Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, наличие в клетке электролитов — один из важнейших факторов регулирования процессов коацервации. Действие ионов па коллоиды зависит от их электрического заряда и специфических свойств. Поэтому для сложного комплекса коллоидно-химических явлений, происходящих в клетке, необходим и сложный комплекс имеющихся в ней анионов н катионов. Так, ион кальция влияет иа изменение изоэлектриче-ской точки клеточных коллоидов: при введении в питательный раствор солей кальция появляется положительный антагонизм по отношению к другим катионам. В связи с этим ликвидируется вредное действие магния и натрия иа растение, т. е, восстанавливается физиологическая уравновешенность раствора, Влияние электрического заряда, свойственного катионам, сказывается иа состоянии биоколлоидов цитоплазмы: гидратации, изменении ее вязкости.
Калий связан с жизнедеятельностью протопласта. В растениях он содержится в форме солей и их ионов (КС1, КНСОз, К2НРО4). Особенно много калия в молодых органах — меристемах почек, молодых листьях, живых тканях коры и др. В их золе калий составляет более 50% общего количества зольных элементов. Наоборот, в старых органах калия мало: он передвигается оттуда в молодые с большим количеством протопласта части растений. В золе низших бесхлорофилльиых растений содержание калия достигает 60%. Много калия обнаружено в органах, богатых углеводами, например в корнях сахарной свеклы, клубнях картофеля, крахмалистых семенах. Значительная потребность в этом элементе наблюдается у растений, образующих большие запасы углеводов. Есть основание считать, что калий участвует в их превращении. На это указывает повышенное содержание его в клетках палисадной ткани, где происходит первичный синтез углеводов. Благодаря относительно небольшой энергии гидратации ионов калий играет значительную роль в обводненности клеток, Калий повышает активность ферментов амилазы и р-фруктофурапозидазь (сахаразы), воздействующих на углеводы, усиливает действие протеолитическпх ферментов, активирует гидролитическую и синтетическую деятельность этих
ферментов. Ои активирует более 20 ферментов, участвующих в реакциях синтеза и гидролиза АТФ.
Согласно последним исследованиям, ионы калии занимают определенное место в боковых цепях крупных молекул белковых веществ, Экспериментально доказано, что содержащийся в растении калий по форме связи может быть разделен на две части: одна находится в лабильной связи с коллоидами — адсорбированный калий, другая образует прочные связи химической природы, и такого калия в клетках содержится 50п/о. Свойство калия образовывать лабильные связи с белком и легко переходить в ионную форму важно для обмена веществ. У растений, обеспеченных этим элементом, интенсивно протекает фотосинтез.
Калий способствует1 конверсии солнечной энергии в АТФ, участвует в переносе энергии в клетке и синтезе высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов), что способствует повышению эффективности фотосинтеза, Ускорение потока энергии происходит благодаря активации калием ферментативных реакций, которые катализируют перенос богатых энергией фосфорных связей. Он непосредственно влияет на синтез, обмен аминокислот и полимеризацию более высокомолекулярных соединений (белков, нуклеиновых кислот и нуклеотидов). Относительно высокая внутриклеточная концентрация ионов калия необходима по крайней мере для двух процессов, имеющих жизненно важное значение для клетки: для синтеза белка рибосомами и для гликолиза, при котором ионы калия служат активаторами пируваткипазы (А. Лепинджер).
Исследованиями установлена прямая корреляционная зависимость между содержанием калия и накоплением в листьях кукурузы связанных аминокислот. При достаточном обеспечении растений кукурузы этим элементом (особенно в репродуктивный период) наблюдается снижение содержания в зерне спирторастворимой фракции белка (зеина) н накопление белков других фракций, проламинов, содержащих аминокислоту лизии.
Исследованиями Д. Б. Вахмистрова и других показано, что калий в растительной клетке в большинстве случаев находится в движении: либо накачивается в клетку, либо выкачивается из нее против своего термодинамического градиента; предполагается, что фермент калийзависимая АТФ-аза является, по существу, мембранным иопиым насосом клетки.
Калий может повторно использоваться в растении. В молодых растущих листьях его очень много, а в опадающих, наоборот, мало. Калий, который был необходим в процессах, связанных с ростом молодых клеток, становится лишним в стареющих клетках и может снова использоваться в молодых частях растений.
Калий радиоактивен, хотя радиоактивность его очень слабая. Радиоактивные свойства калия были открыты еще в 1907 г. Он имеет три изотопа; 39К, 40К, 41К, из которых радиоактивен только 40К, содержание его в изотопной смеси калия составляет 0,012%. Калий обладает способностью к излучению, подобно урану и радию он действует на фотографическую пластинку. Интенсивность р-излучений калия равна 0,001 аналогичного излучения урана. Однако вопрос о физиологической роли радиоактивности калия изучен мало. Известно, что при исключении калия из питательной смеси не образуется тилакоидов и гра-нальных структур в хлоропластах, приостанавливается рост растений, и они погибают. При резкой недостаточности калия на пластинках листьев с краев появляются бурые пятна — характерный признак калийного голодания растений. Из всех катионов калий необходим растению в наибольших количествах, и внесение его в почву значительно увеличивает урожай. Под влиянием усиленного калийного питания возрастает морозостойкость растений, что объясняется повышением содержания углеводов в клетках н увеличением вследствие этого осмотического давления. Все изложенное свидетельствует о важной роли калия в жизни растений.
