Rolul diferitelor elemente în viața plantelor - studopediya

nutriție minerală de plante

Pentru ciclul de viață normal al unui corp de plante este necesar un anumit grup de substanțe nutritive, care funcționează în instalație nu pot fi înlocuite cu alte elemente chimice.

Acestea sunt: ​​1) organogenă - C (45% în greutate uscată); O (42%); H (6,5%); N (1,5%) - 95% din suma;

2) macroelemente (1 - 0,01%): P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Cl, Na;

3) micro-elemente (0.01-0.00001%). Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B, I;

4) ultramicroelements (<0,00001 %): Ag, Au, Pb, Ge….и др.

J. von Liebig, sa constatat că toate aceste elemente sunt egale și excluderea totală a oricărei dintre ele duce la planta profundă suferință și moarte, nici unul dintre aceste elemente nu poate fi înlocuită cu o alta, chiar și o închide proprietățile chimice. Macronutrienti la o concentrație de 200-300 mg / l în soluția nutritivă nu exercită un efect nociv asupra plantelor. Cele mai multe minerale, la o concentrație de 0,1-0,5 mg / L de creștere a plantelor. Inhibă

Pentru viața normală a instalației trebuie să fie un anumit raport de diverși ioni în mediul înconjurător. Soluția limpede este una dintre cation sunt otrăvitoare. Astfel, atunci când răsaduri de grâu în interior de pe soluții curate KCL sau CaCl2 pe rădăcini apărut pentru prima dată umflături și apoi rădăcinile mor. Soluții mixte ale acestor săruri nu au avut efecte toxice. Atenuarea impactul un cation pentru o altă acțiune cation numit ion antagonism. ioni Antagonism este prezentat ca între diferiți ioni de valența audio, de exemplu, între ionii de sodiu și potasiu, precum și între ionii de diferite valentele, de exemplu, potasiu și calciu. Unul dintre motivele pentru antagonismul ionilor este efectul lor asupra hidratarea proteinelor citoplasmatice. cationi bivalenți (calciu, magneziu) deshidratat coloizii mai puternice decât monovalent (sodiu, potasiu). Un alt motiv pentru antagonismul ionilor este competiția lor pentru enzime active, centre. Astfel, activitatea anumitor enzime respirația este inhibată de ionii de sodiu, dar efectul lor este îndepărtat prin adăugarea de ioni de potasiu. In plus, ionii pot concura pentru legarea la purtătorii în procesul de absorbție. Acțiunea unuia ion poate crește influența altor ioni. Acest fenomen se numește sinergie. Astfel, sub influența fosforului crește efectele pozitive ale molibden.

Semnificația fiziologică a micro- și macronutrienți

1. Introduceți în vedere biologic nutritive importante;

2. Implicate în crearea unui anumit concentrație ionică și stabilizarea macromoleculelor;

3. să participe la reacții catalitice, care fac parte din sau enzime activatoare separate.

Inclus în compoziția proteinelor, acizilor nucleici, membrane fosfolipidice, porfirinele (bază de clorofilă și citocromilor), numeroase enzime (inclusiv NAD și NADP) multe vitamine.

Cu o lipsă de azot în mediul de creștere a plantelor este inhibată, formarea de muguri laterale este slăbită, și acolo cordata palid culoarea verde a frunzelor din cauza distrugerii clorofilei.

În ciuda prezenței în aer de 78% N2 (Aprilie 10 5 tone), un atom de azot molecular nu este absorbit de plante superioare (molecula de azot (NN) este inert chimic, pentru a rupe trei legături sale covalente în procesul de sinteză chimică a catalizatorilor de amoniac necesară, la temperaturi și presiuni ridicate ) și se pot deplasa în formă accesibilă acestora numai prin activitățile de fixatori de azot micro-organisme. Din stocurile de azot litosferic (18 brumărel 15 m) este concentrată în sol numai o parte minimă a acestuia, din care doar 0,5 - 2% aplicată din plante disponibile în mod direct: - NH4 + și NO3 - -ions, care rezultă din mineralizarea azotului organic și bacterii vegetative reziduuri animale și humus. Și anume, procesele:

1. amonificare (transformarea azotului organic în NH4 +);

3. Denitrificare (recuperare NO3 anaerob - N2)

Legarea chimică a azotului molecular sub forma NH4 + sau NO3 - efectuate fie ca urmare a descărcărilor electrice în atmosferă sau în prezența unui catalizator, la o temperatură de 500 0 C și presiune atmosferică de aproximativ 35 MPa.

atmosferă de azot molecular legare biologică se realizează microorganismele fixatoare de azot. Acestea sunt:

1. Vacan (.. P Azotobacter, Beijrinckia - aerob și p Clostridium - anaerob);

2. * simbiotica (p. Rhizobium, formând noduli pe rădăcinile plantelor leguminoase și unele actinomicete).

