A makro- és mikroelemek fiziológiai jelentősége
A növényi testben minden folyamat szorosan összefügg egymással. A szükséges elemek tápközegéből történő kizárás gyorsan, sok esetben, nem minden metabolikus folyamatban változást okoz. Ezzel kapcsolatban rendkívül nehéz kiemelni az elsődleges hatást. Ez elsősorban azokat a tápanyagokat érinti, amelyek nem tartoznak egyes szerves anyagok közé, hanem szabályozási vagy más szerepet játszanak.
Általánosságban elmondható, hogy a táplálkozási elemek jelentése a következő: 1) biológiailag fontos szerves anyagok része; 2) részt vesz egy bizonyos ionos koncentráció kialakításában, makromolekulák stabilizálásában és kolloid részecskékben (elektrokémiai szerep); 3) részt vesznek a kompozícióba bekerülő vagy az egyes enzimeket aktiváló katalitikus reakciókban. Sok esetben ugyanaz az elem más szerepet játszhat. Néhány elem mindhárom funkciót elvégzi.
makrotápanyagok
Először nézzük meg a nemfémek - foszfor és kén fiziológiás szerepét. A nitrogén szerepét külön fejezetben fogják figyelembe venni.
A foszforsav, amely belép a gyökér élő sejtjeibe, gyorsan a nukleotid részévé válik, ami AMP-t és ADP-t képez. Továbbá a szubsztrát és az oxidatív foszforiláció (anaerob és aerob fázisok) során az ATP képződik. 30 másodperc elteltével a jelzett foszfor (32 P) ATP-ben detektálódik. A kialakult ATP-t cukrok, aminosavak aktiválásához, nukleinsavak szintéziséhez és más folyamatokhoz használják. A foszfor hiánya gyakorlatilag a növényi élet minden folyamatát érinti. A fotoszintézis, a légzés és a növekedés elegendő mennyiségű foszfort igényel a normál áramláshoz.
A makroelemek fémek K, Ca, Mg, Fe. A katalitikus reakciókban való részvétel főként a fémek esetében jellemző. A fémek többféle módon befolyásolhatják a cserefolyamatokat: 1) közvetlenül belépnek az enzim aktív központjába (a protéziscsoportba vagy a apoenzimbe). Ezek olyan enzimek, amelyek vasat, rézöt és más elemeket tartalmaznak. A fém funkciója leggyakrabban az oxidált állapotból az átalakított formába való átmenetben van, amelyet az elektron transzlációja kísér; 2) egy vagy másik enzim aktiválásával az enzimfehérje töltetének vagy konfigurációjának megváltoztatásával; 3) összekapcsoló híd az enzim és a szubsztrát között, ezáltal elősegítve azok kölcsönhatását; 4) az enzimreakciók egyensúlyi állandójának megváltoztatásával; 5) az egyensúly az aktív és inaktív formák között az enzim; 6) ezeknek vagy ezeknek az enzimreakcióknak a kötő inhibitorai.
A kalcium a növény része 0,2% -os mennyiségben, Ca 2+ ion formájában jön létre. A kalcium szerepe változatos. A kalcium, pektin anyagokkal kombinálva, kalcium pektátokat ad, amelyek a növények sejtfalainak legfontosabb alkotóelemei. A szomszédos sejtek sejtfalainak ragasztására szolgáló középlemezek főként kalcium pektátból állnak. Kalcium hiányában a sejtmembránok nyálkahártyákká válnak, ami különösen a gyökérsejteken van kifejezve. A kalcium nem mozog jól a terjedés során, így a nyálkahártya megelőzése érdekében szükséges, hogy a Ca 2 + ionok közvetlenül érintkezzenek a gyökér sejtjeivel. A fentieket az izolált vízi kultúrák módszerén alapuló kísérletekben mutattuk ki. Ezekben a kísérletekben egy gyökérszálat egy tápoldatba helyeztünk, amely az összes lényeges tápanyagot tartalmazza; ugyanazon növény másik része - a kalcium kivételével. Hamarosan a kalcium nélküli oldatban lévő gyökérsejtek megrekedtek és rothadtak.
A kalcium növeli a citoplazma viszkozitását, amint azt plazmolízis formákkal végzett kísérletek mutatják. A kalcium sókban a plazmolitizmának homorú alakja van, mivel a viszkózusabb citoplazma alig marad el a sejtfal mögött. A lecitin kalcium-sója része a membránnak, ezért a kalcium jelenléte fontos a normális működéshez. A kalcium részt vesz a kromoszómák szerkezetének fenntartásában, ami a DNS és a fehérje közötti kapcsolat. Kalcium hiányában kromoszóma károsodást és mitotikus ciklust figyeltek meg. Kalcium szükséges a mitokondriumok és riboszómák szerkezetének fenntartásához is. A kalcium ilyen enzimek aktivátoraként, mint a foszforiláz, az adenozin-trifoszfatáz és néhány más. A kalcium különböző szerves savakkal reagál, így sókat ad, és így bizonyos mértékig a sejt-szappan pH-szabályozója.
Számos esetben a magnézium hatását az enzimek működésére az a tény határozza meg, hogy reagál a reakció termékeivel, megváltoztatja az egyensúly kialakulásának irányába. A magnézium számos enzimreakció-inhibitort is inaktiválhat.
A vas szükséges a klorofill képződéséhez. Ebben az esetben a zselatin katalizálja az aminolevulinsav és a protoporfirinek klorofill prekurzorainak képződését. Úgy gondolják, hogy a vas szerepet játszik a kloroplasztok fehérjéinek kialakításában. A vas hiánya miatt nincsenek olyan feltételek, amelyek a kloroplasztok olyan fontos összetevőinek kialakulását eredményezik, mint a citokrómok, a ferredoxin és néhány más. Talán ez közvetve befolyásolja a klorofill képződését.