У рослинному організмі всі процеси тісно взаємопов'язані. Виняток з живильного середовища будь-якого необхідного еле-мента швидко викликає зміна в багатьох, якщо не у всіх, про-процесах метаболізму. У зв'язку з цим виділити первинний ефект б-кість надзвичайно важко. Сказане стосується в першу чергу до тих живильних елементів, які не входять до складу визначено-них органічних речовин, а грають швидше регуляторну або ка-кую-то іншу роль.
У загальному вигляді можна сказати, що поживні елементи вживаються в такому значенні: 1) входять до складу біологічно важливих орга-нічних речовин; 2) беруть участь у створенні певної іонної концентрації, стабілізації макромолекул і колоїдних частинок (електрохімічна роль); 3) беруть участь в каталітичних реакціях входячи до складу або активуючи окремі ферменти. У багатьох слу-чаях один і той же елемент може відігравати різну роль. Деякі елементи виконують всі три функції.
макроелементи
Зупинимося спочатку на фізіологічної ролі неметалів - фосфору і сірки. Роль азоту буде розглянута в спеціальному розділі.
Фосфорна кислота, потрапляючи в живі клітини кореня, швидко включається до складу нуклеотидів, утворюючи АМФ і АДФ. Далі в процесі субстратного і окисного фосфорилювання (анаероб-ва і аеробне фази дихання) утворюється АТФ. Вже через 30 з надійшов мічений фосфор (32 Р) виявляється в АТФ. Новоутворена АТФ використовується на активацію цукрів, амінокислот, синтезу нуклеїнових кислот і на інші процеси. Нестача фосфору впливає практично на всі процеси життєдіяльності рослин. Фотосинтез, дихання, ріст вимагають для нормального протікання достатнього постачання фос-Фором.
До макроелементів-металів належать К, Са, Мg, Fе. Участь в каталітичних реакціях характерно головним чином для метал-лов. Метали можуть здійснювати вплив па процеси обміну раз-особистим шляхом: 1) безпосередньо входячи в активний центр фермен-та (в простетичної групу або в апофермент). Такі ферменти, що містять залізо, мідь і деякі інші елементи. Функція металу полягає найчастіше в переході з окисленої в віднов-новлення форму, що супроводжується перенесенням електрона; 2) ак-тівіруя той чи інший фермент шляхом зміни заряду білка-фер-мента або його конфігурації; 3) будучи сполучною містком між-ду ферментом і субстратом і тим самим полегшуючи їх взаємодію; 4) змінюючи константу рівноваги ферментативних реакцій; 5) изме-ня рівновагу між активною і неактивною формами ферменту; 6) пов'язуючи інгібітори тих чи інших ферментативних реакцій.
Кальцій входить до складу рослин в кількості 0,2%, надійшли-ет у вигляді іона Са 2+. Роль кальцію різноманітна. Кальцій, з'єднати-Ясь з пектинові речовини, дає пектати кальцію, які є при-чиною найважливішою складовою частиною клітинних оболонок рослин. Серединні пластинки, що склеюють клітинні оболонки сусідніх клітин, складаються переважно з пектати кальцію. При недос-татка кальцію клітинні оболонки ослизняются, що особливо яскраво проявляється на клітинах кореня. Кальцій погано пересувається по рас-тению, тому для попередження ослизнення необхідно, щоб іони Са 2 + безпосередньо стикалися з клітинами кореня. Ска-занное було продемонстровано в дослідах, поставлених по мето-ду ізольованих водних культур. У цих дослідах одну пасмо коренів поміщали в живильний розчин, що містить всі необхідні пі-тательние речовини; іншу пасмо корп того ж рослини - в рас-твор з виключенням кальцію. Дуже скоро клітини кореня, які на-ходілісь в розчині без кальцію, почали ослизнюються і загнивати.
Кальцій підвищує в'язкість цитоплазми, що видно на дослідах з формами плазмолізу. У солях кальцію плазмоліз має увігнуту форму, так як більш в'язка цитоплазма з працею відстає від клеточ-них оболонок. Кальцієва сіль лецитину входить до складу мембран, тому присутність кальцію важливо для нормального їх функціо-вання. Кальцій бере участь у підтримці структури хромосом, будучи сполучною ланкою між ДНК і білком. Прі не-достаток кальцію спостерігаються пошкодження хромосом і порушення мітотичного циклу. Кальцій необхідний також для підтримки структури мітохондрій і рибосом. Кальцій є активатором таких ферментів, як фосфорилаза, аденозинтрифосфатаза і Незнач-які інші. Кальцій реагує з різними органічними кисло-тами, даючи солі, і тим самим є в певній мірі регу-ром рН клітинного соку.
У ряді випадків вплив магнію на роботу ферментів визначаються-ється тим, що він реагує з продуктами реакції, зрушуючи равнове-це в сторону їх утворення. Магній може також інактивувати ряд інгібіторів ферментативних реакцій.
Залізо необхідне для утворення хлорофілу. При цьому желе-зо каталізує утворення попередників хлорофілу аминолевулиновой кислоти і протопорфіринів. Припускають, що залізо відіграє роль в утворенні білків хлоропластів. При нестачі заліза немає умов для утворення таких найважливіших компонентів хлоропластів, як цитохроми, ферредоксин і деякі інші. Можливо, це побічно впливає на утворення хлорофілу.