82. Доступнось минеральных элементов, роль хелатов в минеральном обмене.

Доступность минеральных элементов

• Зависит о характеристик почвы: pH, размера и состава почвенных частиц, других факторов.

• Большинство почвенных частиц заряжены отрицательно, поэтом могут накапливать катионы (ионы аммония и «металлические» катионы). В этой связи важные элементы K+, Ca2+, Mg2+ «закреплены» в почве.

• Сильные дожди, наводнения и переувлажнение (например, при чрезмерной ирригации) могут приводить к вымыванию анионов из почвы – таких как NO3-, PO4-, SO42- (поскольку они плохо связаны с частицами почвы)

Подвижность разных веществ в почве широко варьирует: высокоподвижные – калий, натрий, фосфор, сера; среднеподвижные – магний, железо, медь, цинк; относительно подвижные – кальций, магний, бор.

Хелаты металлов играют важную роль в жизни клеток.

Наиболее важная функция большинства металлов – это участие в ферментативных жизненно важных реакциях в растительном организме.

1. Металлы являются составной частью каталитически активных центров ферментов. Например, пероксидаза, принадлежащая к группе гемопротеиновых ферментов и катализирующая реакции перекиси водорода, содержит около 0,13 % металла.

2. Металлы стабилизируют определенную конфармационную структуру белковой молекулы, необходимую для обеспечения каталитических свойств фермента.

3. Ион металла связывается только с субстратом и участвует в катализе, не взаимодействуя непосредственно с ферментом.

Растительная клетка накапливает важные металлы в значительных количествах, в частности концентрация калия превышает его содержание в среде обитания в 100–1000 раз.

83. Принцип пассивного и активного транспорта веществ. Законы Фика, электрохимический потенциал ионов, его значение в жизни растений.

Пассивный транспорт – без затраты энергии – ионный канал

Активный транспорт – с затратой АТФ – транспортёры

Диффузия – движущая сила пассивного транспорта

Скорость диффузии подчиняется важному феноменологическому закону, который называют

первым законом Фика. В одномерном случае этот закон записывается так:

∂С

Ф = - D ----------

∂Х

где D – коэффициент диффузии, обычно выражаемый в см2 ⁄ с

Поток (Ф) равен числу частиц, диффундирующих вдоль оси Х через единичную площадку, перпендикулярную этой оси.

Согласно первому закону Фика, поток прямо пропорционален коэффициенту диффузии D и градиенту концентрации ∂С⁄∂Х в точке Х в данный момент времени.

Знак минус в правой части уравнения стоит потому, что положительным условились считать поток, направленный в сторону увеличения концентрации; в случае же диффузии суммарный поток направлен в сторону области меньшей концентрации.

Процесс диффузии определяется не только расстоянием, но и временем. В этом случае общее выражение для диффузии

(второй закон Фика) принимает вид:

 

∂С ∂2С

---- = D ------

∂t ∂Х

т. е. скорость изменения концентрации пропорциональна второй производной от концентрации по координате Х.

Электрохимический (химический) потенциал характеризует свободную энергию любого вещества. Он является хорошим критерием для определения направления спонтанного движения вещества и его движущей силы.

Как и другие виды потенциальной энергии, электрохимический потенциал является относительной величиной, т.е. он определяется каким-то условным уравнением энергии. В этой связи уравнение 7 содержит стандартный член μ*i. В большинстве случаев в физиологии минерального питания интерес представляет разность электро-химических потенциалов между двумя точками, т.е. величины μ*i в этом случае взаимно уничтожаются.

Таким образом, движущей силой пассивного переноса ионов является градиент электрохимического потенциала.