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土壤酶是存在于土壤中各种酶类的总称,是土壤的组成成分之一。土壤酶参与土壤物质转化和能量代谢,能降解土壤外来有机物质,在生态系统中起着重要的作用,是评价土壤肥力高低、生态环境质量优劣的一个重要生物指标。土壤酶活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向,它是土壤的本质属性之一。
一、土壤酶的来源
土壤酶来自土壤微生物、动物和植物。其中,微小动物对土壤酶的贡献很有限。许多微生物能产生胞外酶,植物的根能分泌氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和酯酶等多种酶。
二、土壤酶的分类
根据酶促反应的类型可将土壤酶分为六大类:
(1)氧化还原酶类酶促氧化还原反应。主要包括脱氢酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶等。
(2)水解酶类酶促各种化合物分键的水解和裂解反应。主要包括蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶等。
(3)转移酶类酶促化学基团的分子间或分子内的转移同时产生化学键的能量传递的反应。主要包括转氢酶、果聚糖蔗糖酶、转糖苷酶等。
(4)裂合酶类酶促有机化合物的各种化学基在双键处的非水解裂解或加成反应。包括天门冬氨酸脱羧酶、谷氨酸脱羧酶、色氨酸脱羧酶等。
(5)合成酶类酶促伴随有ATP或其他类似三磷酸盐中的焦磷酸键断裂的两分子的化合反应。
(6)异构酶类酶促有机化合物转化成它的异构体的反应。
三、常见土壤酶的种类和功能
据测定,存在于生物体内的近2000种酶类中有50~60种酶可累积在土壤中。
1、氧化还原酶类
1)脱氢酶(dehydrogenase):促进有机物脱氢,起传氢的作用;
2)尿酸氧化酶(urate oxidase):催化尿酸转化为尿囊素;
3)抗坏血酸氧化酶(ascorbate oxidase):将抗坏血酸转化为脱氢抗坏血酸;
4)过氧化氢酶(catalase):促过氧化氢生成 O₂和 H2O;
5)过氧化物酶(peroxidase):催化比 H2〇2、氧化酚类、胺类转化为醌;
6)硫酸盐还原酶(sulfate reductase):促 SO4 2-转化为 SO3 2-,再转化为硫化物;
7)硝酸盐还原酶(nitrate reductase):催化 NO3-转化为 NO2-;
8)亚硝酸盐还原酶(nitrite reductase):催化 NO2-还原成 NH2(OH);
9)羟胺还原酶(hydramine reductase):促羟胺转化为氨。
2、水解酶类
1)磷酸酯酶(phosphatase):水解磷酸酯,产磷酸及其他;
2)核酸酶(nuclease):水解核酸,产无机磷及其他;
3)核苷酸酶(nucleotidase):催化核苷酸脱磷酸;
4)植素酶(phytase):水解植素,生成磷酸和肌醇;
5)淀粉酶(amylase):分为α淀粉酶、β淀粉酶和葡萄糖苷酶,催化淀粉转化为葡萄糖;
6)纤维素酶(cellulase):水解纤维素,生成纤维二糖;
7)木聚糖酶(xylanase):水解木聚糖,生成木糖;
8)葡聚糖酶(dextranase):水解葡聚糖,生成葡萄糖;
9)果聚糖酶(levanase):水解果聚糖,生成果糖;
10)蔗糖酶或转化酶(invertase):水解蔗糖,生成葡萄糖和果糖;
11)蛋白酶(proteinase):水解蛋白质,生成肽和氨基酸;
12)肽酶(peptidase):催化断肽链,生成氨基酸;
13)谷氨酰胺酶(glutaminase):水解谷氨酰胺,生成谷氨酸和氨;
14)脲酶(urease):水解尿素,生成CO2和NH3;
15)ATP酶(adenosine triphosphatase):水解ATP,生成ADP。
3、转移酶类
1)葡聚糖蔗糖酶(dextransucrase):进行糖基转移;
2)果聚糖蔗糖酶(levan sucrase):进行糖基转移;
3)氨基转移酶(aminotransferase):进行氨基转移;
4)硫氰酸酶(rhodanase):转移硫氰酸根(CNS-)。
4、裂合酶类
1)天冬氨酸脱羧酶(aspartate decarboxylase):裂解天冬氨酸为 β-丙氨酸和CO2;
2)谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase):裂解谷氨酸为 γ-氨基丙酸和 CO2;
3)芳香族氨基酸脱羧酶(aromatic amino acid decarboxylase):裂解芳香族氨基酸,如裂解色氨酸生成色胺。
来源:农林生态科学 土壤改良及修复
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