* Infecție plantelor gazdă bacterii simbiotice începe cu pătrunderea bacteriilor în migrarea celulelor radacina parului in celulele cortexului și diviziunea intensivă a celulelor infectate, rezultând formarea de noduli pe rădăcini. Mai mult decât atât, aceste bacterii sunt transformate în Bacteroides. care este de 40 de ori mai mare decât bacteria originală. Rolul principal în procesul de fixare a azotului aparține nitrogenase enzimă. Enzima este format din două componente: o proteină high-Fe-Mo (MR = 200-250 000 2 molecule de Mo, Fe 30 molecule și molecule 22 S) și Fe-proteină (MR 000 = 50-70, și Fe 4 molecule 4 molecule S). proteină Fe-Mo utilizate în legarea și reducerea azotului molecular și Fe-proteină servește ca sursă de electroni pentru recuperarea proteinei Fe-Mo, pe care le primește de la feredoxin. Întregul complex funcționează numai în prezența hidrolizei ATP și acțiune protectoare Leghemoglobin proteină (sintetizată de celulele gazdă și protejează nitrogenase de oxigen).

Rezultată NH4 +. asociate cu acizi ceto pentru a forma aminoacizi fiind transportat în celulele plantei gazdă.

Reducerea căii de nitrați și de asimilare a amoniacului

Deoarece compusul organic este inclus doar azot din amoniac, nitrat de ioni NO3 -. rădăcini absorbante trebuie să recupereze în cuști la amoniac. Acest lucru se face în două etape:

1. Reducerea nitratului la nitrit, nitrat reductaza catalizate (în citoplasmă); NO3 - --- 2 e ---- NO2 -

2. Recuperarea nitriți în amoniac catalizate nitrit (în cloroplaste). NO2 - ---- 6E + --- NH4

Amoniacul format în timpul reducerii nitraților sau în timpul fixării azotului molecular, mai absorbit de plante pentru a forma diferiți aminoacizi. În primul rând, este acceptorul de NH4 + # 945; -ketoglutarovaya acid, care, sub acțiunea glutamat este transformată în glutamat.

Se crede că formarea asparagina predomină în cazul în care există o defalcare a proteinelor din semințe. In celulele rădăcinii și frunzele plantelor în creștere este, în principal formarea de glutamină. Astfel, formarea asparaginei - neutralizarea amoniacului este calea care apare atunci când proteina de descompunere - așa-numita ramură metabolismul azotului regresivă, în timp ce sinteza de glutamina - o neutralizare cale de amoniac în timpul sintezei proteinelor - o ramură progresivă a metabolismului azotului.

Rolul Amidele în plantă a variat. Nu este doar forma de neutralizare a amoniacului, iar această formă de transport a compușilor cu azot, oferind scurgerea lor de la un organ la altul. În plus, amide și aminoacizi sunt precursori ai materialului pentru crearea multor altor aminoacizi în reacțiile de transaminare, atunci când gruparea amino cu schimburi de aminoacizi cetonici keto acizi, aminoacizi.

Planta țesuturi fosfor incluse în fosfoproteina, fosfolipide (furnizarea de hidrofobie), acizi nucleici, nucleotide, implicată în metabolismul energetic (ATP), vitamine si altele. O alta caracteristica unica este fosfor implicat în fosforilarea proteinelor celulare care implică protein kinaze. În acest caz, molecula de proteină este o redistribuire a sarcinilor electrice și a modificat structura și funcția sa (ARN și sinteza proteinelor, diviziunea, diferențierea celulară, și altele.).

Forma de bază a înlocuirii fosforului în plante - fitină (acid inozitfosfornoy sare de calciu-magneziu).

Simptomele de foame de fosfor sunt de culoare verde-albăstrui de frunze, acestea sunt mici și înguste, creșterea și maturizarea întârziată suspendate. Cele mai sensibile la lipsa de plante de fosfor în primele stadii de creștere și dezvoltare.

plante autotrofe absorb sulf sub formă de oxil superior, restabilirea acestuia la nivelul substanțelor organice SH. sulf organic sub formă de reziduuri vegetale și animale în corpurile de sol și apă și a microorganismelor saprofite mineralizate la care poate fi oxidat la sulf bacterii hemosintetikami și S.

