ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие вопросы проблемы микроэлементов Необходимые микроэлементы, их влияние на основные процессы и функции высших растений из "Физиология и биохимия микроэлементов" Довольно долго существовало мнение, что многие элементы попадают в организм растения случайно, благодаря наличию в окружающей среде, и что никакого значения для его жизнедеятельности они не имеют. В конце XIX, начале XX веков появн-лось большое количество работ, свидетельствующих о избирательной способности некоторых растений поглощать из питательной среды ряд зольных элементов. В дальнейшем постановкой целого ряда физиологических опытов было показано значение многих химических элементов для жизнедеятельности растений. [c.7] Попадая в растения сначала, возможно, и случайно, микроэлементы оказывали, благодаря своим индивидуальным химическим свойствам, определенное действие на плазму, ее физикохимические свойства, обмен клетки, изменяя функции растения в ту или иную сторону. [c.7] Б зависимости от условий внешней среды у разных растений-в их историческом развитии выработалась своя потребность в определенных количественных соотношениях питательных веществ. По мере развития жизни все большее и большее число элементов вовлекалось в круг жизненных процессов н определенные макро- и микроэлементы приобрели большое значение для организмов. В процессе развития тот или иной элемент мог стать необходимым не только в зависимости от его химической природы, но и от того, насколько часто этот элемент встречается в окружающей организм среде и насколько он доступен организму. Очевидно, что число химических элементов, необходимых для нормального роста и развития живого организма, не может быть ограничено только несколькими элементами. Неоднократно высказывалось предположение, что в состав живого вещества входят все элементы космоса и только несовершенство методов их обнаружения не дает пока возможности открыть эти элементы в растительных и животных организмах. [c.7] Сравнительная потребность различных организмов во всех перечисленных элементах неодинакова. Если одним организмам необходим какой-либо элемент в больших количествах, то другие могут не нуждаться в нем совсем или потреблять его в очень незначительных количествах. [c.8] Раз установленные качественные различия потребности организмов в необходимых элементах в ходе технических усовершенствований неоднократно изменялись. [c.8] Наиболее интересны с этих позиций различия потребности в микроэлементах низших организмов как внутри данной группы, так л по сравнению с высшими растениями. [c.8] Внутри одной и той же группы организмов также имеются различия в потребности в том или ином элементе. Потребность растений семейства бобовых в молибдене, например, более резко выражена, чем у семейства злаковых. У подсолнечника, бобов табака, сахарной свеклы и у других растений недостаток бора быстро приводит к серьезным нарушениям роста, развития лишение же этого элемента овса, пшеницы и др. злаковых заметно не отражается на состоянии растения. Показано, что двудольные растения характеризуются повышенной потребностью в боре по сравнению с однодольными. [c.8] Классическим примером изменения потребности организмов в микроэлементе в зависимости от условий его использования является молибден. Целый ряд организмов потребляет молибден в значительно меньших количествах, если они выращиваются на среде, содержащей в качестве источника азота аммиачную форму. [c.9] Все перечисленные примеры, представляя самостоятельный интерес, свидетельствуют также об условности термина микроэлемент , если исходить из формального смысла этого понятия, отражающего лишь величину потребности растения в том или ином химическом элементе. В том же состоянии находится сейчас вопрос о делении элементов на необходимые и на не необходимые. По мере развития знаний о значении отдельных элементов стало очевидным несовершенство такого разграничения. [c.10] Арноном (Arnon а. Stout, 1939) еще в 1937 г. был предложен ряд критериев, которые устанавливают специфическое участие, необходимость микроэлемента в жизненном цикле растений. О ни сейчас широко используются в физиологических работах но микроэлементам и могут быть сформулированы в виде трех основных положений. По Арнону элементы могут быть отнесены к необходимым, если а) организм не может завершить свой жизненный цикл без них, б) их действие специфично и не может быть вызвано никаким другим элементом и в) микроэлемент оказывает прямое действие на растение. [c.10] Эти критерии позволяют признать необходимыми только те элементы, роль которых большей частью очевидна для структуры клетки. Необходимость же микроэлементов, назначение которых связано с функцией клетки с позиции постулатов Арнона, может быть поставлена под сомнение. Налицо существование такого положения, когда целый ряд элементов может участвовать в осуществлении одного и того же процесса, реакции с различной эффективностью. Например, металлы, имеющие биологическое значение, могут быть заменены в индивидуальных ферментных системах, по крайней мере in vitro, на другие. Подобная замена имеет место в тех случаях, когда каталитическая единица представлена металлбелковым комплексом, слабо удерживающим металл. [c.10] Из шестнадцати случаев активирования ферментов дрожжей магнием марганец может заменить этот элемент in vitro по крайней мере в 12 случаях. Во многих случаях, где альтернативным металлом является марганец, его оптимальная концентрация и константа Михаэлиса выражены значительно меньшими величинами, чем для магния, и металлы сильно отличаются по эффективности. Например, марганец почти в два раза более эффективен, чем магний в НАД-изоцитратдегидрогеназе. [c.11] В настоящее время при интерпретации экспериментальных данных в физиологических работах с микроэлементами используют термины функциональные и метаболические питательные вещества (Ni holas, 1961). Эти термины утверждают значение тех элементов, которые участвуют в обмене растений независимо от того, специфично или нет их действие. [c.11] Второй метод также труден, но его использование может оказаться более эффективным благодаря успехам, достигнутым в настоящее время в изучении процессов обмена. Применение двух указанных методов в совокупности позволило в настоящее время причислить ряд микроэлементов к числу имеющих универсальное значение. Потребность в них показана для всех форм живой материи. К таким элементам относят железо, медь, марганец, молибден, цинк. Физиологическая роль и механизм активирования этими микроэлементами физиолого-биохимических процессов является предметом нашего обсуждения. Сюда же включен и бор — элемент, необходимость которого установлена лишь для роста и развития высших растений. [c.12] Исключение из питательной среды любого из названных элементов всегда имеет следствием нарушение основных жизненных функций растительного организма. Ни один процесс в живой клетке не находит полного завершения в их отсутствие. Нарушается слаженность работы, единство действия всех компонентов биологических систем целостного организма. Об этом говорят в первую очередь изменения в скорости и направлении основных процессов и функций организма, возникающие как результат более глубоких нарушений в обмене растительной клетки. Многочисленный фактический материал, накопленный к настоящему времени по этому вопросу, почти всегда свидетельствует о сходном характере наблюдаемых изменений. Для иллюстрации могут быть использованы материалы, характеризующие изменения в углеводном, азотном обмене при недостатке основных микроэлементов. Этому же служат данные по влиянию ряда микроэлементов на интенсивность процессов фотосинтеза, дыхания, синтез хлорофилла и активность отдельных ферментных систем. [c.12] Вернуться к основной статье