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土壤酸性磷酸酶性质及汞、铜、锌对其影响的机理研究

徐冬梅

  本文首先通过正交实验设计研究了土壤脲酶、转化酶、酸性磷酸酶活性变化与外源污染物:酸雨、重金属铜、农药莠去津及其复合污染之间的相互关系。结果表明,在不考虑交互作用的情况下,以外来H对3种水解酶活性的影响尤其显著,Cu次之,莠去津与Al对3种酶的影响较小。交互作用情况下,H×Cu对磷酸酶活性影响显著;莠去津×Cu对磷酸酶活性存在显著的协同效应;而莠去津×H对3种酶活性均无可观测的交互作用存在。可见,3种水解酶中,以酸性磷酸酶对外源污染物酸雨、重金属铜和农药反应均较敏感。基于以上研究结果:污染物作用下磷酸酶活力变化较显著,选择土壤酸性磷酸酶为对象,进行详细研究。土壤理化性质与酸性磷酸酶催化活性关系的研究结果表明,有机质、全氮、全磷是支配土壤酸性磷酸酶活性的主要因素,它们作用于酶活性的直接和间接效应均十分显著,这一方面因为有机质是土壤酶的主要载体,另一方面,肥沃土壤中广泛分布着酶作用底物的碳、氮、磷源,有利于酶活性的提高。pH、土壤粘粒主要通过直接效应影响酶活性。阳离子交换量对酶活性的影响最为微弱。可见,不同类别、不同性质土壤间酸性磷酸酶背景活性值差异较大。土壤酸性磷酸酶催化动力学性质的研究结果表明,不同土壤酸性磷酸酶的K_m值基本上处于同一数量级,却又表现出一定的差别。这种差别可能与酶在土壤中的不同周围环境及酶和底物的不同被吸附程度有关。除20℃以外,K_m值与土壤有机质、全氮呈显著或极显著相关,10℃、20℃时与土壤全磷显著相关。同一种土壤的V_(max)值大致有随反应温度升高而增大的趋势。且V_(max)与土壤理化性质的相关性较差。12个土壤样品的反应速度常数K值亦有较大差别,基本上肥力高的土壤有较大的K值。6种水稻土具有较大的酶促反应活化能且其数值较为相近。湿地土次之,红壤土和盐碱土的E_a值较小。相关分析表明,E_a值与土壤有机质、全氮均呈极显著相关,而与土壤其它性质不相关。通过以上研究,不仅对土壤酸性磷酸酶性质有了较为透彻的了解,而且为后文研究工作中土壤样品的选择提供了实验依据。帮助我们更全面、客观地认识汞、铜、锌对土壤酸性磷酸酶的影响及机理。将重金属汞、铜、锌添加于三种性质各异的上壤中,结果表明,其对磷酸酶活性仰制率的火小顺序为:汞>恫>锌。3下D·重金属对土壤酸性磷酸酶活性和动力学参数均有较大影l响,并且这些参数与重金属添加量具有显著的相夫矢系,因此除酶活性值以外,士壤酸性磷酸酶酶促反应的动力学参数儿;。、几。沉n办可作为一种辅助手段用以表征重金属汞、铜、锌对土壤的污染程度。随着汞、铜、锌浓度的增加,3种土壤K;。x均降低,而凡。变化不规律,表现为1号土壤凡;增大而2、3号土壤孔基本不变。山此可以推测,汞、铜、锌对土壤酸性磷酸酶的作用可能为非竞争与反竞争混合的抑制类型。土壤酶一般以固定的形态存在于土壤中,污染物作川下酶的活性构象变化机理研究显得尤为困难。囚此,为深入探讨重金属对上壤酸性磷酸酶的x卜向机叫,本文尝试将溶液构象方法应川于土壤酶学研究当中,以麦芽酸性磷酸咧为杖型物(土壤磷酸酶主要来源于植物),在对其基本性质进行探讨的基础上,运川紫外吸收光谱、荧光光谱等现代分析技术研究重金属作川下麦芽酸性磷酸酶的溶液构象变化。结果表明,重金属汞、铜、锌引起酶分于色氨酸、酪氨酸残基微环境产生变化,致使酶活性中心的构象发生改变,进而对酶的催化活性产生影I们。汞、铜、锌可能是通过与土壤中少量自山态酸性磷酸酶和大量吸附态酶的活性邮位结合影响酶的构象进而影响酶活力的。……   
[关键词]:酸性磷酸酶;土壤;活性;动力学性质;抑制;溶液构象
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2003年