Фосфор для рослини: джерело енергії
Фосфор (P)
Для рослини – джерело енергії.
Важливу роль у процесах обміну енергії фосфор відіграє і в рослинних організмах.
Фізіологічне значення фосфору визначається тим, що він входить до складу ряду органічних сполук – нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), нуклеотидів (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеїдів, вітамінів та багатьох інших, які відіграють центральну роль в обміні речовин. Фосфоліпіди є компонентами біологічних мембран, причому саме наявність фосфату в їх структурі забезпечує гідрофільність, решта частина молекули – ліпофільна. Багато вітамінів та їх похідних, що містять фосфор, є коферментами і беруть безпосередню участь у каталізаторних реакціях, які прискорюють перебіг найважливіших процесів обміну (фотосинтез, дихання тощо). Фосфор міститься в складі такої органічної сполуки, як фітин (Ca–Mg сіль інозитфосфорної кислоти), що є основною запасною формою фосфору в рослині. Особливо багато фітину в насінні (до 1–2% сухої маси).
Енергія сонячного світла в процесі фотосинтезу та енергія, що виділяється при окисненні раніше синтезованих органічних сполук у процесі дихання, акумулюється в рослинах у вигляді енергії фосфатних зв’язків у так званих макроергічних сполуках, найважливішим з яких є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Накопичена в АТФ під час фотосинтетичного та окиснювального фосфорилювання енергія використовується для всіх життєвих процесів росту та розвитку рослини, для поглинання поживних речовин з ґрунту, для синтезу органічних сполук та їх транспорту. При недостатності фосфору порушується обмін енергії та речовин у рослинах.
Енергія сонячного світла в процесі фотосинтезу та енергія, що виділяється при окисненні раніше синтезованих органічних сполук у процесі дихання, акумулюється в рослинах у вигляді енергії фосфатних зв’язків у так званих макроергічних сполуках, найважливішим з яких є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Накопичена в АТФ під час фотосинтетичного та окиснювального фосфорилювання енергія використовується для всіх життєвих процесів росту та розвитку рослини, для поглинання поживних речовин з ґрунту, для синтезу органічних сполук та їх транспорту. При недостатності фосфору порушується обмін енергії та речовин у рослинах.
Фосфор потрапляє в кореневу систему і функціонує в рослинах у вигляді окиснених сполук, головним чином, залишків ортофосфорної кислоти (Н2РО4–, HPО42–, РО43–). При всіх перетвореннях у рослинному організмі фосфор зберігає ступінь окиснення, при цьому всі перетворення зводяться або до приєднання, або до переносу залишку фосфорної кислоти (фосфорилювання та трансфосфорилювання).
Фосфорилювання – це приєднання залишку фосфорної кислоти до органічного з’єднання з утворенням ефірного зв’язку, наприклад, взаємодія фосфорної кислоти з карбонільною, карбоксильною або спиртовою групою. Фосфорилювання білків здійснюється ферментами протеїнкіназами і контролює перебіг обмінних реакцій в організмі, включаючи синтез білка та РНК, регуляцію активності ферментів, і лежить в основі роботи сигнальних ланцюгів. Фосфорилювати можуть і інші сполуки. Наприклад, при фосфорилюванні цукрів утворюються сахарофосфати – ефіри цукрів і фосфорної кислоти. Ці сполуки більш лабільні та реакційноспроможні, ніж вільні цукри, відіграють суттєву роль при диханні, у взаємних перетвореннях вуглеводів, у їх синтезі.
Трансфосфорилювання – це процес, при якому залишок фосфорної кислоти, включений до складу однієї органічної речовини, переноситься на іншу органічну речовину. Ряд найважливіших з біологічної точки зору фосфорних сполук містить кілька залишків фосфорної кислоти. Для фосфору характерна здатність до утворення зв’язків з високим енергетичним потенціалом (макроергічні зв’язки). Такі зв’язки нестабільні, це полегшує їх обмін і дозволяє використовувати енергію на самі біохімічні та фізіологічні процеси. Важливим з’єднанням, що містить макроергічні фосфорні зв’язки, є АТФ. Фосфорна кислота, потрапляючи в живі клітини кореня рослини, швидко включається до складу нуклеотидів, утворюючи АМФ та АДФ. Далі в процесі субстратного та окиснювального фосфорилювання (анаеробна та аеробна фази дихання) утворюється АТФ.
