元素的生理功能
1、构成血液的磷酸盐缓冲体系
2、细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应
3、构成核苷酸辅酶类的辅酶
4、细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能和
5、通过化学修饰起代谢调控作用。
1、氮:
含量:一般只占干物重的1.0%~2.0%,较C、H、O低,但居其它元素之首。
利用形式:植物所利用的氮素主要是无机态氮,即铵态氮(NH)硝态氮(NO),也可吸收有机态氮,如尿素[Co(NH2)2]等。
生理作用:
A、结构元素: = 1 \* GB3 ①氮是构成蛋白质的主要成分,占蛋白质含量的16%~18%,而细胞质、细胞
核和酶都含有蛋白质,所以氮是它们的组成部分; = 2 \* GB3 ②核酸(碱基)、磷脂(胆碱)、叶绿素(含一个氢原子吡咯环)等化合物中都含有氮; = 3 \* GB3 ③植物激素(吲哚乙酸和激动素)、维生素(如B1、B2、B6等)和生物碱等也含有氮素。可见氮是植物生命活动中占首要地位的元素,故又称为生命元素。
B、参与能量代谢:即参与ADP、ATP、COA、COQ、FNDV(核黄素单核苷酸)、FAD(黄
素腺嘌呤=核苷酸)、NAD、NADP、铁卟啉等物质组成。
氮素的另一个特点是在植物体内可以自由移动,因此可再利用。例如缺氮时, 幼叶可以向老叶吸收氮素,以维持茎尖的正常生长,这也是我们经常见到的植物一般下部叶片先衰的原因之一。
2、磷:
含量:一般仅占植物干重的0.2%, 在植物体内呈不均匀分布,根茎生长点较多,嫩叶比老叶多,果实、种子中磷最多。
利用形式:磷主要的HPO4-2和H2PO4-1(正磷酸盐)形式被植物根吸收。两种离子存在的多少, 决定外界环境的PH值:PH值低时,H2PO4-状态的离子较多;PH较高时,HPO4-2状态的离子较多。磷进入根系后,很快转化为糖磷脂、核苷酸、核酸、磷脂等有机物质。仅有极少部分仍保持无机物形式。
生理作用:
= 1 \* GB3 ①磷首先是细胞中许多重要化合物的成分:如磷脂(生物膜组分)肌醇元磷酸(种子中磷的待存形式,有利于固定如糖-1-磷酸形成时释放出的磷,促进淀粉生物合成)核酸、核蛋白等; = 2 \* GB3 ②参与植物细胞的能量代谢,如参与光合磷酸化和氧化磷酸化作用,使ADP+Pi—ATP; = 3 \* GB3 ③参与碳水化合物的代谢和运输:CO2的同化力:ATP和NADPH中含有磷,卡尔文循环中的糖都是糖的磷酸酯;碳水化合物的主要运输形式——蔗糖的合成也要通过含磷化合物(如UPPG尿苷二磷酸葡糖)。 = 4 \* GB3 ④参与硝酸盐的还原:硝酸还原酶为一种钼黄素蛋白、其组织成份FAD(黄素腺嘌呤=核苷酸)中就含有磷; = 5 \* GB3 ⑤参与脂肪代谢,脂肪酸合成的关键物质——乙酰CoA中也含有磷。
缺素症状:
由于磷广泛的参与植物代谢,所以在缺磷时,植物体内各种代谢不能正常进行,合成产物减少,中间产物积累(如积累硝态氮和糖,而糖分有利于花色素的形成),表现为:植株瘦小、茎叶暗绿或呈紫红色,生育期延长,花、果实、种子少且不饱满。缺磷时叶片不出现斑块,由于磷能在植物体内移动和再利用,故症状首先在老叶中出现。
3、钾
含量:平均含量为干物重的1.0%。
利用形式:钾是以K+的形式被植物根系吸收的。进入植物体后也几乎是离子状态,部分在原生质中处于吸附状态。
生理作用:
钾与氮、磷不同,它不参与重要有机物质的组成,主要对代谢起调控作用: = 1 \* GB3 ①钾首先是植物体内许多重要酶的激活剂; = 2 \* GB3 ②钾能促进碳水化合物的形成和运输; = 3 \* GB3 ③钾能提高细胞的保水能力,增强植物的抗旱性。 = 4 \* GB3 ④钾能促进气孔开放,增强植物体内外物质的交换(CO2)。
钾和氮、磷一样,在植物体内具有较强的移动性,再生长旺盛的生长点,禾本科植物的质间分生组织,各种植物的形成层以及形成生殖器官的部位等均有大量分布。
缺素症状:叶间及边缘先出现缺绿斑点,逐渐变焦枯状,叶片卷缩不平。
4.硫
含量:硫在植物各器官中的分布相当均匀,平均含量为干物重的0.1%.