Sulfat (), cu condiția de sol în rădăcini, este mutat în vasele xylem și fluxul transpirației este transferată tinere organe în creștere (în special frunzele), în cazul în care recuperarea în cloroplastele de sulf în aminoacizi care conțin sulf (cisteină, cistină, metionină) care implică ATP.

Una dintre funcțiile importante ale sulfului în proteine ​​- o parte din SH-grupuri în formarea covalente, hidrogen, legături mcrcaptida, susținând structura tridimensională a proteinei (-S-S-). O altă funcție importantă a sulfului în organism vegetal - să mențină un anumit nivel al potențialului redox al celulei datorită reversibilitatea reacțiilor cisteină și cistină SH - S-S. Sulful este, de asemenea, o parte a coenzimei A, și vitamine (acid lipoic, biotina, tiamina).

Simptomele deficitului de sulf - Blanșarea și îngălbenirea frunzelor. Dar, mai întâi, aceste simptome apar la cei mai tineri (în contrast cu deficit de azot).

Cea mai bună sursă de alimentare sunt de sare solubilă K. La intrarea în sol, potasiu intră interacțiunea de schimb cu coloizii solului, deplasarea solului și a altor cationi complexe absorbante :.

La plante, cel mai abundent concentrate în țesuturile în creștere tinere (meristem, Cambium, frunze tinere, rinichi) sub formă de ioni de K +. Nu face parte din substanțele organice. Concentrate predominant în vacuole (80%), 20% adsorbite pe coloizi citoplasmei.

Potasiul este principalul contra ionul de a neutraliza sarcinile negative ale anionilor organici și anorganici, care determină proprietățile coloid-chimice ale citoplasmei.

Potasiul este necesară pentru absorbția și transportul apei prin plantă. Funcționarea capătului inferior al motorului la ¾ datorită prezenței ionilor de potasiu. Importanța potasiului este în procesul de deschidere a stomatelor (în creștere K + concentrație în celulele de pază).

Potasiu activează mai mult de 60 de enzime implicate în fosforilarea compușilor organici, sinteza și acumularea de mono-, di- și polizaharide (amidon, celuloză, hemiceluloză și pectină). Crește rezistența plantelor la boli fungice și bacteriene. Promovează absorbția plantelor azot din amoniac.

Cea mai mare cantitate de potasiu este absorbită în timpul creșterii intensive a masei vegetative și înflorire. Recolta de potasiu este cea mai consumata de floarea-soarelui (de 3-5 ori mai multe alte culturi. - 990 kg / ha).

Când deficit de potasiu observat îngălbenirea frunze de jos până sus. Apoi, partea de sus și marginile devin de culoare maro și mor. internoduri scurtate, muguri apical mor, iar planta devine tufiș rozetă sau formă.

Plantele cu privire la căderea de calciu în kaltsiefily (fasole, hrisca, floarea-soarelui), kaltsiefoby (cereale, inul) și specii neutre.

Ca 2+ se acumulează în vechile organe vegetative și țesuturi în vacuolele sub formă de săruri insolubile cu acidul oxalic, citric, și alții. Acids.

In celula, cantități mari de substanțe pectice de calciu asociat cu lamela mijlocie și peretele celular. De asemenea, este conținută în cloroplaste, mitocondrii și nuclee.

Calciul afectează permeabilitatea membranei în citoplasmă mișcării (asamblarea microtubulilor și proteinelor aktinopodobnyh), activează un număr de sisteme enzimatice ale celulei (dehidrogenază, amilaze, lipaze, fosfataze). Adesea mediază efectul calciului asupra activității truss este conexiunea la receptor intracelular - o proteină calmodulin.

ionii de Ca 2+ joacă un mecanism de intrare primară în celule de rădăcină, deoarece calciu împreună cu H + ocupat aproape toată suprafața de schimb de cationi a rădăcinii.

Din lipsa de calciu în primii atinsi tineri sistem meristem și rădăcină: există multi-celulă, fără rădăcini laterale și părul rădăcină. peretii celulelor Osliznyayutsya, prin rădăcini, frunze și tulpină secțiuni individuale putregai și mor. Vârfurile și marginile frunzelor devin albe la început, și apoi rândul său, negru. lame de frunze sunt îndoite și răsucite.

Mg 2+ sunt capabili de a reutilizarii din țesături vechi. Ei au o mobilitate mare.

Magneziul este necesar pentru fotosinteză: o parte a clorofilei activează RDF carboxilaza activează o serie de reacții de transfer de electroni în photophosphorylation.

