Механізм поглинання елементів живлення рослинною клітиною

Значення в процесі метаболізму

Фосфор

-Р-це елемент,який здатний до утв-ня макроіргічних зв’язків.

-Виконує функцію енергетичного забезпечення клітини.

-залишки ортофосфатної кислоти разом з макроіргічними зв’язками приждн-ся до цукрі і активують різні процеси ж/д.Наприклад:гліколіз поч.-ся з приєднання ортофосф-ї кис-ти,пентозофосфатний і гліоксілатний цикли.

-Р вважають елементом,що забезпечує зберігання і передачу генетичної інформ-ї,так як ДНК і РНК скл-ся з нуклеотидів а накл.. скл-ся з залишку ортофосфатної кис-ти.

-Р входе до складу деяких вітамінів і в простетичні групи або коферментам різної енергії.Наприклад:НАДР.

Фосфор вважають елементом,що бере участь в утв-ні структур клітини.Так як він входе до складу фосфоліпідів.вони є основою клітинних мембран.

В останні роки відкрита роль фосфора в процесах сприйняття факторів зовн-го середовища.В клітинах в мембрану вбудов-ся спец. Білки(білки рецептори)

В цитоплазмі розташована система,яка має здатність до реакції на фактор зовнішнього-середовища.Ланцюг між рецептором клітини:системи що забезпечує реакцію рос-ни виконує сполука,яка наз-ся циклічна АМФ.Циклічна АМФ утв-ся з АТФ під час взаємодії з білками і передає сигнал на систему,яка забезпечує відповідь на зовнішні фактори середовища.

При дозріванні насіння Р утв-є нову форму фітин-складний ефір 6го спирту інозиту у складі якого є Mg I Ca.С12Н22О44Р10Са7Мg

Під час проростання фітин розклад-ся Р стає вільним і включ-ся в метаболізм рос-ни.

S-сульфур

Конц-я S колив-ся від 0,2-1% також залежить від органу.

В клітинах S входить до складу органічних і неорг-х сполук.Найбільша конц-я зустріч. В орган-х сполуках.

Особливістю поглинанняє те що поглин-ся у вигляді залишку сульфатної кис-ти і ступінь окислення +6.

В орг.-ні сполуки s входе зі ступінню -2 як залишок кис-ти Н2S

Після поглинання в рос-х здійсн-ся процес відновлення SO4 до SO(-2)

Для процесів відновлення існує система ферментів,яа забезпечує пересування 8 електронів і гідрогену.Джерелом Н і електронів є відновлений кофермент НАД і НАДРН,що утв-ся під час дихання.Мін.живлення і дихання пов’язані тісно.

Функції S в рос-х

-Сульфур у вигляді групи НS входить до складу сульфурвмісних амінокислот.

Сульфурвмісні амінокислоти при утв-ні третинної стр-ри взаэмодіють між собою і ств-ся дисульфідні зв’язки,які підтримують структуру білків.

-сульфур разом з Р здатні до утв-ня макроіргічних зв’язків і активування хім..реакцій.

Кофермент А в Циклі Кребса і в гліоксілатному цкилі.

-Сульфур входить до складу вітамінів і є простетичною групою різних ферментів

-за рахунок сульфура підтрим-ся певна конц. катіонів Н в цитоплазмі клітини,а також окремих компонентів кл-ни.

К-калій

Вміст К колив-ся від 0,5-1,5%.80% К що є в клітинах накоп-ся в вакуолях кл-ни.З грунту К поглин-ся у вигляді катіона К.У вигляді катіону К включ-ся в метаболізм.

Особливістю є те що він рухомий легко рух-ся і здатний до пересування.

Основні ф-ї К в клітинах

Калій надає еластичність цитоплазмі.За рах-к К зростає вміст рос-н,а в’язкість надає.

Разом з Са,який є антагоністом К він сприяє втраті води,еластичності.

-разом з Са К підтримують цитоплазму.

-к при накоп-ні вакуолі вик-є ф-ю осмотично активної сполуки.

-К сприяє поглинанню води і таким чином клітина збільш-є розмір.Велику ф-ю виконує К поглинання за доп.продук.

При збільш. Конц-ї К в вакуолях поглин-ся вода і продихи,відкрив-ся.

При зворотньому процесі,коли К виходить з кл. і вміст води зменш.і спостер-ся закривання продихів.

К-елемент водообміну

-К викор0ся в кл-х як кофактор реакції

-К сприяє перерозподілу асимілянтів під час процесу фот-зу.

-бере участь в процесах активного транспорт-ня від орг.-х де синтез-ся сполуки до органів де сполуки необхідні.Особливо нестача К відчув-ся молодими рос-ми.

Са-кальцій.

Са у кл. рос-ни надходить у вигляді катіона Са зі ступ. Окислення +2.

Всі рос-ни відносно Са поділ-ся на 3 групи.

1ша група наз-ся кальціофіли. Рос-ни,які віднос-ся до рос-н бобових та капустяних.

2га група.Кальціофоби. Рос-ни,що не живуть з високою конц0ю злаків.Всі злаки,а також цукровий буряк.

Нейтральні більшість овочевих культур баштанних культур.

Основна функція кальцію:

Елемент,що відклад-ся в клітинах оболонки рос-н.Са утв-є солі і надає міцність При дефіциті кл. втрачає міцність.

