Сімдік үшін азоттың маңызы
“Батыс Еуропадағы егіншіліктің бүкіл тарихы, егінің орташа шығымдылығымен анықталады да, ал ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің азотпен қамтамасыз етілу дәрежесіне байланысты,”-деген болатын академик Д.Н.Прянишников.
Азот жер бетіндегі ең көп таралған элемент. Ол табиғатта бос күйінде және түрлі қосылыстар түрінде кездеседі. Ауа құрамының 78 % осы газ болса, жер қыртысында азот қосылыстары 0,04 % құрайды.
Қоректік элемент ретінде өсімдік тіршілігінде азот маңызды рөл атқарады. Ол барлық белок құрамына енеді де, өсімдік клеткасы протоплазмасының басты бөлігі болып саналады. Белокта азоттың мөлшері оның жалпы массасының салмағының 16-18 процентіне тең болады. Азот фотосинтез құбылысына қатысатын хлорофилл мен протоплазманың клетка ядросының аса маңызды бөлігі-нуклеин қышқылдарының құрамында кездеседі. Сонымен қатар азот фосфатидтерде, алкалоидтарда, кейбір витаминдер мен ферменттерде және өсімдік клеткасындағы басқа көптеген органикалық заттарда болады.
Өсімдік үшін азот көзі болып есептелінетін, топырақтағы қосылыстарды мынадай топтарға бөледі: 1) азот қышқылының тұздары, 2) аммоний тұздары, 3) азотты қышқыл тұздары, 4) азоттың кейбір органикалық, қосылыстары (мочевина, амин қышқылдары). Түйнек бактерияларының қатысуымен бұршақ тұқымдас өсімдіктер атмосферадағы бос азотты пайдаланады. Өсімдік нитратты азотты органикалық заттарды синтездеу үшін пайдалана алмайды. Ол әуелі аммиак түріне айналады.
Өсімдік қабылдаған нитратты азот аммиакқа дейін мына схема бойынша тотықсызданады:
HNO3 HNO2 H2N2O2 NH2OH NH3
нитрат нитрит гипонитрит гидросиламин аммиак
Бұл реакция нитратредуктаза, нитритредуктаза, гипонитритедуктаза, гидросиламинредуктаза ферменттерінің қатысында өтеді.
Нитраттардың тотықсыздануына ферменттерден басқа мыс, темір, молибден қатысады.
Аммиак және нитраттардың тотықсыздануынан топырақтан пайда болған аммиак, өсімдіктің анаэробты және аэробты тыныс алудың бастапқы сатысында пайда болған органикалық кетоқышқылдармен әрекеттеседі де алғашқы амин қышқылдарын түзеді. Мұны аминдеу реакциясы дейді.
1.COOH:COŸCH2ŸCOOH+NH3=COOHŸC=NHŸCH2ŸCOOH+H2O
қымыздық сірке қышқылы
2.COOHŸCOŸCH2ŸCH2ŸCOOH+NH3=COOHŸC=NHŸCH2ŸCH2:COOH+Н2O
кетоглютамин қышқылы
3. CH3ŸCOŸCOOH+NH3=CH3ŸCHNH2ŸCOOH+H2O
пирожүзім қышқылы аланин
4. COOH*CH=CH*COOH+NH3=COOHŸCHNH2ŸCH2ŸCOOH
фумар қышқылы аспарагин қышқылы
Осы ферменттік реакциялар көмірсулар мен белокты заттардың алмасуының арасында байланыс болатынын көрсетеді. Аминдеу реакциясынан түзілген аспарагин, глютамин, аланин сияқты амин қышқылдары өздерінің амин топтарын басқа органикалық қышқылдарға ауыстыра алады. Бүл құбылысты қайта аминдеу реакциясы дейді.
