MINERALNA ISHRANAMINERALNA ISHRANA

I

- Biljke usvajaju biogene elemente iz spoljane sredine u vidu gasova (CO2, O2), organskih molekula (malo) i mineralnih materija.

- Mineralne materije uestvuju u izgradnji organskih jedinjenja, reguliu pH vrednost i osmotski potencijal elije, uestvuju u hidrataciji koloida protoplazme, kataliu biohemijske procese, i dr.

- Hemijski elementi se prema ulozi u biljnom organizmu mogu (uslovno) podeliti na neophodne i korisne:

Transport jona na veTransport jona na ve e rastojanjee rastojanje

Uzlazni transportUzlazni transport ::KKsilemsilem (samo uzlazno (samo uzlazno -- ascendentno)ascendentno) ;; FlFloem oem (u oba (u oba smera smera -- ascendentno i descendentno).ascendentno i descendentno).PokretaPokreta ka snaga za transport preko ksilema je ka snaga za transport preko ksilema je gradijent hidrostatigradijent hidrostati kog pkog p otencijalaotencijala (korenov (korenov pritisak) i pritisak) i gradijent gradijent . . Pravac transporta min. materija kroz floem odrePravac transporta min. materija kroz floem odre en en je potrebom organa i tkiva. Transport izmedju je potrebom organa i tkiva. Transport izmedju ksilema i floema ksilema i floema -- transfer transfer elije.elije.-- Transport jona iz simplasta korena u provodne Transport jona iz simplasta korena u provodne sudove pri nisudove pri ni im koncentracijama je aktivan proces.im koncentracijama je aktivan proces.--Usvojeni joni mogu da se ukljuUsvojeni joni mogu da se uklju e u metabolizam e u metabolizam korena (fosfatni, nitratni, amonijakorena (fosfatni, nitratni, amonija ni joni).ni joni).---- Katjoni Katjoni kompleksne soli organskih jedinjenja kompleksne soli organskih jedinjenja (npr. Helatni kompleksi). Te(npr. Helatni kompleksi). Te ki metali ki metali org. kiseline I org. kiseline I peptidipeptidi----dvovalentni katjoni dvovalentni katjoni vezivanje i izmene u ksilemu vezivanje i izmene u ksilemu promena hemijskog sastava ksilemskog soka promena hemijskog sastava ksilemskog soka

Na uzlazni transport zna ajno uti e transpiracija(Si, Ca, B).

Transport jona na veTransport jona na ve e rastojanjee rastojanje

Silazni transportSilazni transport ::KKroz floem roz floem -- znaznaajan je u premeajan je u preme tanju tanju minmin eralniheralnih materija iz listova u nimaterija iz listova u ni e delove e delove biljke. Sok floema ima pH od 7biljke. Sok floema ima pH od 7 -- 8 i visoku 8 i visoku koncentraciju rastvorljivih organskih materija. koncentraciju rastvorljivih organskih materija.

Mehanizam transporta u floemu: nakupljanje Mehanizam transporta u floemu: nakupljanje eeera era ulaula enje vode enje vode povepove anje anje hidrostatihidrostati kog pritiska kog pritiska protok mase u protok mase u floemu i kretanje soka ka mestu sa manjim floemu i kretanje soka ka mestu sa manjim hidrostatihidrostati kim pritiskomkim pritiskom izazvanim izlaskom izazvanim izlaskom rastvora iz floemarastvora iz floema ..

Razlika u brzini transporta pojedinih jona u Razlika u brzini transporta pojedinih jona u floemu: floemu: BrzoBrzo -- N, K, P, S, Mg, Cl N, K, P, S, Mg, Cl SSrednje brzo rednje brzo -- Fe, Cu, B, Zn, MoFe, Cu, B, Zn, Mo ;;SSporo poro -- Ca, Mn.Ca, Mn.

Boni transport: prelaenje jona iz ksilema u floem i obrnuto - zna ajno za kruenje elemenata u biljkama.

Transport jona na veTransport jona na ve e rastojanjee rastojanje

Remobilizacija Remobilizacija jonajona -- osloba anje jona iz kompartmenataosloba anje jona iz kompartmenata , , elijskih elijskih struktura, ili jedinjenja i njihovo ponovno ukljustruktura, ili jedinjenja i njihovo ponovno uklju ivanje u metaboliivanje u metaboli ke procese ke procese (intenzivna u toku klijanja semena). (intenzivna u toku klijanja semena).

Retranslokacija Retranslokacija jonajona -- krukru enje elemenata enje elemenata -- joni mogu lako da prelaze iz joni mogu lako da prelaze iz ksilema u floem (osim Ca i Mn). Mineralne materije seksilema u floem (osim Ca i Mn). Mineralne materije se ksilemomksilemom premepreme taju iz taju iz korena u listove, iz skorena u listove, iz s tarijih u mla e listove i floemom iz listova u koren tarijih u mla e listove i floemom iz listova u koren (u manjoj (u manjoj meri).meri).

