Наши партнеры

Главные элементы, участвующие в фотосинтезе (С, Н, О), а также азот, сера и фосфор составляют основные строительные блоки тела растения. Например, клеточные стенки, формирующие скелет растения, состоят почти исключительно из углеводов и близких к ним соединений, содержащих С, Н и О. Белки, главные органические компоненты цитоплазмы, построены преимущественно из С, Н, О и N и небольшого количества S. В состав нуклеиновых кислот, присутствующих в ядрах и в некоторых органеллах цитоплазмы, входят С, Н, О, N и Р. Липиды, содержащиеся в изобилии во всех мембранах, состоят преимущественно из С, Н и О, а также незначительного количества N и Р; Из 12 элементов, источником которых служит материнская порода, четыре используются растением главным образом для: структурных целей. Сера является компонентом нескольких аминокислот (цистеин, цистин и метионин)—структурных единиц из которых в конечном счете образуются белки. Хотя клеткам растения необходимо относительно малое количество серы, почти вся она выполняет важную структурную функцию. Без серу-содержащих аминокислот не могли бы синтезироваться многие важные белки клетки. Сера присутствует также в глутатионе, широко распространенном веществе, который, как полагают, играет определенную роль в окислительно-восстановительных реакциях благодаря своей способности к обратимому превращеннию из восстановленной, или сульфгидрильной, формы (—SH), в окисленную, или дисульфидную, форму (—-S-Sr-):

Образование дисульфидных мостиков (~S—S—) между са-седними частями больших белковых молекул важно для их конечной формы и стабильности. Сера является также компонентом кофермента А и тиамина (витамина Bi).

Количественно основная функция кальция (Са) состоит в его включении в структуру срединной пластинки клеточной стенки. Кальций, связанный с кислотными компонентами желеобразного пектина срединной пластинки, образует нерастворимую соль. Поэтому введение Са в клеточную стенку приводит к затвердеванию ее полужидкой структуры. Кальций играет также важную роль в регуляции избирательной проницаемости клеточной мембраны. При выращивании растений в среде с недостатком Са клеточные мембраны начинают «протекать» и утрачивают свою эффективность как барьеры, препятствующие свободной диффузии ионов. Магний, химический родственник кальция, составляет центральную часть молекулы хлорофилла, присоединяясь к каждому из четырех пиррольных колец либо непосредственно с помощью ковалентных связей, либо посредством так называемых «вторичных валентностей». При недостатке магния у более старых листьев обнаруживается пожелтение, характерное для дефицита хлорофилла (хлороз). Известно, что магний является также специфическим кофактором нескольких ферментов; кроме того, он обеспечивает стабильность нуклеиновых кислот.

Фосфор служит главным образом структурным компонентом нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, и входит в состав фосфолипидов — жироподобных веществ, которые играют существенную роль в структуре мембран. Поэтому недостаток фосфора представляет большую опасность для растений, предотвращая образование нового генетического материала в ядре и цитоплазме, а также формирование новых мембран вокруг клетки и ее различных органелл. Фосфор непосредственно участвует во всех этапах переноса энергии в клетке, поскольку АТР и его аналоги состоят из трех фосфатов, связанных с нуклеозидом.

Хотя фосфор, магний, кальций и сера выполняют в клетке и другие функции, количественно преобладают описанные нами структурные функции этих элементов.

Калий является осмотически активным элементом, участвующим в регуляции тургора растительных клеток. Большинство растений отличается высоким содержанием калия, хотя лишь очень малое его количество находится в клеточных структурах в связанном состоянии. Это типично мобильный элемент. Поскольку мембраны многих клеток легко проницаемы для калия, через них обычно протекают большие диффузионные потоки этого элемента. Содержание воды во многих клетках, включая и те, которые контролируют движения, часто определяется концентрацией в них калия. Это справедливо, например, для замыкающих клеток устьиц (благодаря тургору они контролируют открывание и закрывание устьиц), а также для моторных клеток, регулирующих суточные движения листьев.

Известно также, что калий активирует несколько важных ферментов, хотя он никогда не был выделен как составная часть той или иной ферментной системы.

Жизнь растения