Vai trò của các nguyên tố vi lượng

Nguyễn Thị Nhung
K33C Sinh - KTNN
Vai trò của các nguyên tố vi lượng
Vai trò chung của các nguyên tố vi lượng
Vai trò của một số nguyên tố cụ thể
Mối quan hệ giữa các nguyên tố vi lượng và enzym
Nguyên tố vi lượng làm tăng hoạt tính của enzym thông qua việc hình thành phức Metaloenzym.
VD: Cu trong ez ascorbinoxydase làm tăng hoạt tính lên 1000 lần so với Cu+2 ở trạng thái tự do.
Vai trò chung của các nguyên tố vi lượng
+ Metaloenzym thực sự là kim loại liên kết chặt với EZ nếu thay thế KL này thì hoạt tính của EZ sẽ thay đổi.

+ Metaloenzym không thực sự là khi thay thế KL thì hoạt tính của EZ không bị thay đổi
2. Mối quan hệ giữa vi lượng với các quá trình trao đổi chất.
+ Nguyên tố vi lượng có vai trò trong trao đổi axit nucleic và ảnh hưởng đến cấu trúc không gian nhiều bậc của protein và axit nucleic.
+ Trong trao đổi gluxit các nguyên tố vi lượng hoạt hoá nhiều EZ như Mn trong enolase, Zn trong phosphatase, Cu và Mn trong amilaza.
+ Các nguyên tố vi lượng xúc tác nhiều EZ trong trao đổi lipit.
+ Trong trao đổi nitơ các nguyên tố vi lượng xúc tác nhiều loại EZ như nitrogenase chứa Mo và Fe.
+ Xúc tác cho quá trình tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học cao.
VD: Bor tham gia tổng hợp vitaminC, vitamin nhóm B
3. Quan hệ giữa các nguyên tố vi lượng với các quá trình sinh lý trong cây.
+ Các nguyên tố vi lượng xúc tác các EZ trong chuỗi hô hấp.
+ Theo Nason 1979 các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng tới chặng đường phân thông qua xúc tác hàng loạt các EZ.
+ Trong chu trình Crebs có 11 phản ứng thì mỗi phản ứng đều có sự xúc tác của các EZ chứa các nguyên tố vi lượng.
+ Các nguyên tố vi lượng tham gia chuỗi hô hấp, trong chuỗi này các NTVL có khả năng thay đổi hoá trị vì vậy chúng có khả năng vận chuyển e để tổng hợp ATP.
+ Các NTVL tham gia tổng hợp diệp lục: Cu, Co, Mo.
+ Theo Boichenco và Xaenco (1961): Mn và Fe ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối của quang hợp theo sơ đồ sau.
Nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối trong quang hợp
Theo nghiên cứu của Phạm Đình Thái, Nguyễn Văn Mã, Nguyễn Văn Đính: Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước như hút nước, thoát hơi nước ở thực vật.
Các nguyên tố vi lượng Cu, Mn, B, Zn tăng khả năng giữ nước của tế bào, mô và tăng khả năng hút nước của các đại phân tử.
Trong điều kiện cung cấp nước đầy đủ các NTVL tăng khả năng thoát hơi nước, đồng thời tăng khả năng giữ nước của lá khi gặp điều kiện khô hạn
2. Vai trò của một số
nguyên tố vi lượng cụ thể
Mn
Mo
Cu
B
Mn
Hàm lượng Mn trong đất
Chiếm tỉ lệ thấp, chủ yếu dạng ion Mn+2, Mn+3, Mn+4 có thể chuyển hoá cho nhau.
Hàm lượng Mn phụ thuộc vào thế oxi hoá khử của đất. Thế oxi hoá khử thấp thì lực khử càng mạnh.
Hấp thụ và vận chuyển Mn
Cây trồng có thể hấp thụ khác nhau tuỳ loài và thời gian sinh trưởng.
Theo Clarkson và Honson (1980) khả năng hấp thụ Mn bị ức chế bởi Co, Mo, Zn, Fe.
Mn được vận chuyển chủ yếu qua mạch libe, chúng tập trung nhiều trong lá.
Chức năng sinh lí của Mn
Vai trò của Mn rất đa dạng, chúng tham gia cấu trúc và hoạt hoá nhiều loại EZ khác nhau.
Trong quang hợp Mn tham gia vào quá trình quang phân nước trong hệ thống ánh sáng II.
Mn tham gia quá trình quang phân li nước
tạo ra e cung cấp cho diệp lục P680
(theo Cheniae và Martin, 1968)
Mn xúc tác các EZ trong quá trình phosphoril hoá quang hợp: phosphokinase, phosphatase...
- Mn tham gia cấu trúc các EZ có vai trò thuỷ phân H2O2. giúp giải độc cho cây.
Theo Ness và woolhouse năm 1980: Mn có vai trò trong xúc tác EZ ARN-polimease trong lục lạp, làm cho quá trình sao mã, giải mã, tổng hợp protein lục lạp thuận lợi
Thiếu Mn
Thiếu Mn do bị bón Fe quá nhiều
Mo
Trong đất hàm lượng Mo trung bình từ 0.1-0.5 μg/kg.
Chủ yếu tồn tại dạng MoO4-2, khả năng hút Mo của thực vật liên quan đến pH trong đất, pH nhỏ thì khả năng hút Mo càng lớn. Vì vậy đất có pH > 6.5 thường giàu Mo hơn.
Hàm lượng trong đất
Hấp thụ và vận chuyển
Thực vật hút Mo chủ yếu dưới dạng muối molipdat (MoO4-2) và bị ức chế bởi ion SO4-2.
Mo được vận chuyển chậm trong mạch gỗ và libe.
Chức năng sinh lí của Mo
Mo tham gia cấu trúc hàng loạt các EZ trao đổi nitơ như nitrogenase. Trong EZ này gồm 2 nguyên tử Mo liên kết với các nguyên tử Fe.
Các EZ trong quá trình khử nitrat và nitrit đều có Mo trong cấu trúc trung tâm hoạt động.
Mo còn ảnh hưởng đến năng suất một số cây trồng do làm tăng khả năng tích luỹ sinh khối.
Cu
Hàm lượng trong đất
Hàm lượng thấp khoảng 0.01µg/g, chủ yếu ở dạng liên kết chỉ có 2% ở dạng tự do.
Cu liên kết cây khó hấp thụ nên cần vi khuẩn phân huỷ tạo Cu(OH)2.
VD: Vi khuẩn Thiobacillus thiooxidans phân huỷ CuS.
CuS + H2O + 1/2O2 = Cu(OH)2 + S
Hấp thụ và vận chuyển
Thực vật hấp thụ một lượng Cu nhỏ 0.2-2 µg. Quá trình hấp thụ phụ thuộc Ca2+.
Trong cơ thể Cu chủ yếu tham gia vào các liên kết chelat và liên kết với các chất hữu cơ trong chất nguyên sinh.
Vai trò sinh lý của Cu
Cu tham gia cấu trúc và hoạt hoá hàng loạt các enzym có vai trò vận chuyển e như: Hệ plastoxianin của lục lạp, hệ enzym xitocrom oxidase trong ty thể...
Theo Reuter và cộng sự(1981) nếu thiếu Cu, hoạt tính của EZ phenolaza giảm gây ra hiện tượng ra hoa và nở hoa.
Cu có vai trò trong trao đổi nitơ
=> bón NH4 cần cung cấp cả Cu.

