Современные представления о поступлении питательных веществ в растении

В последние годы сложилось представление о том, что питательные вещества поступают в корень в основном в виде ионов с обязательным их переходом через плазмалемму клетки. Этот переход может быть пассивным, т.е. по электрохимическому градиенту, и активным, или против электрохимического градиента. Наибольшее значение имеет механизм активного транспорта ионов через фосфолипидную мембрану. Ион преодолевает мембрану не в свободном виде, а в виде комплекса с молекулой переносчика. На внутренней стороне мембраны комплекс диссоциирует, освобождая ион внутри клетки. Перенос ионов внутрь клеток может осуществляться с помощью переносчиков различного типа.

Движущей силой транспорта с участием переносчика может быть либо химический градиент вещества, как и в случае пассивного переноса, либо электрохимический потенциал. Процесс называется облегченной диффузией. Функционирование системы с облегченной диффузией в итоге должно привести к выравниванию градиентов, к установлению равновесия в системе. По механизму облегченной диффузии вещества передвигаются по градиенту концентрации, но с высокой скоростью.

Установлено наличие двух систем переноса ионов. Первая система имеет более высокую избирательную способность; она, как правило, функционирует в естественных условиях при низкой внешней концентрации ионов. Повышение концентрации ионов во внешнем растворе вызывает быстрое насыщение первой системы; дополнительно к ней вступает в действие вторая, менее селективная система, обладающая меньшим сродством к ионам. Переносчиками могут быть белковые глобулы диаметром, превышающим толщину клеточной мембраны. В этом случае движения глобулы вокруг своей оси обеспечивают перенос ионов с наружной стороны мембраны во внутреннюю.

Активный транспорт ионов в клетки осуществляется за счет специальных ферментов АТФ-аз по механизму, называемому ионным насосом. Задачей ионного насоса является поддержание внутри клетки постоянного ионного состава. Ответственные за функционирование калий-натриевого насоса — транспортные АТФ-азы, требующие присутствия Mg2+ и дополнительно активируемые ионами К* и Na. В настоящее время существование растительной транспортной калиево-натриевой АТФ-азы доказано. Этот специфический фермент осуществляет выкачивание из клеток ионов Na+ и вхождение ионов К⁺. Имеется еще и протонный насос, выкачивающий из клеток ионы Н+, что создает отрицательный заряд клеток.