Трансфосфорилювання – це процес, при якому залишок фосфорної кислоти, включений до складу однієї органічної речовини, переноситься на іншу органічну речовину. Ряд найважливіших з біологічної точки зору фосфорних сполук містить кілька залишків фосфорної кислоти. Для фосфору характерна здатність до утворення зв’язків з високим енергетичним потенціалом (макроергічні зв’язки). Такі зв’язки нестабільні, це полегшує їх обмін і дозволяє використовувати енергію на самі біохімічні та фізіологічні процеси. Важливим з’єднанням, що містить макроергічні фосфорні зв’язки, є АТФ. Фосфорна кислота, потрапляючи в живі клітини кореня рослини, швидко включається до складу нуклеотидів, утворюючи АМФ та АДФ. Далі в процесі субстратного та окиснювального фосфорилювання (анаеробна та аеробна фази дихання) утворюється АТФ.
Вміст фосфору в рослинах – близько 0,2% в перерахунку на суху масу.
Особливо різко у всіх рослин дефіцит фосфору позначається на утворенні репродуктивних органів. Його недостатність гальмує розвиток і затримує дозрівання насіння, викликає зниження врожаю та погіршення його якості. Рослини при недостатності фосфору різко сповільнюють ріст, їх листя набуває (спочатку по краях, а потім по всій поверхні) сірого, пурпурного або червоно-фіолетового кольору. У зернових злаків дефіцит фосфору знижує кущення та утворення плодоносних стебел. Ознаки фосфорного голодування зазвичай проявляються вже на початкових стадіях розвитку рослин, коли вони мають слабо розвинену кореневу систему і не здатні засвоювати важкорозчинні фосфати ґрунту.
Посилене забезпечення рослин фосфором прискорює їх розвиток і дозволяє отримувати більш ранній врожай, одночасно покращуючи і його якість.
Лікарські рослини, що містять фосфор:
• види полину Artemisia L., Asteraceae (трава, вміст – 1,2–1,3%);
• копеєчник Гмеліна Hedysarum gmelinii Ledeb., Fabaceae (трава, вміст – 1,03%);
• ковила периста Stipa pennata L., Poaceae (трава, вміст – 0,88%);
• зопник клубненосний Phlomis tuberosa L., Lamiaceae (клубні, трава, вміст – 0,85%);
• чебрець повзучий Thymus serpyllum L., Lamiaceae (трава, вміст – 0,67%);
• костер безостий Bromopsis inermis (Leys). Holub, Poaceae (трава, вміст – 0,65%);
• лапчатка кущова Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz., Rosaceae (трава, вміст – 0,13–0,5%);
• конюшина лучна Trifolium pratense L., Fabaceae (листи, суцвіття);
• горобина звичайна Sorbus aucuparia L., Rosaceae (плоди – 1% *);
• види глоду Crataegus L., Rosaceae (плоди – 1% *).
• види полину Artemisia L., Asteraceae (трава, вміст – 1,2–1,3%);
• копеєчник Гмеліна Hedysarum gmelinii Ledeb., Fabaceae (трава, вміст – 1,03%);
• ковила периста Stipa pennata L., Poaceae (трава, вміст – 0,88%);
• зопник клубненосний Phlomis tuberosa L., Lamiaceae (клубні, трава, вміст – 0,85%);
• чебрець повзучий Thymus serpyllum L., Lamiaceae (трава, вміст – 0,67%);
• костер безостий Bromopsis inermis (Leys). Holub, Poaceae (трава, вміст – 0,65%);
• лапчатка кущова Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz., Rosaceae (трава, вміст – 0,13–0,5%);
• конюшина лучна Trifolium pratense L., Fabaceae (листи, суцвіття);
• горобина звичайна Sorbus aucuparia L., Rosaceae (плоди – 1% *);
• види глоду Crataegus L., Rosaceae (плоди – 1% *).
_____________________
* Особливо багато фосфору міститься в насінні.