不同金属离子对稻田自然生物膜磷酸酶活性的影响

以稻田自然生物膜为研究对象,研究不同浓度金属离子对生物膜酸性和碱性磷酸单酯酶(ACPase和ALPase)活性与酶反应动力学参数的影响。发现K~+和Na~+在0～1.0 mmol/L浓度下均对ACPase和ALPase无明显影响,Ca~(2+)和Mg~(2+)对ACPase和ALPase活性均有激活效应,可使磷酸酶活性最大提高14.1%和46.7%;Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Al~(3+)和Ag~+对ACPase和ALPase活性均有抑制作用。Co~(2+)在低浓度时对ACPase和ALPase活性有一定的激活作用,高浓度时变为抑制作用;Cr~(6+)在0.1 mmol/L时对ACPase活性有促进作用,而在离子浓度0.25～1 mmol/L的范围内,均对ACPase活性产生抑制作用。通过酶反应动力学分析发现,Mg~(2+)的加入使ACPase与底物的亲和力与催化效率增强,Cu~(2+)对ACPase和ALPase的抑制作用主要是非竞争性抑制作用,Zn~(2+)虽然提高ACPase与底物的亲和力,但是降低了ALPase与底物的亲和力与催化效率。金属离子对酶活性的影响因金属离子种类、浓度和磷酸酶类型而异,主要通过与酶活性位点或底物结合,改变酶的活性、对底物的亲和力,以及影响酶基因的表达等实现的。研究结果将为评估自然生物膜在稻田磷的生物地球化学循环中的作用,以及稻田受重金属污染的可能风险提供理论依据。