Азот в растениях

20-10-2015, 20:59

Общее содержание азота в растениях изменяется в сравнительно широких пределах. В ранних фазах развития содержание азота в большинстве культурных растений достигает 4—5% на сухое вещество. Позднее поступление азота в растение снижается и процентное содержание его в растениях падает. При созревании происходит отток значительной части азотистых веществ из вегетативных органов в семена. Большая часть содержащегося в растениях азота представлена белковыми веществами.
В состав молекулы белка входит до 20 и более аминокислот. Некоторые из них не могут синтезироваться в организме человека или животных. Такие аминокислоты называются незаменимыми. К ним относятся триптофан, фенилаланин, метионин, лизин, валин, треонин, изолейцин и лейцин. Отсутствие или недостаток в питании человека или животных какой-либо незаменимой аминокислоты приводит к нарушению обмена веществ и заболеванию.
Азот в растениях

Аминокислотный состав растительных белков не является строго постоянным. Условия местообитания растений, характер их питания оказывают значительное влияние на содержание отдельных аминокислот в белках растений.
Исследованиями, проведенными в лаборатории азота НИУИФ, установлено, что при подкормке пшеницы нитратным азотом значительно возрастает содержание триптофана в белках зерна пшеницы, а при подкормке аммиачным азотом повышается содержание цистина.
В растениях, так же как у в организме животных, происходит непрерывное обновление белка. В процессе обмена веществ в растениях белки постоянно подвергаются распаду и одновременно возобновлению. Проведенные исследования с применением меченых атомов азота показали, что белки молодых растений ржи, овса и других культур обновляются за 24 часа примерно на 25%. Синтез белка и его обновление в растении тесно связаны с процессом фотосинтеза. Синтез белка сопровождается энергичным окислением сахара, при котором освобождается энергия, необходимая для активации аминокислот, идущих на синтез белка. Так как в темноте не происходит нового образования сахаров, то синтез белка прекращается и происходит только его распад до аминокислот.
В зеленых частях растений основная масса белковых веществ представлена плазменными белками, которые по ряду признаков отличаются от запасных белков семян и других запасных органов растений. Содержание азота в препаратах белка, выделенных тем или иным путем из вегетативных органов растений, колебалось от 11,0 до 16,8%.
В клеточных ядрах растений основным веществом являются нуклеопротеиды, представляющие собой соединения нуклеиновых кислот с белковыми веществами.
Содержание азота в белковых веществах семян колеблется обычно в пределах 16,5—17,5%.
Небелковые органические соединения азота образуются в растении или в результате синтетических процессов за счет неорганических соединений азота (аммиак) и углеродистых компонентов (α-кетокислоты), или в результате процессов распада белка.
Из небелковых органических соединений в растениях исключительное место принадлежит аминокислотам, занимающим центральное положение во всем азотном обмене растений. Синтезируемые растением аминокислоты идут на синтез белка и они же являются теми веществами, на которые распадается белок при его гидролизе.
Аминокислоты являются производными жирных или ароматических кислот, у которых один или два атома водорода замещены аминной группой (NH2) по типу:
Азот в растениях

Ближайшими производными аминокислот являются их амиды, в которых гидроксил карбоксильной группы замещен амидной группой. Амиды — аспарагин и глютамин — широко распространены в растениях.
Генетически связаны с аминокислотами также амины и содержащиеся во многих растениях различные алкалоиды. Фосфатиды, присутствующие в любой растительной клетке и играющие важную физиологическую роль, имеют в своем составе азотистое основание холин (CH3)3 ОН — N —CH2 — CH2 — ОН. Фосфатидами наиболее богаты семена масличных растений.
Небелковые органические соединения встречаются преимущественно в вегетативных органах растений; содержание их относительно выше в ранних фазах развития растений. Общее содержание небелкового органического азота в вегетативных органах растений обычно составляет не более 20—25% общего количества азота в растениях. В неблагоприятных условиях питания и, а частности, при недостатке калия, а также при недостаточном освещении содержание небелковых азотистых соединений значительно возрастает.
Неорганические соединения азота обычно представлены нитратами, содержание которых подвержено весьма значительным колебаниям — от исчезающе малых количеств, до нескольких процентов NO3 на сухой вес растений. Особенно большие количества нитратов накапливаются в некоторых диких растениях (марь, крапива и др.). Из культурных растений наиболее богаты нитратами листья свеклы, стебли картофеля, табака, гречихи. Значительные количества нитратов могут быть и в таких запасных органах, как корни свеклы. Содержание нитратов для одних и тех же видов растений сильно изменяется в зависимости от уровня азотного питания и обеспеченности другими питательными элементами; недостаток последних тормозит процесс переработки нитратов и ведет к повышенному накоплению их в растении.
Аммиак в большинстве растений отсутствует. Накапливается он при резких нарушениях обмена веществ в растении в результате патологических процессов, а также при внесении аммиачных удобрений на фоне недостаточного калийного питания. Аммиак оказывает токсическое действие на растительную клетку.
В растениях с кислым клеточным соком аммонийные соли органических кислот могут накапливаться в значительных количествах в результате нормальных процессов, свойственных этим растениям; вследствие высокого содержания свободных органических кислот возможность диссоциации аммиачных солей до аммиака почти исключается и тем самым устраняется вредное действие аммиака на растение.
Нитриты не встречаются в растениях, но в отдельных случаях могут быть обнаружены в незначительных количествах (например, при недостатке кислорода).