36.Теория минерального питания растений. Классификация элементов. Общая роль минеральных элементов в жизнедеятельности растения и клетки.

Теорию минерального питания развил Либих. Он опроверг перегнойную теорию и доказал важность минеральной теории. По этой теории источником питания растений служат минеральные вещества. Он считал что перегной нужен лишь для образования углекислого газа, который ускоряет выветривание материнской горной породы и увеличивает культурный слой почвы. Либих первым предложил вносить в качестве удобрений минеральные вещества. Неверным в теории Либиха было отрицание роли гумуса в питании растений. Как известно сейчас гумус необходим не столько для самого растения, сколько для микрофлоры почвы, играющей важную роль в питании растений.

Либих вывел закон минимума, согласно которому внесение любого количества минеральных веществ не даст результата пока не будет ликвидирован недостаток веществ, содержащихся в минимальном количестве.

Так же Либих вывел закон возврата, указывающий на необходимость возврата в почву веществ, взятых оттуда растениями.

Таким образом, минеральная теория содержит следующие положения:

-Пищу растений составляют только неорганические соединения почвы и воздуха

- запасы С и Н неисчерпаемы

- макро и микроэлементы в почве могут кончаться

В зависимости от содержания минеральные элементы делят на макро- и микроэлементы. Содержание макроэлементов (N, P, K, Ca, Mg, S, Si) в растительных тканях в расчете на сухую массу варьирует от 1,5 до 0,1% (т. е. более 1 г/кг). Концентра-ция же микроэлементов (Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, B, Cl, Ni) составляет 0,01% и ниже.

Питание растительных организмов представляет собой процесс поглощения и усвоения из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизнедеятельности. Минеральное питание включает процессы поглощения минеральных ионов из наружной среды, их связывания (преобразования, ассимиляции) и транспорта по клеткам и тканям к местам возможного потребления..

Ионы минеральных солей могут поступать в клетки корневой системы растений как из почвенного раствора, так и в результате контактного обмена с почвенными частицами. Оба эти процесса обычно связаны с обменом ионов на катионы и анионов , и органических кислот на минеральные анионы. Бόльшая часть питательных минеральных веществ находится не в почвенном растворе, а адсорбирована на почвенных частицах. Поэтому в минеральном питании растений большее значение имеет процесс обменной адсорбции, которая осуществляется как на органической (гумус), так и на неорганической (алюмосиликаты) части почвы. Почвы, в основном, обладают свойствами катионообменников, хотя в них имеются и анионсвязывающие группы. H 3 HCOOH

Из почвы минеральные элементы поглощаются в виде катионов и анионов. Поступление элементов минерального питания в растение осуществляется с помощью системы ионных помп, обменников и каналов, локализованных на плазматической мембране клеток корня.

Попадая в клетку, одни элементы участвуют в метаболизме в форме свободных ионов, другие связываются с органическими соединениями, не претерпевая при этом никаких изменений, третьи же включаются в состав органических молекул только после ряда окислительно-восстановительных превращений.

Роль минеральных веществ в организме

Минеральные (неорганические) вещества входящие в структуру организма выполняют множество важных функций. Многие макро и микроэлементы являются кофакторами ферментов и витаминов. Это значит, что без молекул минеральных веществ витамины и ферменты неактивны и не могут катализировать биохимические реакции (основная роль ферментов и витаминов).

Вся совокупность макро и микроэлементов обеспечивает процессы роста и развития организма. Минеральные вещества играют важную роль в поддержании целостности клеточных мембран, обеспечивают дыхание тканей.

Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма, предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях органах на физиологическом уровне. Даже небольшие отклонения от нормы могут повлечь самые тяжелые последствия для здоровья организма.

37. Физиологическая роль азота в растении. Источники азота. Круговорот азота в биосфере.Метаболизм азота в растении. Редукция нитратов (локализация в растении и клетке, последовательность реакций, ферменты). Утилизация азота. Синтез первичных аминокислот.

Азот (содержание - 1,5%) – минеральный  элемент,  необходимый растению в наибольших количествах.поглощается в основном в  форме  ионов  NO₃^-  NH₄⁺,   входит в состав органических соединений  - аминокислот, амидов, белков,  нуклеиновых кислот и нуклеотидов,  хлорофилла,  и многих других важнейших органических соединений.  Для растений азот является самым дефицитным элементом питания. Азот  легко реутилизируется по растению.Высшие растения поглощают соединения азота из почвы. Основным источником азотного питания для растений являются нитраты и аммиак.

Круговорот азота связан с его превращением в нитраты за счет деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий. Нитраты усваиваются растениями из почвы или воды. Растения поедаются животными. В конце концовредуценты вновь переводят азот в газообразную форму и возвращают его в атмосферу.

Подобный круговорот азота наблюдается и в водной среде.

Включение  азота в состав органических соединений   начинается уже в корневых волосках  и протекает в 2 этапа:

 1) восстановление нитратов до аммиака    NO₃‾   --» NO₂ ‾  --»   NH₄⁺