Физиологическое значение макроэлементов в жизни растений.

Содержание - от неск. десятков до 0,01%. Сюда входят все органогены (С, N, О, Н), а также элементы, образующие анионы (Si, Р, S) и катионы (К, Na, Mg, Са, Fe).

Из макроэл., образующих анионы, важное физиологическое значений имеют азот, фосфор и сера. Фосфор. Растение поглощает из почвы анион ортофосфорной кислоты РО₄. Примерно 80 % фосфора раст. усваивает из мин. фосфатов и 20 % — из орг-их. В поглощении Р очень важную роль играют выделения корневых систем растений — органические кислоты и фермент фосфатаза. Первые способствуют растворению труднорастворимых фосфорсодержащих минералов. Фосфатаза же катализирует отщепление мин. фосфора от орг-их соед. Наиболее высоко содерж. Р в клетках меристемы и в зародышах плодов. В клетке большое количество Р сосредоточено в ядрах, где его содержание составляет 1,3%. Основная физиологическая роль фосфора — участие в энергетических процессах. Переходя в связанную форму, Р принимает участие в образовании макроэргической связи. Отщепление Р означает ее разрыв и освобождение значительного количества энергии. Следовательно, Р участвует в процессе трансформации энергии в кл., присоединяя остаток фосфорной кислоты к аденозиндифосфату (АДФ) с образованием АТФ. Р входит в состав нуклеотидов, н/к и нуклеопротеидов, далее — коферментные системы, принимающие участие в окислительных пр-ах — НАД, ФАД, НАДФ. К ним относятся ацил- и енолфосфаты, оказывающие влияние на дыхание и фотосинтез. Сюда входит также рибулозо-1,5-дифосфат, необходимый для фотосинтеза. Наконец, это фосфорные эфиры сахаров, играющие важную роль при загрузке и разгрузке флоэмы. Р может откладываться в качестве зап. пит. в-ва (фитин и полифосфаты). Т.о., без участия Р не может обходиться ни один из важнейших обменных процессов. Сера поглощается в окисленной форме в виде аниона SО₄, но в растении восст-ся до сульфгидрильной группы SH- и в таком виде входит в орг. соед. Раст. содержат до 1,0% серы. Главная физиол. роль серы — образование о/в систем типа цистин - цистеин, в которых одно соединение переходит в другое, восстанавливая или окисляя субстрат. Сера входит в состав многих орг. в-в. Она образует серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин, глутатион) и серосодержащие белки, гликозиды, горькие эфирные масла. Сера входит также в состав важнейших биологически активных соединений — коэнзима А и витаминов (тиамина, биотина, липоевой кислоты). Из других функций серы необходимо отметить ее участие в созданий третичной структуры белка. Кремний обнаружен у всех растений, в некоторых из них его содержится много, особенно в хвощах, злаках и осоках. Кремний пропитывает оболочки клеток и придает им твердость и прочность — в этом, видимо, главное его значение для растений. Из элементов, образующих катионы, важнейшим является Калий. Он поглощается растением в виде иона К⁺, в той же форме передвигается и остается в растении. Содержание его в растении составляет 1,2 %, что 1000 раз превышает его уровень в почве. К концентрируется в молодых частях растения и выполняет в растении различные регуляторные функции. Калий повышает водоудерживающую способность коллоидов цитоплазмы и способствует их высокой гидратации. При этом он понижает вязкость цитоплазмы и увеличивает проницаемость ее мембран. Он стимулирует активный мембранный транспорт, принимая участие в передвижении воды и ассимилятов. К приводит к открытию устьица на свету и увеличению транспирации. Он регулирует фотосинтез и обр-е углеводов, белков, АТФ. Противоположность калию элемент той же группы — Натрий (поглощается в форме иона Na) — находится в больших кол-ах в почве, конц. его в растении также высока. Однако он не считается необходимым для всех организмов и попадает в них пассивно, по градиенту. Из культурных растений он важен для различных форм свеклы. Катионы предст. Кальцием и Магнием. Содерж. Са в раст. может быть высоким и достигает 3 %. Он малоподвижен и находится в старых органах. Са, соединяясь с пектиновыми веществами, дает пектаты кальция, которые являются составной частью клеточных оболочек. Избыточный Са часто собирается в вакуолях, откладываясь в виде нераст.солей щавелевой, лимонной и др. к-т. Физиол. роль кальция велика. Он, подобно калию влияет на коллоидно-химические свойства цитоплазмы, но действие его противоположно: он способствует обезвоживанию коллоидов, увеличивает вязкость цитоплазмы и понижает проницаемость ее мембран. Са принимает участие в ростовых процессах, регулируя стадии роста клетки — деление и растяжение. Особенно большое значение он имеет для роста корня. Са в большом кол-ве необходим для бобовых раст., что связано с особенностями их азотного пит. Сод. магния в раст. - от 0,02 до 3,1 %. Он содержится в зеленых листьях, в узлах кущения у злаков, в зародышах семян. Внутри кл. он локализован большей частью в митохондриях и пластидах. Основная масса магния входит в состав хлорофилла (в ядро) — этим обусловлена его основная физиол. роль. Кроме того, он необходим для обмена веществ: активирует процесс фосфорилирования, приним. участие в регуляции формирования рибосом, синтезе белков и н/к.

Железо поглощается раст. в виде иона Fe³. Среднее содержание железа в раст. составляет 0,02 - 0,08 %. Оно входит в составе кофермента в различные окислительные ферментные системы: цитохромы, цитохромоксидазу, каталазу, пероксидазу, ферредоксин. Входя в ферментные системы, железо катализирует процессы окисления и восстановления. Важное значение железа заключается в том, что оно катализирует образование хлорофилла, который без железа или при его недостатке не образуется. В таком случае развивается болезнь— хлороз, который хар-ся потерей зеленой окраски молодыми листьями.