FUNKCIJE MINERALNIH SOLI

- iako su funkcije pojedinih elemenata dosta razliite, one se mogu grupisati na vie naina; sve podele su uslovne, jer jedan element moe da ima vie funkcija i da ne pripada samo jednoj grupi

Elementi koji ulaze u sastav organskih molekula

-C i H ine osnovni skelet svih jedinjenja, a zatim i O (izvor ovih elemenata je voda i CO2)

-N pripada ovoj grupi kao sastavni deo najvanijih makromolekula- proteina, nukleotida i nukleinskih kiselina; kao i u velikom br. sekundarnih jedinjenja

-S takoe ulazi u sastav proteina, a i u sastav sulfolipida; kao i u velikom br. sekundarnih jedinjenja

- P pripada ovoj grupi kao sastavni dio nukleinskih kiselina, fosfolipida i mnogih fosfatnih estara

-svi drugi elementi osim K ulaze u sastav ponekih organskih jedinjenja, ali je nain njihovog vezivanja u sutini razliit:

-metali i metaloidi nisu podloni nikakvoj hemijskoj transformaciji i ne grade sa ostatkom jedinjenja kovalentne veze

- katjoni grade koordinacione komplekse sa atomom O ili N, koji su u sastavu nekog jedinjenja (O i N imaju po jedan slobodan elektron koji neutralie polivalentne katjone sa dva ili vie pozitivnih naboja---na taj nain je vezan atom Mg za atome N u porfirinskom jezgru hlorofila, a atom Fe u hemu)

- Cu i Zn ulaze u sastav nekih enzima, a Ca gradi koordinacione veze sa poligalakturonskom kiselinom u elijskom zidu

- jo slabije veze izmeu katjona i organskih jedinjenja su elektrostatike

- karboksile grupe mnogih organskih jedinjenja su jonizovane (-COO-) i privlae pozitivno naelektrisane katjone---sa promjenom pH ove soli disosuju i katjoni se oslobaaju

Kofaktori u enzimskim reakcijama

-u veini enzimatskih reakcija potrebno je uee nekog mineralnog elementa

- mnogi enzimi sadre jone metala, koji su sastavni delovi apoenzima ili ee prosteti ke grupe

npr. -Ca se nalazi u sastavu amilaze-Zn se nalazi u alkoholnoj dehidrogenazi-Cu u citohrom oksidazi i plastocijaninu-Mo u nitrat reduktazi

(uee ovih elemenata u enzimima je strogo specifino i ne moe se zameniti)

- vana je i uloga jona koji se nalaze u rastvoru, a kofaktori su i aktivatori mnogih enzima

-najznaajniju su K, Mg i Mn(njihova uloga nije toliko specifina i mogu biti zamijenjeni drugim jednovalentnim odnosno dvovalentnim jonima)

Uesnici u transportu elektrona

- najvie su rasprostranjeni prenosioci koji sadre jon Fe, Cu i Mo

Slobodni joni

-neki elementi se nalaze u obliku slobodnih jona u citosolu i u organelama i imaju vanu ulogu u odravanju jonskog balansa od koga zavisi struktura i funkcionalnostmnogih makromolekula

- odravaju osmotski potencijal elije ( dominantnu ulogu ima K i njegov pratei jon Cl; Na i Mg mogu da doprinesu odravanju osmotskog potencijala)

SUVA MATERIJA BILJAKA U PROSEKU SADRI OKO:

45% UGLJENIKA

42% KISEONIKA

6,5% VODONIKA

1,5% AZOTA i

5% MINERALNIH MATERIJA

Uobiajena podela elemenata:

NEOPHODNINEOPHODNI

KORISNIKORISNI

OSTALIOSTALI

Neophodni elementi:Neophodni elementi:

potrebni za normalno rastenje i razvie i bez kojih biljka ne moe da proe sve faze ivotnog ciklusa

da se, pod noramalnim uslovima, ne mogu zameniti drugim elementom

da ispoljavaju bioloku ulogu u biljci strukturnu i fizioloku

U neophodne elemente se ubrajaju: C, O, H, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Zn, Cu i Cl, a za neke vrste Co i Ni

Korisni elementiKorisni elementi

biljka bez njih moe da raste i da se razvija ali njihovo prisustvo kod nekih biljaka moe stimulativno da deluje

To su: Na, Si, Se, (Cl)

Prema koliini (zastupljenosti) svi neophodni elementi svrstani su u dve grupe:

- makroelementemakroelemente (makronutrijente) koliina u b.tk. preko 0,01%:

C, O, H, N, P, K, Ca, S, Mg

i

- mikroelementemikroelemente (mikronutrijente) koliina ispod 0,01%:

Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Co, Cl

Neki elementi mogu se remobilizirati (premetati) u biljci

to su mobilnimobilni ili pokretnipokretni :

N, P, K, Mg

neki elementi ostaju na mestu gde su smeteni

imobilniimobilni ili nepokretninepokretni :

S, Ca, Fe, Mn, B, Cu, Zn

Elementarni sastav biljnog tiva

I

Granine koncentacije

NR NiR

NAD(P)HFADH2

FAD

2 Cit -557b

2 Cit -557b

oks

red

2Mo5+

2Mo6+

Fdred [(4Fe-4S) sirohem NO2- ]

NO3-

NR - NITRAT REDUKTAZA

NiR - NITRITREDUKTAZA

Mehanizam redukcije nitrata

- nitrat reduktaza (E.C.1.6.6.1.; molekulska masa 50-300 kD; prostetike grupe enzima su FAD, citohrom b557 i Mo)---solubilni citoplazmatini enzim delimino vezan za mebrane hloroplasta

- nitrit reduktaza (E.C.1.6.6.4.; molekulska masa 60.70 kD; prostetike grupe su Fe-S Fe-tetrahidroporfirin)-----fotosintetiki enzim --uloga da transportuje elektrone od FS-1 preko redukovanog ferodoksina

-redukcija nitrata do amonijaka se odvija u hloroplastima na spoljanjoj strani tilakoidnih membrana bez stvaranja meuprodukata

-moe da se odvija u korenu i nadzemnom delu, to zavisi od biljne vrste i koncentracije nitrata u sredini u kojoj se biljke gaje

1. biljke kod kojih je aktivnost nitrat reduktaze u korenu veoma visoka, pa je zbog toga transport azota iz korena u nadzemni deo uglavnom u organskom obliku (graak, lupina)

2. biljke kod kojih je aktivnost nitrat reduktaze visoka u