Механизм поступления тяжелых металлов в растение
Средний элементарный состав растений в пересчете на сухую массу можно представить следующим образом: углерод - 45 %, кислород - 42 %, водород - 6,5 %, азот - 0,5 % [64]. В состав золы входят практически все, даже самые редкие химические элементы. Растения способны аккумулировать химические элементы. Для жизнедеятельности растения необходимы в первую очередь такие элементы как С, О, Н, N, Р, S, К, Са, Mg, Fe (макроэлементы с содержанием свыше 0,01 %), а также микроэлементы с содержанием менее 0,01 %. Это- Mn, Си, Zn, В, Мо и С1. Некоторые растения аккумулируют Br, Na, Ni, Pb, Cd, Si, Со, Se, Al.
В табл. 34 представлена классификация химических элементов, поглощенных растениями и их биохимические функции [64]. Из представленных в табл. 34 данных следует, что такие элементы как Fe, Си, Zn и Мо могут извлекаться из почвы в виде хелатов (комплексных соединений). Эти же элементы входят в состав ферментов, т. е. также образуют комплексные соединения.
Многие ферменты связываются с субстратом с помощью магния по механизму хелатообразования
Микроэлементы способны образовывать комплексные соединения с органическими лигандами, в том числе, с белками. Определённый интерес представляют комплексные соединения с бором. Борная кислота образует комплексные соединения с сахарами, полисахаридами, спиртами, фенолами. Комплексы сахаров с бором быстро перемещаются по растению. Недостаток бора в растении тормозит синтез нуклеиновых кислот, способствует образованию ингибиторов роста растений.
Таблица 34
Классификация химических элементов по К. Менгелю (1987)
|
Элемент питания |
Поглощение |
Биохимические функции |
|
Группа 1 N, S |
Из атмосферы в форме n2, so2. Из почвы в форме N03“, NH4+, S042" |
Образуют важнейшие химические соединения, выполняющие структурную и ферментативную функции. Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. |
|
Группа 2 Р, В, Si |
Из почвы в форме фосфатов, борной кислоты, боратов, силикатов |
Входят в состав веществ, выполняющих ключевую роль в энергетическом обмене и структурную функцию |
|
Группа 3 К, Na, Mg, Са, Mn, С1 |
Из почвы в форме ионов |
Активируют ферменты, участвуя в кон- формационных изменениях. Регулируют осмотический потенциал вакуоли, электрический потенциал мембран и их проницаемость |
|
Группа 4 Fe, Си, Zn, Мо |
Из почвы в форме ионов, хелатов |
Входят в состав ферментов. Участвуют в транспорте электронов |
Кобальт находится в растениях в форме ионов и комплексных соединений. Кобальт в составе бобовых растений участвует в фиксации атмосферного азота. Это комплексные соединения - кобаламин (витамин В12 и его производные), ферменты, участвующие в синтезе ДНК.
Никель для высших растений входит в состав фермента уреазы, который способствует разложению мочевины.
Кремний способен образовывать комплексы с полифенолами, которые выполняют функцию укрепления стенок клетки.
Магний, входящий в виде комплекса в хлорофилл, обеспечивает зеленый цвет листа, при его недостатке лист приобретает желтую окраску.
К сожалению, механизмы накопления металлов в растениях остаются слабо изученными.
