Роль азота в питании растений

R1CHNH2COOH + Р2СОСООН -> R1COCOOH + R2CHNH2OOH

Полученные  путем переаминирования различные  аминокислоты за счет перестройки углеродного  скелета дают остальные аминокислоты. Таким образом, глутаминовая, аспарагиновая  кислоты и их амиды являются как  бы донорами аминогруппы. Д.Н. Прянишников называл их воротами, через которые должен пройти аммиак, для того чтобы включиться в остальные аминокислоты и белки. Растительный организм, в отличие от животного, обладает способностью синтезировать все необходимые ему аминокислоты из неорганических соединений. В этом также выражается его автотрофность. Аминокислоты могут образовываться в разных органах растений — в листьях, корнях, верхушках стебля. Некоторые аминокислоты образуются непосредственно в хлоропластах и здесь используются на образование белка. Наиболее интенсивно синтез белка происходит в меристематических и молодых развивающихся тканях. Интересно, что в отрезанных листьях синтез белка полностью прекращается. Это служит еще одним доказательством, что для синтеза белка нужен какой-то фактор, образующийся в корнях растений. Можно предположить, что это фитогормон, относящийся к группе цитокининов. Для нормального протекания синтеза белка в растительном организме нужны следующие условия: 1) обеспеченность азотом; 2) обеспеченность углеводами (углеводы необходимы как материал для построения углеродного скелета аминокислот и как субстрат для дыхания); 3) высокая интенсивность и сопряженность процесса дыхания и фосфорилирования. На всех этапах преобразования азотистых веществ (восстановление нитратов, образование амидов, активация аминокислот при синтезе белка и др.) необходима энергия, заключенная в макроэргических фосфорных связях (АТФ); 4) присутствие нуклеиновых кислот. ДНК необходима как вещество, в котором зашифрована информация о последова­тельности аминокислот в синтезируемой молекуле белка; мРНК — как агент, обеспечивающий перенос информации от ДНК в цитоплазму; тРНК — как обеспечивающая перенос аминокислот к рибосомам; 5) рибосомы — структурные единицы, где происходит синтез белка; 6) белки-ферменты — катализаторы син­теза белка (аминоацил-т-РНК-синтетазы); 7) ряд минеральных элементов (ионы Mg2+, Са2+и др.). Образованием белка заканчивается прогрессивная ветвь азотного обмена в растениях, которая преобладает главным образом в молодых растущих органах (первичный синтез белковых веществ). Однако в растениях идет и непрерывный распад белка. Опыты с использованием меченого азота 15N позволили исследователю Ф.В. Турчину подтвердить последовательность включения азота в различные соединения, постулированную схемой Прянишникова, и одновременно показать, что обновление белка происходит чрезвычайно быстро. За 48 ч до 60% белка организма синтезируется вновь. Белки распадаются до аминокислот и далее до аммиака. Аммиак вновь обезвреживается в виде амидов (аспарагин и глутамин). На основе этих соединений образуются аминокислоты. Это позволяет организму синтезировать новый набор аминокислот, который обеспечит построение иных белков со своим специфическим набором и последовательностью аминокислот (вторичный синтез белковых веществ). Анализируя факты, Д.Н. Прянишников подчеркнул, что аммиак — это альфа и омега азотного обмена в растениях, т. е. его начальный и конечный этапы. В условиях, обеспечивающих достаточно высокий уровень синтетических процессов, аммиак представляет собой прекрасный источник азотного питания для растений. Признание аммиака как источника азотного питания имеет не только теоре­тическое, но и практическое значение. Получение удобрений, содержащих аммиачные соли, — процесс более простой и дешевый по сравнению с удобрениями, где азот содержится в форме нитратов.

В целом, оценивая сравнительное физиологическое  значение аммиачных и нитратных  форм азотных удобрений, необходимо учитывать следующее:

1. Аммиак  как источник азотного питания  имеет то преимущество, что он  быстрее поступает и быстрее  используется растением. Однако во избежание аммиачного отравления растения необходимо присутствие в нем достаточного количества углеводов. В силу этого применение аммиачных удобрений в рядки для культур с мелкими семенами не рекомендуется.

2. При  внесении различных форм азота  важно учитывать реакцию питательной среды: в слабокислой почве лучше поглощаются нитраты, в нейтральной преимущество имеет аммонийная форма. Поэтому для усвоения аммонийного азота большое значение имеет одновременное достаточное снабжение кальцием.

3. Накопление нитратов для растительного организма не представляет опасности. Однако при высоких дозах и накоплении нитратов в клетках растений они становятся весьма опасными для животных организмов, в том числе и для человека. Попадая в желудок, они могут восстанавливаться до нитритов и далее при взаимодействии с вторичными аминами образовывать нитрозамин — вещество, обладающее сильным мутагенным действием. При этом необходимо учитывать, что повышенной способностью к накоплению нитратов при внесении удобрений обладают кормовые злаковые травы и некоторые овощные культуры. Считается, что предельно допустимая норма содержания нитратов в овощах не должна превышать 290—300 мг на 1 кг сырой массы. Предельно допустимое количество (ПДК) нитратов для человека составляет 500 мг в день. Это еще раз показывает необходимость строгого нормирования внесения питательных веществ с удобрениями.

