Физиологическая роль макроэлементов в растениях

Фосфор. Содержание ф в растениях составляет около 0,2% на сухую массу. Ф поступает в корневую систему и функционирует в растении в виде окисленных соединений. Физиологическое значение ф входит в состав ряда органических соединений, таких, как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), нуклеотиды (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеиды, витамины и многих других, играющих центральную роль в обмене веществ.

При всех превращениях в растительном организме ф сохраняет степень окисленности. Для ф характерна способность к образованию связей с высоким энергетическим потенциалом

(макроэргические связи). Важным соединением, содержащим макроэргические фосфорные связи, является АТФ.

Недостаток ф влияет практически на все процессы жизнедеятельности растений. Для нормального протекания фотосинтеза, дыхания, роста требуется фосфор. В почве ф находится в малорастворимой форме. Поглощению ф способствует выделение корнями кислот, ферментов, углеводистых веществ.

Сера содержится в растениях в количестве 0,17%. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание гораздо выше. Поступает сера в растения и виде сульфат-иона S042-.

С входит в состав органических соединений, играющих важную роль в обмене веществ организма. с входит в состав трех аминокислот — цистина, цистеина и метионина. Почти все белки включают аминокислоты, содержащие с. С принимает участие в многочисленных реакциях обмена (аэробная фаза дыхания, синтез жиров и др.). Соединения с участвуют в поддержании уровня окислительно-восстановительного потенциала клетки.

С входит в состав входит в состав чесночных и горчичных масел. соединения серы, такие, как S-аденозилметионин, участвуют в образовании полиаминов, в частности спермедина. С поступая в растение в виде иона S042-, быстро переходит в органическую форму при участии АТФ и магния.

в молодых органах с находится в восстановленной форме, а старых — в окисленной.

Кальций входит в состав растений в количестве 0,2%. В старых листьях его содержание доходит до 1 %. Поступает в виде иона Са2+.

К соединяясь с пектиновыми веществами, дает пектаты к, которые являются важнейшей составной частью клеточных оболочек растений. При недостатке к клеточные оболочки ослизняются, что особенно ярко проявляется в клетках корня. К плохо передвигается по растению, поэтому для предупреждения ослизнения необходимо, чтобы ионы Са2+ непосредственно соприкасались с клетками корня. К повышает вязкость цитоплазмы.

Присутствие к важно для нормального функционирования мембран. Дефицит к приводит к увеличению проницаемости мембран, нарушению их целостности. К принимает участие в поддержании структуры хромосом, являясь связующим звеном между ДНК и белком. При недостатке к наблюдаются повреждения хромосом и нарушение митотического цикла. К необходим также для поддержания структуры митохондрий и рибосом, образования ламелл во вновь образующихся клетках.

К является активатором таких ферментов, как фосфорилаза, аденозинтрифосфатаза, дегидрогеназы, амилазы и др. Са2+ служит посредником для реакций растений на внешние и гормональные сигналы, входя в состав сигнальных систем. К участвует в образовании клеточной стенки и росте растяжением. К реагирует с различными органическими кислотами, давая соли, и тем самым является в определенной мере регулятором значения pH клеточного сока. Нейтрализуя щавелевую кислоту, образует характерные кристаллы щавелевокислого кальция.

Магний. Содержание м в растениях составляет в среднем 0,17%. М поступает в растение в виде иона Mg2+.

М входит в состав основного пигмента зеленых листьев — хлорофилла. М поддерживает структуру рибосом, связывая РНК и белок. Большая и малая субъединицы рибосом ассоциируют вместе лишь в присутствии м который также необходим для формирования полисом и активации аминокислот. Поэтому синтез белка не идет при недостатке м, а тем более в его отсутствие.

М является активатором многих ферментов. Важной особенностью м является то, что он связывает фермент с субстратом по типу хелатной связи (клешневидная связь между органическим веществом и катионом). М активирует такие ферменты, как ДНК - и РНК-полимеразы, аденозинтрифосфатазу, глютаматсинтетазу; ферменты, катализирующие перенос карбоксильной группы, — реакции карбоксилирования и декарбоксилирования; ферменты гликолиза и цикла Кребса, молочнокислого и спиртового брожений.

В ряде случаев влияние м на работу ферментов определяется тем, что он реагирует с продуктами реакции, сдвигая равновесие в сторону их образования.

Калий. Содержание к в растении в среднем составляет 0,9%. Он поступает в растение в виде иона К+. К не входит ни в одно органическое соединение. Большая часть его (70%) в клетке находится в свободной ионной форме и легко извлекается холодной водой, остальные 30% в адсорбированном состоянии. К снижает вязкость протоплазмы, повышает ее оводненность, увеличивая гидратацию белков. Соли К растворимы и участвуют в регуляции осмотического потенциала клетки. В частности, большое значение имеет К+ в регуляции работы устьиц. открытие устьиц на свету связано с накоплением в замыкающих клетках ионов калия. К активирует работу многих ферментных систем, например фермент, катализирующий фосфорилирование сахаров, — гексокиназа, ферменты, катализирующие перенос фосфорной кислоты с пирувата на АДФ (пируваткиназа) а также ферменты, участвующие в образовании АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Недостаток К замедляет транспорт сахарозы по флоэме. Влияние К+ на транспорт углеводов определяет его роль в формировании урожая. Под влиянием калия увеличивается накопление крахмала, сахарозы, моносахаридов.

Железо входит в состав растения в количестве 0,08%. Ж поступает в растение в виде Fe3+, а транспортируется в листья по ксилеме в виде цитрата железа.

Роль Ж в большинстве случаев связана с его способностью переходить из окисленной формы (Fe3+) в восстановленную (Fe2+) и обратно. Ж входит в состав каталитических центров многих окислительно-восстановительных ферментов. Ж необходимо для образования хлорофилла. Ж играет роль в образовании белков хлоропластов. При недостатке Ж нет условий для образования таких важнейших компонентов хлоропластов, как цитохромы, ферредоксин.