Значение минер. элементов для раст-й

В обмене между открытой системой и окружающей средой принимают участие минеральные элементы. Растения способны поглощать практически все элементы периодической системы. Для жизни же важны те элементы, функции которых не могут быть заменены другими. Это органогены: углерод, азот, кислород, водород, элементы необходимые для энергообмена (P, S, K, Ca, Mg, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, B). И ещё три: Na (для галофитов) Si (рис, вод-ли), Co (симбионты с микроорганизмами).

Элементы, сод-е которых в тканях меньше 1/1000 от сухой массы, называют микроэлементами: Mn, Cu, Zn, Co, Mo, Cl, B. До такого уровня может накапливаться: P, Cl, S, Ni, Al.

Значение микроэлементов.

1) Строительство вегетативного тела организмов.

2) Акты, связанные с запасанием передачей энергии.

3) Металлы участвуют в создании различных типов связи: ионной, ковалентной, контрационной.

4) В виде комплексных соединений металлов. Замена металла приводит к жёсткому структурированию комплекса. Металлы связываются с белками специфически и неспецифически.

Ca, Mg, K, нейтрализуют заряд гидратационной мембраны. Ca вызывает дегидратацию мембран и тем самым уплотняет её. К+ действует наоборот.

Ионы металлов необходимы при самосборке рибосом. Ионы участвуют в ионном фосфорилирования (создание концентрационного градиента). Градиенты ионов участвуют в транспорте веществ.

Азот входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, пигментов, цитохромов и т. д. Растения потребляют азот только в минеральной форме. Они нуждаются в азоте постоянно. При недостатке азота тормозится рост, образование боковых побегов, гидролиз белков, разрушение клеток. Азот поступает в растение в виде нитратов, аммония (NO3, NH4). В клетках происходит процесс редукции нитратов NO3-→ NH4+. На него тратится 8 молекул НАДФ.

Калий в растительных тканях присутствует исключительно в ионной форме. Около 80 % его содержится в вакуолях. Калий участвует в самосборке мембран, ассоциации субъединиц рибосом. Способствует гидратации коллоидов. Калий – основа механизма открывания устьиц. Калий является активатором 50–60 % ферментов клетки.

Кальций необходим для стабилизации ионов веществ и ростовых процессов. Недостаток кальция вызывает деградацию апикальных клеток корней, изменение клеточных структур, нарушение целостности мембраны. При избытке его- деструкция митохондрий, угнетение окислительного фосфорилирования. В отличие от калия, кальций связан с клеточными компонентами. Ионизированная кальцием клетка старается удалить его из цитоплазмы. Откачка происходит за счёт кальциевой АТФ-азы. Кальцию длительное время отводили косвенную роль в метаболизме – создание цитоскелетов, мостиков. Ионы кальция вместе с цАМФучаствуют в передаче сигнала в ионыклетки.

В результате откачки К и Ca по разные стороны мембраны на ней могут возникнуть электрические поля, в которых могут ориентироваться диполи воды и различные липидно-белковые комплексы.

Фосфор присутствует в органической форме и в виде ортофосфорной кислоты и её солей. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и др. В форме макроэргических связей фосфора (C-O~P) или пирофосфатных связей в полифосфатных запасается энергия в живой клетке. Фосфор участвует в фосфориллировании клеточных белков с помощью протеиназ. Этот механизм контролирует многие процессы: синтез РНК и белка, деление, дифференцировка клеток и др.

Магний включается в состав пигментов хлорофилла. Участвует в стабилизации мембран и рибосом.

Механизм поглощения минеральных веществ корнем.

Мин эл-ты входят в сост. разл. солей. В р-ре эти соли диссоциируют, а обр-ся ионы свободно передвигаются. Мембраны кл-к не полупроницаемы, а облад-т дифференциальной проницаемостью – в разной степени пропускают ионы и др. в-ва, раст-е в воде. Возможен активн. транспорт в-в ч-з клет. мембраны. Для этого нужна энергия в виде АТФ, обр-ся в проц. дыхания. Пассивн. транспорт: Сущ-т непрерывная сист. кл-х стенок – апопласт, кот. распр-ся внутрь от слоя кл-к, обр-х корневые волоски. Вода и мин. в-ва пост-т путём массового потока или путём диффузии. Ионы,двиг-ся по апопласту, доходят только до эндодермы, пояски Каспари препятствуют дальнейшему передвижению ионов. Чтобы пересечь эндодерму, ионы должны пройти путём акт. транспорта ч-з плазм. мембр. эндодермальных кл-к и попасть в их цитоплазму. Ионы могут передв-ся по симпластному пути от корн. волосков до ксилемы. Конечн. этап передвиж-я мин. солей по корню – высвобожд-е ионов в ксилему. Ионы пересекают плазмолемму путём диффузии или акт. тр-та. Дальше по всему раст-ю соли разнос-ся с транспирационным током. Главными потребителями мин. эл-тов явл-ся растущие части раст-я: верхуш-е и пазушные меристемы, молод. листья, развив-ся плоды,цветки и запасающ. органы.

Натрий-калиевый насос. В движ-е его приводит АТФ. Насос – особый белок, локализующийся в мембране. С внутр. стор. к нему пост-т Na+ и АТФ , а с наружной К+. Перенос Na+ и К+ ч-з мембрану соверш-ся в рез-те конформационных изменений, кот. претерпевает этот белок. Белок дейст-т и как АТФаза, катализируя гидролиз АТФ с высвобождением Е., кот. и приводит в движ-е насос.