مشارکت در برخی از فرآیندهای شیمیایی خاک آنزیم هایی از کلاس هیدرولازها - فعالیت اینورتاز، اوره آز، فسفاتاز، پروتئاز و از کلاس اکسی ردوکتازها - فعالیت کاتالاز، پراکسیداز و پلی فنول اکسیداز را مورد بحث قرار می دهد که از اهمیت زیادی در تبدیل مواد آلی حاوی نیتروژن و فسفر، مواد کربوهیدراتی و در فرآیندهای تشکیل هوموس. فعالیت این آنزیم ها شاخص قابل توجهی از حاصلخیزی خاک است. علاوه بر این، فعالیت این آنزیم‌ها در خاک‌های جنگلی و زراعی با درجات مختلف کشت با استفاده از نمونه خاک‌های خاکستری-پودزولیک، جنگل خاکستری و خاک‌های خاکستری- کربناته مشخص می‌شود.

ویژگی های آنزیم های خاک

اینورتاز - واکنش های تجزیه هیدرولیتیک ساکارز را به مقادیر هم مولی گلوکز و فروکتوز کاتالیز می کند، همچنین با تشکیل مولکول های فروکتوز بر سایر کربوهیدرات ها تأثیر می گذارد - محصول انرژی برای زندگی میکروارگانیسم ها، واکنش های فروکتوز ترانسفراز را کاتالیز می کند. مطالعات بسیاری از نویسندگان نشان داده است که فعالیت اینورتاز بهتر از سایر آنزیم ها نشان دهنده سطح حاصلخیزی و فعالیت بیولوژیکی خاک است.

اوره آز تجزیه هیدرولیتیک اوره به آمونیاک و دی اکسید کربن را کاتالیز می کند. در ارتباط با استفاده از اوره در عمل زراعی، باید در نظر داشت که فعالیت اوره آز در خاک های حاصلخیزتر بیشتر است. در تمام خاک ها در طول دوره های بیشترین فعالیت بیولوژیکی آنها - در ژوئیه - اوت افزایش می یابد.

فسفاتاز (قلیایی و اسیدی) - هیدرولیز تعدادی از ترکیبات ارگانوفسفره را با تشکیل ارتوفسفات کاتالیز می کند. فعالیت فسفاتاز رابطه معکوس با عرضه فسفر متحرک به گیاهان دارد، بنابراین می توان از آن به عنوان یک شاخص اضافی در هنگام ایجاد نیاز به کودهای فسفر برای استفاده در خاک استفاده کرد. بیشترین فعالیت فسفاتاز در ریزوسفر گیاهان است.

پروتئازها گروهی از آنزیم ها هستند که با مشارکت آنها پروتئین ها به پلی پپتیدها و اسیدهای آمینه تجزیه می شوند و سپس هیدرولیز به آمونیاک، دی اکسید کربن و آب می شوند. از این نظر، پروتئازها در زندگی خاک از اهمیت بالایی برخوردار هستند، زیرا با تغییرات در ترکیب اجزای آلی و پویایی اشکال نیتروژن قابل جذب به گیاهان همراه هستند.

کاتالاز - در نتیجه عمل فعال کننده آن، پراکسید هیدروژن، سمی برای موجودات زنده، به آب و اکسیژن آزاد تقسیم می شود. پوشش گیاهی تأثیر زیادی بر فعالیت کاتالاز خاک های معدنی دارد. به عنوان یک قاعده، خاک های زیر گیاهان با سیستم ریشه قوی و عمیقاً با فعالیت کاتالاز بالا مشخص می شوند. ویژگی فعالیت کاتالاز این است که کمی در نیمرخ تغییر می کند و رابطه معکوس با رطوبت خاک و رابطه مستقیم با دما دارد.

پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز - آنها نقش مهمی در فرآیندهای تشکیل هوموس در خاک دارند. پلی فنل اکسیداز اکسیداسیون پلی فنل ها به کینون ها را در حضور اکسیژن آزاد اتمسفر کاتالیز می کند. پراکسیداز اکسیداسیون پلی فنل ها را در حضور پراکسید هیدروژن یا پراکسیدهای آلی کاتالیز می کند. در این مورد، نقش آن فعال کردن پراکسیدها است، زیرا آنها اثر اکسید کننده ضعیفی بر روی فنل ها دارند. سپس، تراکم کینون ها با اسیدهای آمینه و پپتیدها می تواند برای تشکیل یک مولکول اولیه اسید هیومیک رخ دهد که متعاقباً به دلیل تراکم های مکرر پیچیده تر می شود (Kononova، 1963).