Magneziul este un cofactor aproape toate enzimele catalizează transferul grupărilor fosfat (fosfokinază, fosfotransferază, ATPases).

Magneziul este esențial pentru multe enzime ale glicolizei, ciclul Krebs și calea de fosfat pentozo.

Promovează sinteza uleiuri esențiale, vitaminele A și C, previne oxidarea acidului ascorbic.

Magneziul este esențială pentru formarea ADN-ului ribozomal și activarea ARN polimerazei.

Primirea de Mg 2+ sol invers proporționale cu concentrația de j K + și NH4 +.

Lipsa plantelor de magneziu a fost testat pentru solurile nisipoase; aceasta conduce la o reducere a conținutului de fosfor în plante este inhibată formarea de polizaharide de monozaharide, slab functionarea aparatului sinteza proteinelor, formarea este plastide rupte. Intre vene si pete apar benzi de culoare verde deschis, care sunt apoi galben. Marginile lamelor frunze devin galben, portocaliu, roșu, dezvoltă cloroză și necroză.

ionii de Fe 3+ sunt reduse de soluție de sol celule sisteme redox plasmalemei rizodermy la Fe 2+ și într-o formă care vin în rădăcină.

Fierul este implicat în funcționarea majore fotosintezei sisteme redox și respirație, care fac parte din compușii care conțin hem (toate citocromilor, proteine ​​peroxidaza, catalaza, fier-sulf); participă la fixarea azotului molecular care fac parte din nitrogenase.

Acesta poate fi stocată sub formă de proteină feritina în cloroplaste.

Acesta se găsește în toate plantele. Mai ales o mulțime de ea în pereții celulelor. La diatomee cochilii sunt compuse din siliciu. Dezavantajul de a întârzia creșterea și cauzele scăderea numărului de semințe. Plantele, acumularea de siliciu, au tulpini puternice. siliciu Lipsa īntārzie creșterea de cereale (porumb, ovăz, orz) și plante dicotiledonate (castraveți, tomate, tutun, fasole).

În aluminiu, necesită doar hidrofite (ferigi și concentrat de ceai l). In doze mari este asociat cu fosfor, cauzând foame fosfor.

Se acumulează în frunze. Participa la fotoliza apei și recuperarea CO2 în timpul fotosinteză. Activează ciclul Krebs dehidrogenaza, este un cofactor al ARN polimerazei.

Simptom mangan foame - punctul de frunze cloroza: între venele apar pete galbene, și apoi țesutul în aceste zone mor.

Este o parte din nitrat reductaza și nitrogenase. Este necesar pentru activarea reacțiilor aminare și transaminare, controlează nivelul de acid ascorbic.

Cu o lipsă de cantități mari acumulate de nitrați, nu se dezvolta noduli.

Dozele mari (20 mg per 1 kg de masă uscată) sunt toxice pentru plante și animale.

Bean are nevoie de o reproducere a bacteriilor nodulilor. Este o parte din vitamina B12 (nu sintetiza orice plante sau animale, ci numai - în Bacteroides).

Ajunge ca Cu 2+ ion. 2/3 pot fi insolubile. Frunzele o parte din (transferul de electroni între efectuează photosystem II și photosystem I) plastocyanin, o parte a proteinelor și a enzimelor care catalizează oxidarea acidului ascorbic, difenolilor. Două atom de cupru funcționează citocrom complex oxidaza în lanțul respirator mitocondrial.

Cupru crește secetă, îngheț și plante rezistente la căldură.

Deficiența de cupru care produce o întârziere de creștere și înflorire, pierderea turgescenței și ofilirea. În fructe apare devitalizarea. Cu un deficit de cupru albesc și mor sfaturi de frunze, frunze și fructe de pomi fructiferi acoperite cu pete maro.

Multe din leguminoase și cereale.

Zincul este esențial pentru funcționarea enzimelor glicolizei. Activeaz anhidrazei carbonice enzimă care catalizează reacția de deshidratare a acidului carbonic:

ajutând să folosească CO2 în fotosinteză. Zincul rol important în formarea unui aminoacid triptofan și acizi indoleac ca derivat triptofan.

Cu o lipsă de bor perturbate de sinteză, conversia carbohidraților și transport. Formarea organelor de reproducere, fertilizarea și fructificării.

El nu poate reutilizirovatsya și așa că atunci când mor de foame boric în primul rând conuri de acumulare, se oprește creșterea de muguri și rădăcini, lame de frunze îngroșa, buclat, devin fragile, se formează flori.