Для чего нам элементы питания (часть шестая: марганец)?

Для чего нам элементы питания (часть шестая: марганец)?

Георгий Холостов
444
Коллеги, я вас сердечно приветствую. Я начал писать эту серию постов неделю назад и результат меня очень впечатлил, мои посты уже дважды попали в интересное. Всё это мотивирует меня писать дальше. Я очень надеюсь, что мои материалы помогают вам лучше понять функционал тех или иных элементов и в дальнейшем более осознано выбирать удобрения и подкормки. Данный пост будет посвящен марганцу. Хоть на данный момент известно не так много его функции, всё равно там есть о чем задуматься. 

И традиционно немного о химии. Как и железо, марганец может находится в нескольких валентностях, чаще всего это Mn(2+) - наиболее часто встречающаяся в растениях форма, а так же Mn(3+) и Mn(4+). Среди "популярных" микроэлементов марганец заслуживает звание самого загадочного. В его функционале и метаболизме до сих пор остается очень много вопросов. На данный момент лучше всего изучены два Mn-содержащих фермента.

Первый это Mn-содержащий белок к фотосистеме II (об фотосистемах я расскажу в другом посте). О его существовании и важности впервые стало известно в 1937 году, благодаря экспериментам пирсона, которые он проводил на мхе и одноклеточных водорослях. Было показано, что при отсутствии марганца выделение кислорода (важнейшего побочного продукта фотосинтеза) сильно сокращалось. В дальнейшем это было подтверждено и для семенных растений. Благодаря физическим методам было доказана необходимость марганца для фотолиза вода. Фотолиз воды это реакция, при которой вода теряет один электрон и распадается на 4 протона и кислород, в дальнейшем этот электрон пойдет по череде специализированных белков, запустив цепную реакцию фотосинтеза. Формула этого процесса выглядит следующим образом 2H2O=4H(+)+O2+2e(-). Так же было доказано, что для функционирования этот Mn-белка нужны так же ионы кальция.

Вторая функция это участие в супероксиддисмутазах. Мы говорили об этих ферментах, когда выходил материал про цинк. Так же в растениях существуют аналогичные белки, только в составе их марганец. Их относительно меньше, чем цинк содержащих. И в целом функция их аналогична, детоксикация супероксидрадикала - O2.(-). Это крайне токсичная активная форма кислорода, которая образуется как побочный продукт при энергетических процессах во всех живых организмах. 

Помимо этого марганец активирует более 35 ферментов. Например  участвует в работе двух реакций в цикле трикарбоновых кислот в фотосинтезе. Однако эксперименты показали, что в эти и других ферментах марганец может быть с успехом заменен на магний, которого как известно в растении гораздо больше. Отсюда следует достаточно интересное наблюдение - при недостатки магния, граница содержания марганца, при которой его становится в избытке - увеличивается. В обратную сторону эта зависимость так же работает

Однако существуют и специфические ферменты, которые работают только с марганцем. Например ферменты участвующие в биосинтезе ароматических аминокислот (тирозин), а так же участвующие в образовании вторичных ароматических и полиароматических продуктов, что например полезно в вопросах виноделия. Так же марганец активирует РНК-полимеразу - фермент участвующий в репликации (удвоении) РНК, однако по пока что не ясным причинам в условиях дефицита марганца этот процесс не тормозится. 

Так же при недостатке марганца происходит накопление в растениях нитратов. По всей видимости марганец косвенно влияет на процесс перевода нитратов в аммоний через процесс фотосинтеза. Так же марганец связан с ауксиновым обменом у растений.

потребность марганца в растениях очень зависит от культуры. например в травах его содержания колеблется от 17 до 334 мг/кг растительной массы. Высокое содержание марганца характерно для растений с высокой концентрацией танинов - полиароматических дубильных веществ. Танины могут локализоваться в самых разных частях растений, но если они концентрируются в плодах, то именно они придают вкус "терпкости" и "вяжущий" эффект. Так же достаточно высокая концентрация марганца в корнеплодах. Растения, активно накапливающие марганец называют манганофиллами, концентрация марганца в них может достигать и 2000 мг/кг. К ним например относится хурма, все хвойные, многие орехи, такие болотные ягоды как брусника, клюква, а так же чай, дуб и другие. Очевидно, что для всех этих растений характерна - терпкость во вкусе. 

Есть подозрения, что в растениях существуют хорошо работающие механизмы регуляции марганца в клетках, так как большая часть его избытка локализуется в вакуолях (запасающие органоиды), где его влияние на организма растения в целом минимальна. Однако это не значит, что он не может быть в токсичных концентрациях, это означает только, что между его "полезностью" и "вредностью" есть определенная буферная зона (более широкая, чем у других элементов), я в шутку называю это "зоной бесполезности", где он не оказывает никакого эффекта.

Спасибо всем, кто дочитал до этого момента, если у вас есть вопросы по материалу или пожелания к будущим постам, пишите, я постараюсь ответить на все вопросы 
Опубликовано: 17 августа, 2023 в 22:03
Тэги:
Похожие посты
Для чего нам элементы питания (часть восьмая: магний)
Для чего нам элементы питания (часть четвертая: медь)
Литература по агрономии. Рекомендации от опытных специалистов
ПШЕНИЦА: как выжить?
Ошибки ввиду нарушения агротехнологий возделывания

Нет комментариев