Адсорбційна теорія поглинання мінеральних речовин кореневою системою рослин

Поглинання мінеральних речовин кореневою системою — це активний фізико-хімічний процес, що ґрунтується на адсорбції. Корені поглинають елементи живлення за допомогою іонного обміну між ґрунтовим розчином та зовнішньою поверхнею клітинних мембран. Розуміння цього механізму дозволяє точніше керувати живленням рослин, оскільки засвоєння мінеральних речовин безпосередньо залежить від фізіологічної активності кореня.

Клітинна мембрана складається з двох шарів фосфоліпідів, де полярні гідрофільні «головки» обернені назовні, а неполярні «хвости» жирних кислот спрямовані один до одного. У цей шар занурені інтегральні, напівінтегральні та периферійні білки, що відповідають за транспорт речовин і сприйняття сигналів. Завдяки мозаїчній структурі мембрани її окремі ділянки несуть від’ємні та додатні заряди. Це дозволяє кореню одночасно адсорбувати катіони та аніони із зовнішнього середовища.

Перенесення речовин крізь мембрану залежить від їхньої концентрації, розміру частинок та хімічної природи. Малі гідрофобні молекули проникають у клітину без витрат енергії шляхом простої або полегшеної дифузії за градієнтом концентрації. Іони та більші частинки транспортуються активно — проти градієнта концентрації за допомогою переносників та іонних насосів. Цей процес потребує від рослинного організму прямих витрат енергії.

• Кількість ліпідних шарів у мембрані — 2
• Головні обмінні іони — H+, OH-, HCO3-
• Основні органічні кислоти виділень — лимонна, щавлева, яблучна

Механізм обмінного поглинання іонів

Для адсорбції поживних елементів із ґрунту рослина використовує власний обмінний фонд іонів. Він складається з катіонів водню H+ та аніонів OH-, а також гідрокарбонату HCO3-, який утворюється під час дисоціації вугільної кислоти з вуглекислого газу, що виділяється при диханні. Важливу роль в обміні відіграють також лимонна, щавлева та яблучна кислоти, що виділяються коренями в ґрунтовий розчин. Ці сполуки частково розпадаються на катіони водню та органічні аніони, які також беруть участь у реакціях обміну.

Після адсорбції на мембрані іони вступають у взаємодію з кислою та основною частинами протоплазми клітини. Тут вони або залучаються до синтезу органічних сполук, або починають рух до провідної системи кореня. Передача іонів від клітини до клітини йде за принципом послідовної адсорбції-десорбції від однієї білкової молекули до іншої. Шлях руху поживних речовин у тканині рослини виглядає наступним чином:

1. Обмін іонів ґрунтового розчину на H+, OH- або аніони органічних кислот на поверхні мембрани.
2. Взаємодія поглинутих елементів з ацидоїдною (кислою) та базоїдною (основною) частинами протоплазми клітини.
3. Перенесення іонів від клітини до клітини шляхом адсорбції-десорбції на білках протоплазми або за допомогою білків-переносників.
4. Надходження елементів живлення до провідної судинної системи кореня для транспорту в листя та стебла.