Jony azotanowe i siarczanowe są bardzo ważne w żywieniu dla roślin – zapotrzebowanie organizmów roślinnych na te pierwiastki jest ściśle powiązane.

Rośliny potrzebują dużych ilości azotu – ten makroelement jest niezbędny do syntezy m.in. aminokwasówaminokwasyaminokwasów, białek, kwasów nukleinowych i chlorofilu – oraz siarki wchodzącej w skład aminokwasów takich jak cysteinacysteinacysteina i metionina. Oba pierwiastki muszą być asymilowane przez roślinę w odpowiednich ilościach. Asymilacja azotuasymilacja azotuAsymilacja azotu i siarki związana jest procesami redukcji, a jako kosztowna energetycznie, potrzebuje energii w postaci ATP.

Rośliny pobierająpobieranie jonów u roślinpobierają azot w formie jonów amonowego (NHIndeks dolny 4₄Indeks górny +⁺) i azotanowego (NOIndeks dolny 3₃Indeks górny −⁻). Preferencyjne asymilowanie którejś z form azotu zależy od gatunkowych uwarunkowań i czynników środowiska. Obydwie formy pobierane są w obszarze włośników korzenia, a przez niektóre gatunki mikoryzowemikoryzamikoryzowe w obszarze aktywności symbiontasymbiotyczne wiązanie azotusymbionta.

Istotnym czynnikiem ułatwiającym pobieranie jonu NOIndeks dolny 3₃Indeks górny −⁻ jest jego rozproszenie w roztworze glebowym, inaczej niż w przypadku formy amonowej, która zwykle ulega sorpcjisorpcja glebowasorpcji przez koloidy glebowekoloidy glebowekoloidy glebowe. Jony amonowe pobierane są biernie oraz aktywnie.

Ważnym czynnikiem decydującym o dostępności dla roślin jonów azotanowych i amonowych jest pH. W warunkach niskiego pH łatwo pobierana jest forma azotanowa; pobieranie jonów amonowych (NHIndeks dolny 4₄Indeks górny +⁺) zachodzi łatwiej w środowisku obojętnym i maleje wraz z obniżeniem pH.

RqgL1TgTFOZ0h

Na zdjęciu przedstawione są rodzaje transportu cząsteczek A i B przez błony komórkowe. Pierwszy rysunek przedstawia uniport. Przez żółtą komórkę zbliżoną kształtem do prostopadłościanu z góry na dół przebiega strzałka podpisana literą A. Drugi rysunek podpisany jest jako symport. Przez czerwoną komórkę zbliżoną kształtem do prostopadłościanu z góry na dół przebiegają dwie półokrągłe strzałki - A i B skierowane w dół, łączące się pośrodku i rozdzielające. Na trzecim rysunku zobrazowany jest antysport. Przez niebieską komórkę zbliżoną kształtem do prostopadłościanu z góry na dół przebiegają dwie półokrągłe strzałki - A i B, jedna skierowana w dół, druga w górę. Strzałki łączą się pośrodku i rozdzielają w dalszym biegu

Pobieranie azotu w formie NOIndeks dolny 3₃Indeks górny −⁻ jest mniej korzystne dla rośliny – zawarty w niej azot musi ulec redukcji, co jest procesem wysoko endoergicznym i wymaga dostarczenia energii w postaci jednej cząsteczki ATP.

Redukcja jonów azotanowych do formy amonowej jest procesem kluczowym dla przyswajania azotu. Proces redukcji przebiega etapowo.

Głównym mechanizmem asymilacji azotu w formie amonowej jest cykl syntetazy glutaminowej – syntazy glutaminianowej (GS‑GOGAT). W cyklu tym wbudowanie jednej cząsteczki amoniaku do aminokwasu wiąże się z wykorzystaniem jednej cząsteczki ATP. Przynajmniej 90% jonów NHIndeks dolny 4₄Indeks górny +⁺ jest przyswajane przez roślinę w cyklu GS‑GOGAT – główny pobór azotu odbywa się zatem za jego pośrednictwem. Glutamina jest kluczowym metabolitem asymilacji azotu. Grupy aminowe wykorzystywane później do syntezy aminokwasów i innych związków azotowych są magazynowane właśnie w formie tego związku.

Siarka jest jednym z ważniejszych pierwiastków w żywieniu mineralnym roślinżywienie mineralne roślinżywieniu mineralnym roślin. Występuje w nich głównie w formie zredukowanej jako grupa –SH (sulfhydrylowa, tiolowa). Grupy –SH obecne są w aminokwasach (np. cysteinie): tworzą mostki S–S w białkach, co warunkuje ich strukturę III- i IV‑rzędową.

Stosunek N : S w białkach jest względnie stały (10 : 1). Tylko u niektórych gatunków zapotrzebowanie na siarkę jest większe ze względu na metabolizm wtórny (wyspecjalizowany), czyli wytwarzanie wyspecjalizowanych związków, które nie biorą udziału w podstawowych procesach biologicznych, ale umożliwiają roślinie przetrwanie w określonym środowisku.

RBA90aVHzcz4D

Na zdjęciu jezioro Wai-O-Tapu w Nowej Zelandii. Jest usytuowane w dziurze w ziemi, dookoła otoczone jest lasami. Ma jasnożółty, nieprzejrzysty kolor, który zawdzięcza wysokiej zawartości siarki.

Asymilacja siarczanów wykazuje zarówno pewne podobieństwa, jak i różnice w porównaniu z asymilacją azotanów.

Asymilacja siarczanów przypomina asymilację azotanów (oba procesy są endoergiczne i oparte na redukcji), wymaga jednak znacznie większego nakładu energii.

Redukcja jonów SOIndeks dolny 4₄Indeks górny 2−²⁻ do SOIndeks dolny 3₃Indeks górny 2−²⁻ wymaga całkowitego rozkładu trzech wysokoenergetycznych bezwodnikowych wiązań fosforanowych, a związanie siarki w cysteinie – rozkładu dwóch dodatkowych. Zużycie ATP w asymilacji siarczanów jest pięć razy większe niż w procesie asymilacji azotu.

Słownik