Крадец на азот, биологична трансформация на азотните форми в почвата

Процесът изисква АТФ като енергиен източник: според изчисленията са необходими поне 12 молекули АТФ, за да се намали една молекула N2. Особеността на нитрогеназата е, че са необходими анаеробни условия, за да работи ензимът. В същото време за поддържане на дишането е необходим кислород в клетките на висше растение. Много азотни фиксатори имат специални механизми на нитрогеназна защита - протеинът leggeboglobin. Ролята на leghemoglobin е да свързва O2 в тялото на бактериите, така че той да остане на разположение за аеробно дишане и да не може да повлияе на ензима. За образуването на легемоглобин са необходими Fe, Cu и Co. За нормалното протичане на процеса на фиксиране на азот са необходими Mo и Fe, тъй като те са част от нитрогеназния ензим. Молибденът изпълнява структурна функция, поддържайки нитрогеназната конформация, каталитичен, участващ в азотното свързване и електронен трансфер, а също така предизвиква синтеза на нитрогеназа. Кобалтът е необходим поради факта, че той е част от витамин В12, който участва в биосинтеза на легемоглобин. Образуваният амоняк тук в кореновите клетки реагира с а-кетоглутарова киселина, образувайки глутаминова киселина, която участва в по-нататъшния метаболизъм. Азотните вещества се придвижват до въздушните органи на растението гостоприемник главно под формата на амиди.

39. Абсорбция и усвояване на сяра от растенията. Физиологична роля на сярата Сярата се абсорбира под формата на анион на сярна киселина, който се редуцира в растението до сулфхидрилната група SH, която е включена в цистеина. Възстановяването се извършва в листата, хлоропластите и частично в корените, тъй като те изискват въглехидрати. Първата стъпка в превръщането на сярата е активирането на сулфат с АТФ в присъствието на магнезиеви йони. Взаимодействайки с АТФ, сулфатът под действието на ензима АТФ-сулфурилаза образува аденозин-5-фосфосулфат (APS): SO4 -2 + ATP → APS + PF (пирофосфат). Този активиран сулфат (API) е краткотрайно съединение. Той може да реагира с АТФ, за да образува 3-фосфоаденозин-5-фосфосулфат (FAPS). FAFS се редуцира до сулфит (SO4 -2) и след това до сулфид (S -2), това е основният път за асимилация на сулфат при гъбичките. Друг начин е, че сярата в API може да се превърне в ензимно свързан тиосулфид. Съществува и трети начин, чрез който API се редуцира директно до сулфит и след това до сулфид. Полученият тиосулфид или сулфид реагира с О-ацетилсерин, образувайки цистеин или ацетат. Ензимите за синтез на цистеин са локализирани в цитозола, пластидите и митохондриите. Редукцията на сулфат до цистеин променя заряда на сяра от +6 до -4, т.е. за този процес са необходими 10е. Намаленият фередоксин, NAD (P) H и други могат да бъдат донори на електрони. Цистеинът е необходим за синтеза на метионин. След синтеза на цистеин и метионин сярата може да бъде включена в протеини и редица други важни съединения (ацетил-КоА или S-аденозилметионин). Редукцията на сулфат се проявява най-активно в листата, тъй като фотосинтезата произвежда редуциран тиоредоксин и фередоксин, а серинът се образува в цикъла на гликолат, което стимулира образуването на О-ацетилсерин. Асимилираната сяра се транспортира по флоемата до мястото на синтеза на протеини, главно под формата на глутамат. Намалената сяра в растенията може отново да се окисли. Окислената форма е неактивна. При младите органи сярата е главно в редуцирана форма (в органично вещество), а в старите органи - в окислена форма (под формата на сулфат). Изискванията за сяра варират значително в различните култури. Съдържанието на сяра в абсолютно сухо вещество в растенията обикновено варира от 0,1 до 1,0% (на елемент). Най-голямото търсене на сяра е типично, като правило, за растения от рода Брасика (като зеле, броколи и рапица), последвано от бобови и зърнени храни.

46. ​​Индукция на цъфтежа: яровизиране и фотопериодизъм. Фоторецепция, ролята на фитохрома. Индукция на цъфтежа - ефектът на благоприятните фотопериоди върху развитието на растенията, водещ до последващия им цъфтеж независимо от продължителността на деня. Състои се от процесите, протичащи в листата и водещи до образуването на цъфтящи хормони, и от процесите, протичащи в стволовите пъпки и водещи до определяне на цветните примордии. в умерен климат. За цъфтеж и формиране на семена, тези растения трябва да бъдат изложени на ниски положителни температури (2-10 ° C, в зависимост от вида и сорта на растенията). Яровизацията е присъща на някои двугодишни и многогодишни растения, по-специално зърнени култури (ръж, пшеница и други), кореноплодни култури (цвекло, моркови), както и овощни дървета (например ябълкови дървета). В рамките на съвременната екологична физиология това явление се описва като студено реактивиране на диапаузата. Реакцията на температурни и светлинни влияния позволява на растенията да се адаптират към условията си на съществуване, използвайки най-благоприятните периоди на цъфтеж и плод. Преходът на растението към цъфтеж и плододаване има две фази: индукция и предизвикване. Във фазата на индукция растението реагира на фактори на околната среда - температура (яровизация) и дневна светлина (фотопериодизъм), както и на възрастта на растението (ендогенна регулация). Във фазата на евокация на апикалните меристеми настъпват количествени и качествени биохимични промени, водещи до установяването и образуването на цветя. За преминаването на яровизацията семената се нуждаят от вода и кислород, тъй като преминаващите промени са свързани с дишането и изискват голямо количество вода. Захар и въглехидрати също са необходими за яровизация. Фотопериодизмът е реакцията на живите организми (растения и животни) към дневния ритъм на осветяване, продължителността на светлинните часове и съотношението между тъмните и дневните часове. Под влияние на реакцията на фотопериодизма растенията преминават от вегетативен растеж към цъфтеж. Тази характеристика е проява на адаптацията на растенията към условията на съществуване и им позволява да преминат към цъфтеж и плододаване в най-благоприятното време на годината. Освен реакцията на светлина е известна и реакцията на температурни влияния - яровизиране на растенията. Специалните листни рецептори (например фитохром) са отговорни за възприемането на фотопериодичните условия при растенията. Растенията са разделени на растения с дълъг ден, които цъфтят при непрекъсната дневна светлина повече от 12 часа, като ръж, моркови и лук. Краткодневни, които цъфтят при непрекъсната дневна светлина под 12 часа, като хризантеми, далии, астри, зеле. Има и неутрални, за цъфтеж им трябват 12 часа, например грозде, глухарчета, люляци.В умерените географски ширини има кратки дни през пролетта, а дълги в средата на лятото. Следователно кратките дни цъфтят през пролетта и есента, а дългите - през лятото. Фоторецепция - всички клетки са в състояние да реагират на светлината, но тези, които съдържат пигмент, са по-чувствителни към действието на светлината. изкуствено въведена в клетка, тогава нейната фоточувствителност също се повишава (фотодинамичен ефект). Фитохромът е фоторецептор, синьо-зелен пигмент, който съществува в две взаимно конвертиращи се форми. Човек консумира червена светлина (λ

660nm), другата - далеч червено (λ