ELEMENTNA ZGRADBA CELICE

• MAKROELEMENTI (makrohranila): >20mgl-1: 10; 6 biogenih: C,H,O, N, S, P; K, Ca, Mg, Fe; (Si,Na, Cl, Al); 10-0,01% teže rastlin, (C-45%, 0-42%, H -6,5%, N -1, 5%, ostali 5% teže

• MIKROELEMENTI: < 500 μgl-1: ostali: Mn, B,Sr -10-3, Cu, Ti, Zn,Li, Ba,Br -10-4, F, Rb,Sn, Ni -10-5, As, Mo, Co, J, Ge, Ph,Hg, Ag, Au, Ra – 10-12 utežnih procentov

• ESENCIALNI ZA RASTLINE: 16: H, C, O, N,K, Ca,Mg, P, S, Cl, B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo glede na relativno število atomov, prisotnih v zgradbi rastlin

Sprejem hranil iz tal v absorbcijski coni korenin

BIOGENI ELEMENTI

• C ( ogljik); osnovni gradnik vseh organskih spojin (ogljikovi hidrati, maščobe, beljakovine,..)

• Tvorba C-spojin: vezava energije; gradnja celice

• Razgradnja C-spojin: sproščanje energije• Vir C za rastline: CO2; iz zraka skozi reže• Ogljikov cikel: rastline: fotosinteza,

respiracija

Atom ogljika in vrste ogljikovih spojin

KISIK, VODIK

• PRIVZEM: H2O - voda; O2• POMEN: gradnika organskih spojin;

vezava s C: vezava O - sproščanje energije (oksidacija - dihanje); vezava H –vezava energije (redukcija-fotosinteza) –ogljikovi hidrati, maščobe, drugi polimeri; H+, OH- iona kot regulatorja pH

• POMEN VODE; vodni cikel (kroženje vode)

DUŠIK• POMEN: RAST, ZGRADBA, DELOVANJE

sestavina aminokislin-beljakovin, organskih baz (A,G, C, T)-DNK, ATP (kratkotrajno shranjevanje celične energije), NADP, NAD, FAD- prenašalci elektronov; sestavina membranskih lipidov, klorofila, sekundarnih metabolitov-ALKALOIDOV

• PRIVZEM: NO3-, NH4

+

• PROBLEMI: preveč N – evtrofikacija(kmetijstvo, promet,...), premalo –slaba rast, razvoj simbioz med rastlinami in bakterijami, fiksatorji N

Privzem in presnova dušikovih spojin v rastlini

FOSFOR

• POMEN: sestavina DNK, RNK, fosfolipidov, ATP, ADP, AMP, NADP; stalna potreba po P

• PRIVZEM: H2PO4-, HPO4

-2, PO4-3; koncentracija

odvisna od pH, geološke podlage, organsko vezanega P kot Ca, Fe, Mg ali Al spojine; v rastlini mobilen, v tleh slabše – razvoj mikoriz

• PROBLEMI: premalo: slaba rast, preveč-evtrofikacija

ŽVEPLO• POMEN: sestavina aminoklislin cisteina in

metionina – terciarna zgradba beljakovin, glutation, tioli (stresne substance); sestavina PSI (feredoksin), sulfolipidi, S-glikozidi (fiosulfonati)-Brassicaceae; sestavina encimov, koencimov (CoA)

• PRIVZEM: normalno: SO4-2, (SO2, H2S)

• PROBLEMI: preveč –SO2, klasično onesnaženje; neposredni in posredni učinki –kisel dež (pH<5,4); premalo: slaba rast

KALIJ

• POMEN: K+ je glavni osmotik – sprejem vode; vpliv na stanje citoplazme, encimov in s tem na vse presnovne procese (preko vpliva na vodni režim ali neposredno kot koencim)

• PRIVZEM: K+; zelo mobilen element v tleh in v rastlini

• PROBLEMI: pomanjkanje: antagonizem Ca++, Mg++; izpiranje pri velikem vnosu H+ v tla- kisel dež

KALCIJ• POMEN: fiksator celičnih struktur (Ca++!)-

celične stene (osrednje lamele); obarja strupene snovi – npr. oksalno kislino (Ca-oksalat), vpliva na stanje celičnih struktur (citoskeleta, del.vretena, encimov), sestavina signalnih poti (Ca++, kalmodulin)

• PRIVZEM; Ca++

• PROBLEMI: pomankanje - geol. podlaga, izpiranje- kisel dež, antagonizem K+ (redko), Mg++; slabo mobilen v rastlini – problemi v preskrbi (“fiziološke bolezni sadja”

MAGNEZIJ

• POMEN:delno podobna vloga kot Ca-fiksator cel struktur, pomemben koencim (npr. pri RUBISCO), sestavina klorofila

• PRIVZEM: Mg++

• PROBLEMI: pomanjkanje: geol. podlaga, antagonizem Ca, K; izpiranje – kisel dež; simptomi: klorotičnost