Магній вміст Мg в клітинах рос-ни,скл-є до 3 % в листках.В кореневій системі,в квітках менше.Це пов’язано з тимо що Mg входить до складу хлорофілу.

-Mg стабілізує частину хлорофілу,яка бере участь в процесах поглинання квантів світла.При нестачі Mg спостерігається втрата кольору і втрата здатності до світлової фази.

-Mg підтримує структуру нуклеїнових кислот.Стабілізує хромосоми і таким чином бере участь в процесах передачі генет. Інформації(стабілізує хромом оси).

-Сприяє закріпленню інф.РНК між 2х субодиниць.

Магній активує ферменти циклу Кребса і включення N в органічні сполуки.

Мікроелементи

Fe-ферум

Іноді конц. Fe складає =0,02%

Поглинається Fe у вигляді катіону зі ступенем окиснення 2+.

В клітинах Fe здатний до реакцій окиснення і відновлення.За рахунок існування електронів Fe здійснює ступін окиснення.

Fe бере участь в процесі синтезу пігментів листка.Fe входить до складу ферментів.При його нестачі в першу чергу колір втрачають молоді,нові листки рос-ни.

Fe бере участ в активуванні ферментів включення нітрогену в орг.-ні сполуки.Реакції різних біосинтезі.Інші мікроел.(Мо,Mn,Zn,B,Co)

Вони поглинаються з грунту у вигляді катіонів або аніонів відповідних кислот.Всі мікроелементи головним чином виконують функції активаторів ферментів.Виключення таких елементів як Si необхідний для розвитку злакових.

Механізм поглинання елементів живлення рослинною клітиною

Є 3 способи,які забезпечують контакт поживних реч-н і кореневої системи рос-н.

За рахунок росту збільш-ся об’єм кореневої системи.

Під час життєдіяльності рослини збільш поверхня і обєм кореневої ситеми. За рахунок розгалуження більша к-ть елементів вступає в контакт.

2й фактор.Водопостачання.Під час процесів поглинання води здійсн-ся потік мін. Реч-ни.Разом з водою рух-ся елементи мін.живлення

Біля кореневої системи постійно конц-я поживних реч-н зменш-ся і в грунті виникає різниця концентрації.

Добрива,які не будуть в зоні кореня через деякий час стають доступними для рос-н.

Процес поглинання водних елементів живлення залежать один від одного однак ці процеси різні.

Клітина оболонка скл-ся з целюлози,геміцелюлозиі пектинової реч-ни.

Проміжки клітинної оболонки вступають в взаємодію і утв-ся єдиний простір.Він забезпечує пасивне поглинання і пересування елем.мін-го живлення і води.

Така єдина система клітинних оболонок і міжклітинників наз-ся апопластом.Апопласт в кореневій сис-мі створює вільний простір(де здійсн-ся вільний процес проникнення іонів з зовн-го середовища).

Вільний простір складає 4-6% аг.поверхні клітин кореня.На сучасному етапі вільний простір поділ-ся на 2 види:

-водний простір (катіони і аніони знах-ся в розчинному вигляді.

-донановський вільний простір-сполуки,що складають клітинні оболонки,мають заряди(вони притягують аніони і катіони)

Кореневі волоски,з зовн-го середовища,поглинають елементи за рахунок взаємодії колоїдів руху.Процес включення елементів мін-го живлення здійсн-ся головним чином за рахунок обмінних процесів.

Обмінні процеси:з кореневої системи в зовн.середовище в грунт виділ-ся катіони гідрогену.

Обмінна Н з колоїдів грунту клітн.оболонка поступають різні катіони:Са,К,Мg

В зовн-нє середовище виділ-ся НСО3.З грунту поступають аніони (NO3,SO4)

 

3. Механіз активного транспорту речовин через мембрани.

В рос-х основним механізмом пересув-ня через мембрани є н-помпа.

За рахунок енергії АТф розклад-ся виділ-ся орг.-й фосфат.Виносяться катіони Н і зовн-ня сторона мембрани стає позитивною.На мембрані форм-ся різниця потенціалів.В мембрану вбуд-ся інтегральні білки,вони створ- чпец.пори.Через такі пори іде процес пересування елементів мін-го живлення та сполуки.Негативний заряд…

Катіони рух-сяя за допом.негативного заряду.

Через спец.білки однак механізм буде при накопиченні різниці потенціалів.Н здатні до зврротнього процесу..

Н притягує негативно заряджені аніони і вони разом з Н рух-ся в внут. Середовище клітини.

В деяких випадках разом з н рух-ся органічні прості сполуки за рахунок взаємодії Н….орг-ні сполуки протоніруються.

Наприклад так йде процес пересування простих амінокислот,цукрі.

Процес постачання елементів живл.в внутр.. середовище створює особливий компонент,який назив-ся симпласт.

Процес транспортування елементів живлення в симпласт забезпечують спец.мембранні речовини,які назив-ся іонофори(реч-ни,що мають гідрофільну природу,вони здатні до перенесення іонів через ліпідну фазу.Іонофори-сполуки небілкової природи.Здатні розчинятись в ліпідному біощарі мембрани.Іонофор здатній до реакції з аніонами чи катіонами.Через мембрану.