Зольные элементы, их усвояемая форма и функции в растении
Физиологическая роль отдельных элементов минерального питания была установлена вегетационным методом. Сущность этого метода заключается в выращивании растений в стеклянных сосудах, заполненных питательным раствором, т.е. в водной культуре. Источником питательных элементов в водных культурах служат специальные питательные смеси. Первая питательная смесь, предложена в 1856 году (нем. Физиком Кнолом) для выращивания высших растений содержала лишь три соли:
Выращивая растения на питательных смесях путем исключения из смеси отдельных элементов, например, в соли нитрат кальция Са (NO3)2 исключив Са, и была установлена функция, выполняемая конкретным элементом.
Зольными называют те элементы минерального питания, которые при сжигании растений остаются в золе. При сжигании часть химических элементов высвобождается в виде газообразных соединений, это углерод в виде СО2, азот в виде оксидов. Источником зольных элементов является материнская порода. Для нормальной жизнедеятельности растения необходимо 12 элементов.
Четыре элемента, из этого числа, используется растением главным образом для структурных целей. Это такие элементы – кальций, магний, фосфор, сера.
Кальций – поглощается в форме двухвалентного катиона Са 2+ . Основная функция – включение в структуры срединной пластинки клеточной стенки. Кальций играет важную роль в избирательной проницаемости клеточной мембраны. Он нейтрализует органические кислоты, которые накапливаются в растении.
Магний – поглощается в виде катиона Mg 2+ . Он составляет центральную часть молекулы хлорофилла, присоединяясь к каждому из 4-х пиррольных колец. Mg является кофактором нескольких ферментов. Он активирует деятельность ферментов – киназ, которые отцепляют фосфорную кислоту от АТФ и переносит её на молекулу сахаров, аминокислот и др. соединений с образованием фосфорных эфиров.
Фосфор – поступает в растения в форме аниона РО 4. За сотые доли секунды включается в органические соединения в неизменном виде. Он служит структурным компонентом нуклеиновых кислот. Участвует во всех этапах переноса энергии в клетке (АТФ содержит три остатка РО 4). Входит в состав фосфолипидов, принимающих участие в * мембран.
Сера – поглощается в виде аниона SO4 2- . В растении происходит восстановление поглощенных сульфатов и в восстановленной форме идет на синтез серосодержащих аминокислот: метионин, цистеин. Без серосодержащих аминокислот не могли бы синтезироваться многие важные белки клетки.
Благодаря своей способности к обратимому превращению из восстановленной в окисленную форму сера играет важную роль в окислительно-восстановительных реакциях.
Сера входит в состав биокатализатора Ацетилкофемент «А». с этого биокатализатора начинается реакция цикла ди-и трикарбоновых кислот.
Сера входит в состав эфирных масел лука.
Для регуляции тургора и поддержания электронейтральности используются калий и хлор. Калий поглощается в виде катиона (К) и является осмотически активным элементом, * в регуляции тургора растительных клеток.
Пример – замыкающие клетки устьичных щелей -*** лежит в основе открывания и закрывания устьичной щели. Калий не является в полном смысле (как сера и фосфор) питательным элементом. Содержание воды в клетке часто определяется концентрацией в них калия. Мембраны клеток легко проницаемы для калия. Через них обычно протекают большие диффузионные потоки этого элемента.
Хлор – перемещаясь вместе с калием в форме аниона (Сl — ) поддерживает в клетках электронейтральность.
Пять зольных элементов (из 12 обозначенных) функционируют в растительной клетке как составная часть ферментов. Железо – в ферментах функционирует благодаря своей способности обратимо окисляться и восстанавливаться. Входит в состав ферментов цитохромов, переносчиков электронов в процессе дыхания. Оно является составной частью ферредоксина – фермента участвующего в процессе фотосинтеза.
Медь – поглощается в виде катиона СU 2+ и является составной частью фермента полифенолоксидазы.
Цинк – поглощается в виде катиона Zn 2+ и входит в состав фермента карбоксилоза.
Марганец – поглощается в виде катиона Mn 2+ . Активирует ферменты катализирующие реакции цикла Кребса. Марганец необходим для нормального прохождения фотосинтеза, участвует на этапе разложения воды и выделения кислорода — **.
Молибден – поглощается в форме оксида МоО4 2- и вовлекается в функционирование тех ферментов, которые катализируют восстановление азота: фермент *.
