Минеральное питание

Минеральное питание – раздел физиологии растений, изучающий роль минеральных элементов в жизнедеятельности растений, особенности их ассимиляции, а также механизмы поступления и транспорта ионов в клетки, органы и ткани растения.

Растения – автотрофные организмы, способные не только синтезировать органические вещества из неорганических, но и добывать минеральные элементы из почвенной или водной среды. Специализированным органом поглощения элементов является корень. За счет роста корня и освоения почвенного горизонта обеспечивается непрерывное поступление необходимых минеральных веществ в растение. Согласно с потребностью и содержанием в тканях растений минеральные элементы делят на макроэлементы (содержание в сухом веществе более 0.01%) и микроэлементы (менее 0.01% в сухом веществе). К макроэлементам относятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний и, для некоторых растений, кремний. Микроэлементы – хлор, железо, бор, марганец, натрий, цинк, медь, никель и молибден. Минеральные элементы выполняют в клетке как функции, которые могут быть выполнены только определенными ионами, так и неспецифические функции. Примерами неспецифических функций являются создание осмотического потенциала и поддержание электронейтральности цитозоля, а также действие на гидратацию белков.

Основной вклад в создание осмотического потенциала вносят ионы калия и хлора.  Гидратация белков обеспечивает дополнительную стабилизацию их структуры. В присутствии высоких концентраций неорганических ионов возникает конкуренция за доступность воды, что может привести к денатурации белков - нарушению их структуры и, как следствие, потере функций. В обычных условиях этого не происходит благодаря существованию механизмов поддержания гомеостаза в клетке.

Специфические функции неорганических ионов включают регуляцию процессов метаболизма, основанную на их взаимодействии со специальными группами белков (эти функции, в основном, выполняют ионы металлов), запасание энергии в химической форме (фосфор) и непосредственное участие в метаболизме как субстрат биосинтеза органических соединений (азот, сера).  

Поступление ионов в клетку осуществляется с помощью особых транспортных белков, встроенных в плазматическую мембрану. Разные белки могут переносить ионы с отрицательными и положительными зарядами, а также органические молекулы: сахара, аминокислоты, органические кислоты.

Ассимиляция поглощенных неорганических веществ – химические превращения и включение в состав органических, протекает в корнях и надземных органах растений. Из корня минеральные вещества с током воды транспортируются к надземным органам по сосудам ксилемы.  

Литература:

1. Физиология растений: Учебник для студ. вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под ред. И.П. Ермакова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 640 с.

2. П. Зитте, Э.В. Вайлер и др. « Ботаника» т. 2 «Физиология растений» под ред. В.В. Чуба. М., Издательский центр «Академия», 2008.

3. Полевой В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 464 с.