УДК 613.411

О ВЛИЯНИИ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ НА ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВЕ

Ш.Ж.Жоробекова, К.Кыдралиева

Институт химии и химической технологии НАН КР, Бишкек,

Как известно, в биогеохимических процессах трансформации органического вещества важную роль играют внеклеточные ферменты, продуцируемые микробными организмами. Стабильность и активность этих ферментов может изменяться под воздействием различных факторов. Протекторное действие на внеклеточные ферменты оказывают глинистые минералы и гумусовые вещества. Интерламеллярная и поверхностная адсорбция на глинистых минералах имеет следствием повышение резистентности внеклеточных ферментов против воздействия инактивирующих факторов, а также сохранение их активности. В некоторых случаях наблюдается снижение последней. Относительно изменения активности ферментов при иммобилизации на гумусовых веществах имеются разноречивые данные. Установлено, что иммобилизованные ферменты, как правило, более стабильны по сравнению с ферментами в свободной форме. Несмотря на чрезвычайную важность, до настоящего времени недостаточно изучены механизмы и тип воздействия гумусовых веществ на ферментативную активность в гомогенных системах (в растворах). Не уделяется должного внимания роли металл-ионов в процессах ассоциации ферментов с гумусовыми веществами.

В настоящей работе нами представлены данные исследований влияния ГК и фульвокислот на активность протеолитических ферментов, механизмов образования гумус-ферментных комплексов, определения констант устойчивости этих комплексов и изменения их величины при участии ионов металлов в процессе. Протеолитические ферменты выбраны для исследований в связи с тем, что протеолиз занимает важное место в цикле углерода, замыкая звено, обеспечивающее через разложение белков и других природных полимеров возврат этого элемента в круговорот. Установлено, что гумусовые кислоты, иммобилизуя в растворах на своей поверхности протеолитические ферменты (трипсин, a-химотрипсин, субтилизин), подавляют их активность. Ингибирование протекает преимущественно по смешанному типу, в некоторых случаях приближаясь к конкурентному. Константы диссоциации фермент-ингибиторных комплексов характеризуются величинами ~10^-7–10^-6. Образование комплексов происходит вследствие гидрофобных и электростатических взаимодействий, но последние доминируют.

Введение ионов металлов в реакционную систему позволяет регулировать ингибирующую способность гуминовых кислот, которая может меняться в зависимости как от природы, так и от содержания ионов металлов в системе. Механизм ингибирования металлокомплексами гуминовых кислот активности протеиназ связан с образованием разнолигандных комплексов, где ион металла выступает в роли «скрепки» между макромолекулами гуминовых кислот и белковой глобулы.

Смоделирована система фермент- ион металла – гуминовые кислоты, изучены условия и механизмы иммобилизации фермента, изучена специфика связи фермента с гуминовыми кислотами. Образование комплексов идентифицировано различными методами исследования: химическим анализом, гель-хроматографии, капиллярного электрофореза, ИК-спектроскопии, электронной микроскопии.