Bo
Hàm lượng trong đất
Trong đất B chủ yếu tồn tại ở dạng H3BO3 hoặc borat ion (BO3)-3 hoặc liên kết với siliccat.




Theo Bingham (1968) phản ứng này có tính thuận nghịch phụ thuộc vào pH môi trường, pH cao phản ứng theo chiều thuận.
Hấp thụ và vận chuyển
Thực vật hấp thụ B dưới dạng H3BO3, B được vận chuyển trong mạch gỗ theo dòng nước.
Theo Gupta(1979), B có nhiều trong cơ quan sinh sản hơn cơ quan sinh dưỡng, cây 2 lá mầm có nhu cầu B cao hơn cây 1 lá mầm.
Vai trò sinh lí của B
B thường tạo liên kết với các este trong các hợp chất hữu cơ đặc biệt với đường tạo monoeste, dieste là thành phần cấu tạo nên vách tế bào.
B ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp ADN, ARN. Do vậy thiếu B ảnh hưởng đến sự phân chia và kéo dài của tế bào, ảnh hưởng đến sự ra hoa và thụ phấn.
Kết quả nghiên cứu của Lewis(1980) cho thấy B và auxin có quan hệ với nhau vì vậy B ảnh hưởng đến hình thành bó mạch, trao đổi auxin. Tuy nhiên có một số quan điểm trái ngược cho rằng hàm lượng auxin trong cây thường cao hơn khi thiếu B(Coke và Whittington, 1968)
Rất mong sự góp ý của thầy giáo và các bạn.
Chúc các bạn học tốt.