利用形式:硫以硫酸根(SO42-)的形式被植物吸收. SO42-进入植物体后,一部分保持不变,大部分被还原成硫氢基(-SH)或联硫基(-S-S-)而形成含硫氨基酸,如胱氨酸,半胱氨酸和蛋氨酸等.
生理作用:
= 1 \* GB3 ① 含硫氨基酸几乎是所有蛋白质的构成分子,所以硫也是细胞质的构成成分。 = 2 \* GB3 ②参与氨基酸、脂肪、碳水化合物等的合成和能量代谢。 = 3 \* GB3 ③影响细胞的氧化还原过程:植物中含-SH基的半胱氨酸与胱氨酸系统间的相互变化,直接影响到细胞的氧化还原电位:
NH2
HS-CH2CH NH2
COOH SCH2CH COOH
NH2 NH2
HS-CH2CH SCH2CH COOH
COOH
同时半胱氨酸又是载氢体谷胱甘肽的组成成分,因此硫能影响氧化还原过程。
缺素症状:叶小并呈黄色,叶片失绿均一,顶芽不易枯死,生育期延长。硫不易在植物体内自由移动,不能被再利用,所以缺乏症状一般在幼叶中表现出来。不过一般土壤中都有足够植物利用的硫。
5.钙(Ca)
含量:平均占植物干物重的0.5%。
利用形式:植物从氯化钙(CaCl2)等盐中吸收钙离子(Ca2+),钙离子进入植物体内,一部分仍是离子状态,一部分形成难溶性盐(如草酸钙),还有一部分与有机物(如植酸、果胶酸等)结合。
生理作用: = 1 \* GB3 ①钙是细胞壁的一种元素,细胞壁的胞间层就是由果胶钙组成的。 = 2 \* GB3 ②钙离子是一些酶的活化剂; = 3 \* GB3 ③钙具有生理解毒作用:有机酸结合为不容性的钙盐结晶。 = 4 \* GB3 ④钙能降低细胞原生质的水含度,降低细胞的保水力与钾离子相拮抗。
缺素症状:叶缺绿,皱缩,叶间弯钩状,相互粘连,不易伸展,顶芽易枯死。钙是一种不易移动的元素,因此主要存在于老叶或其它衰老组织中。
6.镁(Mg)
含量:为植物干物重的0.2%,与P相同。
利用形式:以Mg2+形式被植物吸收,在植物体内一部分Mg2+形成有机化合物,一部分仍以离子状态存在。
生理作用: = 1 \* GB3 ①镁是叶绿素的组成元素之一,位于噗啉环的中央。 = 2 \* GB3 ②镁是体内许多激酶和磷酸变位酶的激活剂; = 3 \* GB3 ③镁能维持核糖体结构的稳定性:核糖体是细胞合成蛋白质的专一细胞器。有许多亚基组成,镁能使这些亚基稳定结合。
镁可以在植物体内自由移动,主要存在与幼嫩组织的器官中,植物成熟时,则集中于种子中。
缺素症状:叶脉间明显失绿,出现清晰网状脉纹,有坏死斑块,老组织先出现。
= 2 \* GB4 二.微量元素:
1.铁:
含量:为植物干物重的0.01%。
利用形式:植物从土壤中可吸收Fe3+和Fe2+。铁进入植物体内既处于被固定的状态(既形成
高分子化合物,如铁噗啉、亚铁血红蛋白等),因此不易移动。
生理作用: = 1 \* GB3 ①铁是植物体内许多重要酶辅基的组成成分。如细胞色素b、b6、c、c1、f细胞色
素氧化(血红蛋白),铁氧还蛋白(Fd.非血红蛋白),过氧化氢酶和过氧化物酶等,其辅基中就含有铁。 = 2 \* GB3 ②影响叶绿素的合成:铁虽然不是叶绿素的成分,但缺铁是叶绿素不能合成,因而铁影响原叶绿素酸酯的合成。
缺素症状:植物缺铁时,其幼叶变小,叶脉间的叶肉失绿变黄,以至整叶呈黄红色。新生组
织先出现,但顶芽不易枯死。
2.锰(Mn)