ŽELEZO• POMEN: zaradi lahkega in povratnega prehoda

Fe++↔Fe+++ je sestavina el. prenašalnih verig v oksidacijsko redukcijskih procesih (fotosinteza(feredoksin, citohrom f, citohrom b 554), dihanje (citohrom oksidaza); sestavina encimoc kot so katalaza, peroksidaze; pomemben pri nastajanju klorofila

• PRIVZEM: Fe++; fitosiderofori (redukcija Fe+++)• PROBLEMI: pomanjkanje: klorotičnost, slaba

rast, “slabokrvnost” (sestavina hema pri človeku – transport kisika v celice)

MIKROELEMENTI-elementi v sledeh

• so v manjših količinah: < 500µg l-1, makroelementi > 20 mg l-1;

• razmerje med mikro in makroelementi je podobno pri glivah, algah in bakterijah z nekaterimi izjemami, npr. glive rabijo manj K, Ca, in B

• pomen posameznih mikroelementov je različen

MANGAN

• privzem kot Mn++;dostopnost večja v kislih tleh

• deluje kot kofaktor številnih encimov: citratnega cikla, superoksid dismutaze, je sestavni del kompleksa za fotolizo vode v PSII pri fotosintezi

• v prebitku strupen, indikator motenj v ekosistemih

BOR• potreben v majhnih koncentracijah za višje

rastline in nekatere alge, v večjih strupen• privzem kot B(OH)3• potreben za delovanje meristemov – celične

delitve, pri sintezi RNK, pri spolnem razmnoževanju – razvoju cvetov, pri diferenciaciji tkiv-nastanku floema, ksilema; pomanjkanje vodi v povečanje fenolnih snovi, nepravilno delovanje oksidadativnega pentoze-fosfatnega cikla

CINK

• privzem kot Zn++; esencielen element, hkrati težka kovina!; 10-krat bolj potreben kot Cu in 10-krat manj kot Fe

• Je sestavina več kot 10 encimov (npr. alkohol dehidrogenaza, karboanhidraza, superoksiddismutaza in koencim več encimov), je sestavni del ribosomov –sinteza proteinov, sestavni del transkripcijskega faktorja

• Pomankanje znatno zavira rast rastlin

BAKER

• Privzem kot Cu++, v rastlinah 3-10 μg l-1

• Je sestavina številnih encimov (askorbatoksidaze, superoksid dismutaze, citohromoksidaze, fenolaze, fenol oksidaze,..)

• Je redoks substanca (plastocianin)• Pomanjkanje povzroča upad pridelka pri

žitih,zavre lignifikacijo, razvoj pelodne cevi• Toksičen pri koncentracijah 20-30 μg l-1

MOLIBDEN

• Privzem kot anion (molibdat)• Je sestavina encimov fiksacije

atmosferskega N2 (nitrogenaze, nitrat reduktaze), sulfit okisdaze, ksantindehidrogenaze

• Pomankanje bolj prizdene rastline ki imajo vir N NO3- kot tiste z NH4

+

• Vezan je v snov molibdopterin kot kofaktor encimov

KLOR

• Privzem kot Cl-; v rastlinah se nahaja večinoma v celičnem soku in kloroplastih 50-500 µmol na g suhe teže;

• Pomemben je pri fotosintezi – PSII, tvorbi O2; pomembno vlogo ima pri morskih algah (CH3Cl), glivah razkrojevalkah lesa, nekaterih višjih rastlinah (5 miljonov ton/leto!)

• Osmotregulator – pri nekaterih rastlinah (Allium, Coccos, Zea,..)

KOBALT

Privzem kot kation (Co2-)Pomen kot sestavina vitamina B12 pri bakterijah, algah, pri višjih rastlinah le indirektno pri simbiontski fiksaciji N2

Je kofaktor pri sintezi metionina pri E.coli in sesalcih

OSTALI MIKROLEMENETI

• Na: Na+; včasih makroelement (halofiti)• Antagonist K !• Potreben pri C4 in CAM rastlinah, a ne pri

C3

• Si: makroelement pri kremenastih algah in pri akumulatorskih višjih rastlinah (Equisetum, Tectona, Poaceae,..

• Se, Ni

POMEN MINERALNE PREHRANE

• Justus Liebig _ zakon minimuma• Harmonična prehrana rastlin (vrsta,

starost, rastišče)• “gnojenje” (N,P,K gnojila) in problemi• Privzem: tla: pH, vrsta in količina ionov,

humus, glina (adsobcija); rastlina: aktivni (ionski kanali, črpalke, prenašalci), pasivni sprejem (WFS, DFS); akumulatorji, indikatorji

TEŽKE KOVINE

• Kovine z gostoto večjo kot 5 g cm-3:• Mikrohranila: Zn, Cu• Onesnažila- strupi: Pb, Cd, Hg, U, • Kompleksiranje: fitohelatini (peptidi)

(glutamin. k, glicin), metalotioneini, na cisteinu bogati mali proteini (M ca 10 kDa)