1.COOHŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+CH3COŸCOOH=
=CH3ŸCHŸNH2ŸCOOH+COOHŸCH2ŸCOŸCOOH
2. COOHŸCH2ŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+CH3ŸCOŸCOOH=
=CH3ŸCHNH2ŸCOOH+COOHŸCH2ŸСH2ŸCOŸCOOH
3.COOHŸCH2ŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+COOHŸCOŸCH2ŸCOOH=
=COOHŸCH2ŸCOŸCOOH+COOHŸCHNH2ŸCH2ŸCOOH
Қайта аминдеу реакциясының амин қышқылын дезаминдеуі мен белокты синтездеуде маңызы үлкен. Дезаминдеу реакциясы жүргенде амин қышқылынан кетоқышқылы және аммиак түзіледі. Өсімдік пайда болған кетоқышқылын көмірсуларды синтездеуге жұмсайды, ал аммиак аминдеу реакциясына қатысады.
Сонымен бірге аспарагин, глютамин қышқылдары аммиакты қосып алып, өздерінің амидтері-аспарагин мен глютамин түзеді.
COOHŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+NH3=CONH2ŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+H2O аспарагин
COOHŸCH2ŸCH2ŸCHNH2ŸCOOH+NH3=
=COONH2ŸCH2ŸCH2ŸCHNH2 ŸСOOH+H2O
глютамин
Д.Н.Прянишников аспарагин, глютамин амидтерінің өсімдікте, түрлі себептермен шоғырланған аммиактың улы әсерін тежейтіндігін дәлелдеген болатын.
Өсімдікте тек белокты заттар түзіліп қана қоймайды, оның аммиаққа дейін ыдырауы да жүреді. Сонымен белоктың синтезделуі аммиакпен басталып, ыдырауы аммиакпен аяқталады.
Жас өсімдіктерде көбінесе белоктың синтезделу процесі басым болса, есейген өсімдіктерде оның ыдырауы басымырақ болады. Зерттеу жұмыстары көрсеткендей, жас өсімдік белогінің құрамындағы азот 3 күн ішінде толық жаңарады, ал қурай бастаған күнбағыс жапырағының белогының құрамындағы азоттың тек 10 күн ішінде, 12 проценті ғана, жаңарған. Д.Н.Прянишников пен оның шәкірті И.Г.Дикусардың ғылыми зерттеулері көрсеткендей, өсімдіктің азотты-аммиак және нитрат түрінде қабылдауына түрлі факторлар әсер етеді. Өсімдіктің азотты аммиак түрінде, сыртқы орта реакциясы бейтарап болған жағдайда жақсы, қышқылдық болса нитратқа қарағанда нашар сіңіреді. Өсімдіктің нитратты немесе аммиакты азотты сіңіруіне, сыртқы ортадағы катиондар мен аниондардың концентрациясының әсері үлкен. Субстратта кальций, магний, калийдің көбеюі аммиакты азоттың сіңірілуіне оң әсерін тигізеді. Нитратпен қоректенуде өсімдіктің фосфор, молибден сияқты элементтермен қамтамасыз етілуінің маңызы зор.
Аммиакты және нитратты азот тиімділігі өсімдіктің биологиялық ерекшіліктері мен құрамындағы көмірсулар мөлшеріне байланысты. Құрамында көмірсулар көп болатын өсімдіктер аммиакты азотты жақсы сіңіреді.
Өсімдіктер құрамында орта есеппен 1-3 процент азот болады. Бірақ оның мөлшері өсімдікті өсіру ортасына, олардың сорттарының ерекшіліктеріне, қолданылатын агротехникалық шараларға қарай біраз өзгеріп отырады. Өсімдіктің жеке мүшелеріндегі азоттың жалпы мөлшері бірдей емес. Азоттың ең көп проценті тұқымында, әсіресе бұршақ дақылдарының дәнінде кездеседі. Азот вегетативтік мүшелердің ішіндегі жапырақтарда көп, сабақтарда азырақ, тамырларда одан да азырақ болады.
Өсімдіктің азотпен қоректендіруін жақсарту, органикалық заттардың қарқынды синтезделуіне ықпал етеді. Азотпен артық қоректендірген жағдайда өсімдіктің вегетативтік массасы күшті жетіліп, вегетативтік дәуірі ұзарып жемістің пісуі кешеуілдейді, ауа-райының қолайсыз жағдайына қарсы тұру қабілеті төмендейді. Мысалы, күздік бидайдың суыққа төзімділігі нашарлайды, белок емес азотты қосылыстар көбейді.