Minerálna výživa
Minerálna výživa rastlín je oblasť fyziológie rastlín, ktorá sa zaoberá nárokmi rastlín ako autotrofných organizmov na príjem anorganických látok z pôdy a atmosféry, ako aj asimiláciou (zabudovaním do organických zlúčenín).
Mechanizmus príjmu látok
Jednotlivé látky rastlina prijíma selektívne, t. j. prijíma hlavne tie, ktoré pre svoj život najviac potrebuje. Okrem oxidu uhličitého, sú všetky ostatné látky prijímané z pôdy koreňmi, ktoré sú na to dobre prispôsobené. Mnohé korene žijú navyše v symbióze s vláknami húb, ktoré im pomáhajú v príjme minerálnych látok a za to dostávajú od rastliny energeticky bohaté látky (najmä cukry).
Na príjem (ale aj vylučovanie) látok má rastlina pasívne aj aktívne mechanizmy. Medzi pasívne patria kanály, ktoré umožňujú prechod látok v smere od ich vyššej koncentrácie k nižšej. Aktívny príjem zabezpečujú prenášače, ktoré využívajú energiu ATP. Vyžitie ATP môže byť buď priamo prenášačom (primárny transport), alebo nepriame (sekundárny transport). Nepriamy transport prebieha tak, že sa cez tvz. ATP pumpy vylučujú ióny H+ von z buniek a tak vytvárajú elektrický potenciál (napätie) na oboch stranách bunkových membrán. Toto napätie využívajú prenášače na transport látok tak, že dané látky transportujú spoločne s H+. Takto sa prijímajú napríklad dusičnany, fosforečnany, aminokyseliny a podobne.
Esenciálne a neesenciálne látky
Prvky ktoré rastlina nevyhnutne potrebuje k životu nazývame esenciálne, ostatné sú neesenciálne. Zaujímavosťou je, že na rozdiel od živočíchov nie je sodík pre rastliny esenciálny. Esenciálnosť jednotlivých látok sa môže u rôznych druhov mierne líšiť. V prípade niektorých látok potrebných v stopových množstvách (mikroelementy) môže byť ich esenciálnosť sporná. Väčšina látok, ktoré rastliny potrebujú len v malom množstve, je pri vyššej koncentrácii v prostredí toxická.
Tabuľka esenciálnych látok
| Prvok | prístupný vo forme | význam |
| dusík | NO3–, NH4+ | zložkou nukleových kyselín, bielkovín… |
| kyslík | O2, H2O | súčasť takmer všetkých organických zlúčenín |
| uhlík | CO2 | základ všetkých organických látok |
| vodík | H2O | základ všetkých organických látok |
| draslík | K+ | kofaktor mnohých enzýmov (napr. v syntéze bielkovín) |
| vápnik | Ca2+ | stabilizácia membrán, signál v odpovedi rastlín na stres |
| horčík | Mg2+ | súčasť chlorofylu |
| fosfor | H2PO4– | súčasť DNA, RNA, membránových lipidov, ATP |
| síra | SO42– | súčasť proteínov, a kofaktorov enzýmov |
| prvok | prístupný vo forme | význam |
| chlór | Cl− | osmotikum |
| bór | H2BO3− | transport a metabolizmus cukrov, lignifikácia... |
| mangán | Mn2+ | súčasť niektorých enzýmov |
| zinok | Zn2+ | súčasť bielkovín a viacerých regulačných peptidov |
| meď | Cu2+ | súčasť niektorých enzýmov |
| železo | Fe3+ | súčasť niektorých enzýmov |
| molybdén | MoO42− | súčasť enzýmov asimilácie síry a redukcie dusičnanov |
| nikel | Ni2+ | kofaktor enzýmov metabolizmu síry |
Asimilácia anorganických látok
Na asimiláciu látok v rastlinách sa využíva slnečná energia, ktorá v svetelnej fáze fotosyntézy vytvára dve energeticky bohaté zlúčeniny, ATP a feredoxín. Tieto dve zlúčeniny sa potom využívajú na zabudovanie uhlíka do organických zlúčenín (cukrov) v procese Calvinovho cyklu. V skutočnosti sa však energia ATP a feredoxínu nevyužíva len pre Calvinov cyklus, ale aj pre zabudovanie dusíka a síry (v širšom zmysle sú tieto procesy tiež súčasťou fotosyntézy).
Dusík sa zabudováva pomocou enzýmov GS (glutamín syntetáza) a GOGAT (glutamát syntáza, nazývaná tiež glutamín-oxoglutarát-aminotransferáza). Výsledkom sú aminokyseliny glutamín (Gln) a kyselina glutámová (Glu). Z nich sa potom vytvárajú všetky ostatné aminokyseliny, ktoré sú súčasťou všetkých bielkovín).
Síra sa zabudováva v pomerne komplikovanom procese, ktorý využíva energiu ATP aj feredoxínu. Kľúčový je enzým cysteín syntáza, ktorý zabuduje síry do aminokyseliny cysteín (Cys). Táto aminokyselina je zdrojom síry pre všetky ostatné zlúčeniny v rastlinách.
