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.

 
Посмотреть оригинал