Skip to main content
SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh,Mahmoud Tabrizchi
فرشید نوربخش (استاد راهنما) محمود تبریزچی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Abdolbaset Bahrami
عبدالباسط بهرامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1383

TITLE

Kinetic Parameters, Tempreture Coeficient and Activation Energy of L-Asparaginase in Plant Residues, Organic Fertilizers and Forest Litters
Nowadays plant residues and organic solid wastes are considered to improve soil fertility in sustainable agriculture. Decomposition of residues in forest floors is a necessary process in transformation of soil organic matter to humus. Determination of nitrogen mineralization in organic residues has been practiced by many workers. Enzymes are central to nitrogen mineralization and turnover. L-asparaginase hydrolyses l-asparagine to l-aspartic acid and ammonia and hence, plays a key role in mineralization of organic nitrogen. Soil microorganisms and plants are two main sources of soil L-asparaginase. Few studies have been conducted to evaluate enzyme activities in solid wastes and plant residues. This study aims to determine the kinetic and thermodynamic parameters of l-asparaginase in different plant residues and then to optimize the assaying method of l-asparaginase activity for solid wastes and plant residues. Wheat and barely residues, cow manure and swage sludge, oak and Leilaki litters were sampled. The organic materials were air-dried at room temperature, passed through a 1mm sieve and kept in refrigerator. The effects of pH, sample weight, substrate concentration, incubation time and temperature were studied. Linear transformations of Michaelis-Menten were used to calculate kinetic parameters. Arrhenius and Eyring equations were used for determining the activation energy and enthalpy of activation, respectively. Results showed that l-asparaginase activity were limited at pH values lower than 8 and higher than 10. The maximum activity of L-asparaginase in the organic materials was achieved at 30 to 50 mM for the different materials. An increasing trend was observed in l-asparaginase activity, as incubation temperature increased from 10 to 40 ° C. Our results implied that l-asparaginase was denatured above 50 ° C. The optimum assay conditions of l-asparaginase activity were pH 10, 0.2 g sample weight, 50mm L-asparagine concentration, 2 hours of incubation at 37 ° C. The maximum velocity of l-asparaginase activity was ranged from 43.48 to 178.57 µg NH 4 -N g -1 h -1 . The K m values varied from 14.82 to 44.92mm. Wheat residues showed the greatest K m value while, other materials were not significantly different. The activation energy ranged from 25.50 to 44.7 and the enthalpy of activation ranged from 23.03 to 44.23 kJ mol -1 . The activity of L-asparaginase was determined at 7 temperature intervals between 10 to 70 ° C and the average Q 10 values were calculated. The average values were ranged from 1.4 to 1.84. Overall, the method used in determination of l-asparaginase activity in soil samples can be used in organic residues with minor modifications. Although the responses of the materials of different origin to incubation conditions were dissimilar, similar responses were observed in each category
در سیستم های مدیریتی کشاورزی پایدار استفاده از بقایای گیاهی و ضایعات جامد آلی به منظور راهی جهت حفظ حاصلخیزی خاک همواره مورد توجه بوده است. در اکوسیستم های طبیعی تجزیه بقایای کف جنگل ها یک فرآیند ضروری در تبدیل مواد آلی به هوموس خاک است. با توجه به اینکه از بین عناصر ضروری برای رشد گیاه نیتروژن عنصر اساسی می باشد اطلاع از سرعت معدنی شدن نیتروژن موجود در مواد آلی مورد توجه محققین زیادی قرار گرفته است. آنزیم ها نقش مهمی را در معدنی شدن نیتروژن و روند بازچرخ آن دارند. آنزیم ال-آسپاراژیناز هیدرولیز مولکول ال-آسپاراژین را به ال-آسپارتیک اسید و آمونیوم به عهده دارد و نقش مهمی در معدنی شدن نیتروژن آلی خاک ایفا می کند. از آنجا که بسیاری از آنزیم های خاک علاوه بر میکروارگانیسم ها از منابع گیاهی نیز تولید می شوند, ارائه روشی مناسب, مدون و سنجیده جهت تعیین فعالیت این آنزیم ها در مواد آلی مختلف ضروری می باشد. پیش از این در مورد آنزیم های اوره آز و آمیداز این کار صورت گرفت و تفاوت های در عوامل مؤثر برفعالیت و پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم در خاک وگیاه مشاهده شده است. لیکن این مطالعه با هدف تعیین پارامتر های سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم ال-آسپاراژیناز در برخی مواد آلی شامل بقایای گیاهی, کودهای آلی و لاشبرگ های جنگلی و آزمون اعتبار روش اندازه گیری آنزیم ال-آسپاراژیناز خاک برای نمونه های مختلف آلی و مقایسه پارامتر های سینتیکی و ترمودینامیکی و عوامل مؤثر بر فعالیت این آنزیم در موادآلی مختلف انجام گرفت. با توجه به تنوع زیاد مواد آلی این کار در طیف گسترده ای از بقایای مهم منطقه بقایای گندم و جو, از کود های آلی کود گاوی و لجن فاضلاب و از لاشبرگ های جنگلی لاشبرگ لیلکی جنگل های شمال کشور و لاشبرگ بلوط انجام شد. مواد آلی به مدت 5 روز در دمای اتاق هواخشک شده و پس از عبور از الک یک میلیمتری جهت انجام آزمایشات در یخچال نگه داری شدند. ابتدا عوامل مؤثر بر فعالیت آنزیم نظیر pH, مقدار نمونه , غلظت سوبسترا, زمان و دمای انکوباسیون مورد بررسی قرار گرفتند. سپس پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم با استفاده از معادلات میکائیلیس منتن, لاین ویور-برک, ادی-هافستی, هانس-ولف, آرنیوس و ایرینگ به دست آمدند. نتایج نشان دادآنزیم ال-آسپاراژیناز در pH های کمتر از 8 و بالاتر از 10 محدود می گردد. حداکثر سرعت فعالیت آنزیم بسته به مواد مختلف در غلظت سوبسترای 30 تا 50 میلی مولار واقع شد. فعالیت آنزیم در محدوده دمایی 10 تا 40 سانتیگراد درجه افزاینده و در دمای 50 درجه به بعد آنزیم کارایی طبیعی خود را ازدست داد. برای اندازه گیری فعالیت آنزیم ال-آسپاراژیناز pH 10, مقدار نمونه 2/0 گرم, غلظت سوبسترای 50 میلی مولار, زمان انکوباسیون 2 ساعت و دمای 37 درجه سانتیگراد بهینه در نظر گرفته شد. سرعت فعالیت آنزیم ال-آسپاراژیناز به ترتیب در لاشبرگ های جنگلی, کودهای آلی و بقایای گیاهی از 48/43 تا 57/178 میکروگرم آمونیوم بر گرم در یک ساعت متغیر بود. مقدار k m آنزیم در محدوده 82/4 الی 92/44 میلی مولارمتغیرو در بقایای گندم از همه بیشتر و در سایر مواد آلی در یک سطح بودند. مقادیر انرژی فعال سازی و آنتالپی فعال سازی به ترتیب در محدوده 50/25الی 70/44 و از 03/23 الی 23/44 کیلو ژول بر مول در مواد مختلف قرار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی