Механизм восстановления сульфата

Тема 25

Физиолого-биохимическая роль основных элементов питания

1 Источники серы для растений, основные соединения серы в растении, их функциональное значение, механизм восстановления сульфатов.

2 Поступление и включения фосфора в обмен в растительной клетки, значение калия в обмене растительного организма.

3 Структурообразовательная роль кальция, формы участия магния в метаболизме.

4 Современные представления о роли микроэлементов в метаболизме растений.

Источники серы для растений, основные соединения серы в растении, их функциональное значение, механизм восстановления сульфатов

Потребность в сере высока у растений, богатых белками, например, у бобовых, и особенно высока у крестоцветных, которые в больших количествах синтезируют серосодержащие горчичные масла.

Содержание серы в растительных тканях невелико – 0,2-1,0 % сухой массы.

Поглощение серы растениями происходит в основном из почвы в виде SO₄^2–. После поглощения сульфат-ион может накапливаться в тканях корней и надземных органов в невосстановленом виде. Доля сульфата в общем балансе серы в тканях может колебаться от 10 до 50% и более. Она минимальна в мо­лодых листьях и резко возрастает при их старении в связи с усилением процессов деградации серосодержащих белков.

Механизм восстановления сульфата

Восстановление сульфата происходит в пластидах, преимущественно в хлоропластах. Сначала происходит акти­вирование сульфата, затем восстановление серы и, наконец, ее вклю­чение в органические соединения.

Активация сульфата осуществляется при участии АТР.

Сульфат под действием АТР-сульфурилазы замещает пирофосфорильную группу в АТР, в результате чего образуются аденозин-5-фосфосульфат (АФС) и пирофосфат (РР_i).

Восстановление сульфата. Активированный в форме АФС сульфат подвергается сопряженному с переносом восьми электронов восстановлению при участии АФС-редуктазного комп­лекса. При помощи фер­редоксина происходит вос­становление сульфогруппы до тиоловой. В восстановленной форме сера включается в аминокислоты. Существуют и другие пути восстановления окисленной серы, например, свободный сульфит (SO₃^2–) восста­навливается сульфитредуктазой, а образующийся свободный сульфид (S^2–) используется для синтеза цистеина с участием О-ацетилсеринсульфгидразы. Восстановленная сера в растении может подвергаться снова окислению. Окисленная форма SO₄^2– неактивна. Показано, что в молодых органах сера находится главным образом в восстановленной форме, а в старых — в окисленной.