4. Наконец,  аммиачные и нитратные удобрения  оказывают различное влияние  на процессы обмена веществ  и, как следствие, на качество  урожая. При внесении аммиачных форм в растении накапливаются восстановленные соединения, тогда как при нитратных — окисленные. Так, было показано, что внесение аммиачных форм удобрений под махорку позволяет усилить накопление в ней никотина, тогда как внесение нитратов вызывает преимущественное образование органических кислот (А.В. Владимиров).

Опыты, проведенные в стерильных условиях, показали, что в качестве источника  азотного питания могут быть использованы растениями и растворимые органические соединения (аминокислоты, амиды и мочевина). Однако их содержание в почве, как правило, очень мало. Для некоторых растений с уклоняющимся типом питания (паразиты, полупаразиты, сапрофиты, несекомоядные растения) источником питания может служить органический азот.

Заключение

 

 

В результате написания данной курсовой работы можно подвести итоги и сделать следующие выводы:

1. Азот - составная часть, жизненно важная для растений.
2. Азот-это газообразное вещество, составляющее в атмосфере около 78% всех ее газов. Растения не могут усваивать азот прямо из атмосферы, за исключением некоторых бактерий, обитающих в почве, а также клубеньковых бактерий, развивающихся на корнях бобовых растений. Поэтому азот вносят в почву в составе различных минеральных удобрений.
3. Источниками азота для растений являются: молекулярный азот воздуха, который могут усваивать лишь некоторые почвенные микроорганизмы; азот содержащихся в почве неорганических соединений - аммонийных солей (NH4+) и солей азотной кислоты (нитратов, NO~ ).
4. На основании опытов Бусеенго пришел к выводу, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, а потребляют его из азотсодержащих соединений почвы или воздуха и притом не в готовом виде, а только после предварительного разложения.
5. Основное количество азота (до 90% общего содержания) находится в семенах в составе белка. Растительные белки содержат азот от 14 до 18%, т. е. в среднем около 16%. Наиболее богаты азотом семена бобовых и масличных культур, меньше его в зерне злаков.

Таким образом, можно  сделать вывод, что задача основного удобрения - обеспечение питания растений на протяжении всей вегетации, поэтому до посева в большинстве случаев применяют полную норму органических удобрений и подавляющую часть минеральных. Припосевное удобрение (в рядки, при посадке в лунки, гнезда) в относительно небольших дозах вносят для снабжения растений в начальный период развития легкодоступными формами питательных веществ, прежде всего фосфора. Для снабжения растений элементами питания в наиболее ответственные периоды вегетации применяются подкормки в дополнение к основному и припосевному удобрению (в отдельных случаях в подкормки может вноситься значительная доля общей нормы удобрений, например азота под озимые, хлопчатник и т. д.). Выбор срока, способа внесения удобрений и заделки их в почву зависит не только от особенностей биологии, питания и агротехники культур, но и от почвенно-климатических условий, вида и формы удобрений. Регулируя условия питания растений по периодам роста в соответствии с их потребностью путем внесения удобрений, можно направленно воздействовать на величину урожая и его качество.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

 

1. Алехина Н.Д., Кренделева Т.Е., Полесская О.Г. Взаимосвязь процесса усвоения азота и фотосинтеза в клетке листа С3-растений. // Физиология растений, 1996, том 43, с.136-148.
2. Алехина Н.Д., Клюйкова А.И. Усвоение азота растениями при пониженной температуре. // Физиология растений, 1986, том 33, вып 2, с. 372-386.
3. Беликов П.С. Физиология растений: Учебное пособие. / П.С. Беликов, Г.А. Дмитриева. – М.: Изд-во РУДН, 2002. - 248 с.
4. Брэй С.М. Азотный обмен в растениях. М.: Агропромиздат, 1986. 200 с.
5. Веретенников, А.В. Физиология растений; Учебник.-/А.В.Веретенников. –М.: Академический Проект. 2006. – 480 с.
6. Измайлов С.Ф. Азотный обмен в растениях. М.: Наука, 1986. 320 с.
7. Кретович В.Л. Усвоение и метаболизм азота у растений. М.: Наука, 1987. 486 с.
8. Кузнецов, В.В. Физиология растений / В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. – М.: Высшая школа, 2005. - 736 с.
9. Лебедев С.И. Физиология растений / С.И. Лебедев. – М.: Колос, 2008. - 544 с.
10. Плешков, Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений / Б.П. Плешков. – М.: Агропромиздат, 2007. - 494 с.
11. Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. – М.: Высшая школа, 2006. - 464 с.
12. Словарь терминов и понятий по физиологии и биохимии растений/ Уч. пособие. М.:ФГОУ ВПО РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева. 2007. - 100с.

 

Приложение  А

(справочное)

 

Схема круговорота азота  в природе