56) Основные функции ионов в метаболизме: структурная и каталитическая.

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.  

70) Запасные и транспортные формы минерального и органического азота, накопления нитратов в тканях.

В почве азот содержится в виде органических и  минеральных соединений. Минеральные  соединения представлены аммиачными (аммонийными) и нитратными солями.

 Азот входит в состав важнейшей части живого организма, а именно в состав запасных белков и белков цитоплазмы. Основная масса азота в почве - это органический азот. Он представлен продуктами разложения органики (компостов, навоза, естественных растительных остатков) мочевиной, аминокислотами, гуминовыми кислотами, витаминами, ауксинами. Наиболее легко усваиваются растениями мочевина и аспарагиновая кислота, другие аминокислоты более трудноусвояемы для растений, так же как и гуминовые кислоты, ауксины, витамины, однако они поглощаются растениями с помощью специфических механизмов поглощения, например ионофорных каналов.

Азот транспортируется по растению от клеток корня в основном в форме глутаминовой кислоты, глутамина, аспарагиновой кислоты и аспарагина.

В процессе ассимиляционной  денитрификации поглощенные корнем растения нитраты восстанавливаются  до аммиака с помощью фермента нитратредуктазы. При этом, если необходимых  для синтеза аминокислот углеводов  не хватает, нитраты могут накапливаться в клетках растений.

Характерной особенностью растений является способность к синтезу всех входящих в состав белков аминокислот непосредственно за счет неорганических азотистых соединений - аммиака и нитратов.Свободный аммиак ядовит для растений, поэтому растения сразу используют его на синтез аминокислот. Нитраты же могут накапливаться в тканях растений и в довольно больших количествах. Нитраты, прежде, чем вступить во взаимодействие с углеводами, подвергаются восстановлению до нитритов, а затем до аммиака. Промежуточным продуктом при этом является гидроксиламин.