Оставшийся элемент (из обозначенных 12) бор – поступает в форме аниона НВО3 2- . Участвует в сложении структуры проводящих элементов – ксилемы + флоэмы, и тем самым влияет на передвижение веществ в растении. Он необходим для нормальной деятельности верхушечных меристем. Уникальная физиологическая роль бора заключается в его участии в фенольном обмене.
Кроме элементов абсолютно необходимых, охарактеризованных нами (12), в растениях содержится значительная часть второстепенных элементов. В некоторых случаях они могут способствовать росту или устойчивости. Например * (SiO2) для злаков, они становятся более устойчивы к грибным болезням. Натрий (Na) для свеклы, растения, выращенные в присутствии Na, образуют более крупные и мясистые корнеплоды. Кобальт (Со) для бобовых. В присутствии этого элемента, лучше образуют бобовые симбиоз с клубеньковыми бактериями.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.011 с) .
Источник
6.Элементный состав растений: макро- и микроэлементы; органогенные, зольные, биофильные элементы.
20 элементов относят к необходимым эл.питания (Н Na K Cu Mg Ca Zn B C N P V O S Mo Cl I Mn Fe Co) и 12 считают условно необходимыми (Li Ag Sr Cd Al Si Ti Pb Cr Se F Ni). Элементы, содержащиеся в растительном организме в значительных количествах (от целых % до сотых%), называют макроэлементами (C O N S Н P Ca K Na Mg). Эл., содержание которых выражается тысячными-стотысячными долями%-микроэлементы (Fe Mn Co Mo Cu Zn B). Эл., находящиеся в еще меньших количествах-ультрамикроэлементы (Аu Ag Cr Ni Br). ОРГАНОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-главнейшие четыре элемента, участвующие в построении химич. соединений,входящих в состав организма, а именно: углерод, водород, кислород и азот. Углерод и водород входят во все органические соединения, встречающиеся в организме; в важнейшие соединения, как жиры, углеводы, входит еще кислород, а в белковые вещества кроме того азот. Элементы зольные — химические элементы, входящие в состав золы растений и животных. Обычно это все элементы, которые могут находиться в растениях и животных, кроме углерода, водорода, кислорода и азота; последние не входят в состав золы, так как улетучиваются при сухом озолении. В состав золы входят преимущественно кремний, алюминий, железо, марганец, кальций, магний, фосфор, сера, калий, натрий и ряд микроэлементов. Биофильные (биогенные) элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Элементы и их соединения, требующиеся биоте в больших количествах, называют макробиогенными (С, О, N, H, Ca, P, S), а в малых количествах — микробиогенными. Для растений это: Fe, Mg, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, V, Ca, которые обеспечивают функции фотосинтеза, азотного обмена и метаболическую функцию.
8.Вынос растениями (хозяйственный и биологический) важнейших элементов питания и их соотношение у различных с/х культурах.
Под хозяйственным подразумевают вынос питательных веществ с урожаем убираемой с поля основной и побочной продукции (зерн и солома). Биол.вынос-это вынос пит.вещ. из почвы всеми частями растения (основной побочной продукцией, убираемой с поля, пожнивными остатками, корнями, опавшими листьями, оставшимися на поле). Соотношение элементов питания, расходуемых на создание сельскохозяйственной продукции, может значительно меняться в зависимости от культуры и структуры урожая. Например, при увеличении в биологическом урожае зерновых доли соломы на создание 1 т продукции (зерна) затрачивается значительно больше элементов питания. Для картофеля, подсолнечника, капусты, сахарной свеклы характерно гораздо большее потребление калия по сравнению с зерновыми культурами. Клеверу и конопле присуще высокое потребление кальция.Обычно в зерне содержится примерно в 4 раза больше азота и фосфора, чем в соломе, а калия и кальция в соломе в 2—3 раза больше, чем в зерне.Вынос элементов питания товарной продукцией зависит от условий выращивания. Так, для образования 10 т корней и соответствующего количества ботвы в лесостепных районах сахарная свекла потребляет 50 кг азота, 15 кг Р2О5 и 60 кг К2О. При выращивании в Нечерноземной зоне у сахарной свеклы сильнее развиваются листья, и на каждые 10 т корней потребляется 80—100 кг азота, 35 кг Р2О5 и 145 кг К2О.
Источник