Przeczytaj
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. aminokwasówaminokwasów, białek, kwasów nukleinowych i chlorofilu – oraz siarki wchodzącej w skład aminokwasów takich jak cysteinacysteina i metionina. Oba pierwiastki muszą być asymilowane przez roślinę w odpowiednich ilościach. Asymilacja azotuAsymilacja azotu i siarki związana jest procesami redukcji, a jako kosztowna energetycznie, potrzebuje energii w postaci ATP.
Azot
Pobieranie azotu
Rośliny pobierająpobierają 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 mikoryzowemikoryzowe w obszarze aktywności symbiontasymbionta.
Istotnym czynnikiem ułatwiającym pobieranie jonu NOIndeks dolny 33Indeks górny −− jest jego rozproszenie w roztworze glebowym, inaczej niż w przypadku formy amonowej, która zwykle ulega sorpcjisorpcji przez koloidy 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.
Etapy asymilacji azotu
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
Siarka jest jednym z ważniejszych pierwiastków w żywieniu mineralnym 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.
Porównanie asymilacji siarczanów z asymilacją azotanów
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.
Szybkość asymilacji siarczanów jest stosunkowo mała – wynosi ok. 5% szybkości asymilacji azotanów i zaledwie 0,1–0,2% tempa asymilacji COIndeks dolny 22.
Dlaczego asymilacja siarczanów wymaga tak dużego 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
związki organiczne powszechnie występujące w organizmach żywych, zawierające w cząsteczce co najmniej jedną grupę karboksylową (–COOH) i co najmniej jedną grupę aminową (–NHIndeks dolny 22)
jeden z rodzajów transportu przez błonę, sprzężony z przemieszczeniem jonu, zazwyczaj NaIndeks górny ++ lub HIndeks górny ++; zachodzi wtedy, gdy substancja transportowana i jon są przemieszczane w przeciwnych kierunkach; białka biorące udział w tym procesie nazywane są przenośnikami antyportowymi – przykładem antyportu jest pompa sodowo‑potasowa
proces prowadzący do wytworzenia organicznych związków zawierających azot z nieorganicznych związków azotu obecnych w środowisku organizmów żywych, obejmujący pobieranie, redukcję i wbudowywanie azotu w grupy aminowe aminokwasów
endogenny aminokwas zawierający grupę tiolową –SH; powszechny składnik białek
aminokwas endogenny, wchodzi w dużych ilościach w skład białek roślinnych i zwierzęcych; wolna glutamina jest magazynem amoniaku powstającego w przemianach aminokwasów w różnych tkankach
utworzona przez najdrobniejsze cząstki gleby (średnica 0,5–0,001 µm) część fazy stałej gleby, zawarta we frakcji koloidalnej
inaczej drewno; niejednorodna tkanka przewodząca występująca wewnątrz organów roślinnych (niedochodząca do ich naturalnej powierzchni) u roślin naczyniowych, charakteryzująca się obecnością elementów trachealnych, rozprowadzająca wodę i sole mineralne
zjawisko symbiotycznego współżycia grzybów z korzeniami roślin wyższych; występuje powszechnie, obejmując ok. 85% gatunków roślin wyższych na całym świecie
przemieszczanie związków mineralnych rozpuszczonych w wodzie ze środowiska zewnętrznego rośliny do jej środowiska wewnętrznego
zjawisko zatrzymywania jonów, cząstek stałych i gazów przez fazę stałą gleby
enzymatyczne wiązanie azotu atmosferycznego (NIndeks dolny 22) do jonów amonowych (NHIndeks dolny 44Indeks górny ++) przeprowadzane przez bakterie brodawkowe współżyjące z roślinami (m.in. z rodzaju Rhizobium)
rodzaj transportu aktywnego, podczas którego transportowane np. cząsteczka i jon przemieszczają się przez błonę w tym samym kierunku; białko uczestniczące w tym procesie nazywane jest przenośnikiem symportowym, np. przenośnik NaIndeks górny ++/glukoza
mineralna gospodarka roślin; całokształt zjawisk i procesów związanych z udziałem pierwiastków niewchodzących w skład wody i dwutlenku węgla w funkcjach życiowych rośliny