اشاره شد (Chunderova, 1970) که نسبت فعالیت پلی فنل اکسیداز (S) به فعالیت پراکسیداز (D) که به صورت درصد () بیان می شود، مربوط به تجمع هوموس در خاک است، بنابراین این مقدار برابر است. ضریب شرطی تجمع هوموس (K) نامیده می شود. در خاک های زراعی و ضعیف اودمورتیا برای دوره از ماه مه تا سپتامبر این بود: در خاک خاکستری-پودزولیک - 24٪، در خاک خاکستری جنگل خاکستری - 26٪ و در خاک سدی-کربنات - 29٪.

فرآیندهای آنزیمی در خاک

فعالیت بیوکاتالیستی خاک ها مطابق با میزان غنی شدن آنها در میکروارگانیسم ها است (جدول 11)، به نوع خاک بستگی دارد و در امتداد افق های ژنتیکی متفاوت است، که با ویژگی های تغییرات محتوای هوموس، واکنش، قرمز مرتبط است. پتانسیل گاو و سایر شاخص ها در امتداد مشخصات.

در خاک های جنگلی بکر، شدت واکنش های آنزیمی عمدتاً توسط افق بستر جنگل و در خاک های زراعی - توسط لایه های زراعی تعیین می شود. هم در برخی از خاک ها و هم در سایر خاک ها، همه افق های ژنتیکی کمتر فعال بیولوژیکی واقع در زیر افق های A یا A p دارای فعالیت آنزیمی کم هستند که با کشت خاک کمی در جهت مثبت تغییر می کند. پس از توسعه خاک های جنگلی برای زمین های زراعی، فعالیت آنزیمی افق زراعی تشکیل شده در مقایسه با بستر جنگل به شدت کاهش می یابد، اما با کشت افزایش می یابد و در گونه های بسیار زراعی به شاخص های نزدیک یا فراتر می رود. زباله جنگل

11. مقایسه محتوای بیوژن و فعالیت آنزیمی خاک در اورال میانه (Pukhidskaya، Kovrigo، 1974)

شماره بخش، نام خاک	افق، عمق نمونه برداری، سانتی متر		تعداد کل میکروارگانیسم ها، هزار در هر 1 گرم شکم. خشک خاک (میانگین برای سال 1962، 1964-1965)	شاخص های فعالیت آنزیم (میانگین برای 1969-1971)
				اینورتاز، میلی گرم گلوکز در هر 1 گرم خاک در روز	فسفاتاز، میلی گرم فنل فتالئین در هر 100 گرم خاک در هر ساعت	اوره آز، میلی گرم NH، به ازای هر 1 گرم خاک در روز	کاتالاز، میلی لیتر 0 2 در هر 1 گرم خاک در 1 دقیقه	پلی فنل اکسیداز		پراکسیداز
								میلی گرم پورپوروگالین در 100 گرم خاک
3. پودزولیک سدیم-متوسط، لومی متوسط ​​(زیر جنگل)
					مشخص نشده
1. خاکشیر-متوسط-پودزولیک، متوسط ​​لومی، کم کشت
10. جنگل خاکستری podzolized لومی سنگین ضعیف کشت
2. سودی-کربنات، کمی شسته، لومی سبک، کمی کشت شده

فعالیت واکنش های بیوکاتالیستی در خاک تغییر می کند. کمترین میزان آن در بهار و پاییز و معمولاً در ژوئیه تا آگوست بالاترین میزان است که با پویایی روند کلی فرآیندهای بیولوژیکی در خاک مطابقت دارد. با این حال، بسته به نوع خاک و موقعیت جغرافیایی آن، پویایی فرآیندهای آنزیمی بسیار متفاوت است.

سوالات و تکالیف تستی

1- چه ترکیباتی را آنزیم می نامند؟ تولید و اهمیت آنها برای موجودات زنده چیست؟ 2. منابع آنزیم های خاک را نام ببرید. تک تک آنزیم ها چه نقشی در فرآیندهای شیمیایی خاک دارند؟ 3. مفهوم مجموعه آنزیمی خاک ها و عملکرد آن را بیان کنید. 4. شرح کلی سیر فرآیندهای آنزیمی در خاکهای بکر و زراعی ارائه دهید.