锰在植物体内的含量较低,仅为干物重0.005%,主要以Mn2+状态被植物吸收。锰的生理作用多种多样, = 1 \* GB3 ①它首先是植物体内多种酶的活化剂,如糖酵解中心的己糖磷酸激酶,烯醇化酶,羧化酶;三羧酸循环中的柠檬酸脱氢酶,a-酮戊二酸脱氢酶和柠檬酸合成酶以及硝酸还原酶的活化都需要锰。 = 2 \* GB3 ②锰还直接参与光合作用,在水的光解,氧的形成中起重要作用。
缺素症状:叶脉间缺绿,出现细小棕色斑点,组织易坏死,新生组织先出现,但顶芽不易枯死。锰不易在植物体内移动,一般分布在生长活跃的部位,特别是在叶内。
3.硼(B)
硼在植物体内的含量一般仅为干物重的0.002%。植物主要吸收BO33-,B4O72-两种状态的硼。硼进入植物体内后不发生大的变化也不形成含硼的特殊化合物,仅能与游离态的糖结合成复合极性分子。
硼的主要功能:
= 1 \* GB3 ①能促进植物开花结实,因而硼能促进花粉发芽和花粉管的伸长。 = 2 \* GB3 ②硼还能促进碳水化合物
的运输(硼能与游离状态的糖结合,使糖带有极性而易通过质膜); = 3 \* GB3 ③抑制有毒的酚类化合物形成,硼不易在体内流动和再利用;
缺素症状:花器官发育不正常,果实和种子不充实或不能形成,茎叶柄变粗、变脆、易开裂(使果胶含量降低,纤维素含量增加,细胞壁结构异常)叶坏死、变形或脱落,顶芽易枯死。
4.锌(Zn)
植物体内锌的含量一般是干物重的0.002%,与硼相当。主要以Zn2+的形式被植物吸收利用。锌在体内可以进行再利用。
锌的生理作用主要是作为某些酶的辅酶或活化剂而起作用的。例如色氨酸脱氢酶,乙醇酸脱氢酶等就需要Zn2+来活化;锌还可能是吲哚乙酸合成的前体——色氨酸合成酶的辅酶,所以植物缺锌时,体内IAA的含量降低,生长不良,会发生小叶病和簇叶病。
缺素症状:叶小簇生,麦间失绿,整个叶片易出现失绿至坏死斑点或条纹,老叶先出现。
5.铜(Cu)
铜在植物体内一般仅占干物重的0.0006%,以Cu+和Cu2+两种状态被植物吸收,在体内以两种可逆状态存在。铜是某些氧化酶(多酚氧化酶,抗坏血酸氧化酶)的成分。因此,在氧化还原中起着电子传递的作用。铜也是叶绿体中一个蛋白质——质体蓝素的成分,质体蓝素在光合作用中起着传递电子的作用。
缺素症状:幼叶萎蔫,叶尖变白,或出现白色叶斑,叶细,扭曲,果穗发育不正常。顶芽不易枯死,新生组织先出现,在体内不易再利用。
6.钼(Mo)
钼在植物体内仅占干物重的0.00001%,既0.1ppm,它的利用形式主要是氧化钼:MoO4。钼的生理作用突出表现在氮代谢方面;钼是固氮酶中钼铁蛋白的一种组分,所以生物固氮作用需钼;钼还是硝酸还原酶的金属成分,起着传递电子的作用。
缺素症状:叶脉间失绿,有坏死斑点,边缘枯焦,向内卷曲,顶芽不易枯死,新组织先出现。
7.氯(Cl)
氯在植物体内含量较高,为干物重的0.010%,以Cl-的状态被吸收。在植物体内也以Cl- 状态存在。氯主要是在光合作用的水解过程中起着活化剂的作用,促进氧的释放和还原NADP。
由上可知,每一种必需元素在植物生命活动中各有特殊作用,一般不能被其它元素所代替,例如Ca和Mg,化学性质很相似,但生理作用差异很大,不能相互代替。但也有可以代替的,如锰可以代替铁等。然而每种元素所具有的特殊作用决不是独立的,而是相互影响的,相互制约的,从而使植物体内一切生命活动能有序的进行。例如氮肥可提高植物对磷和钾的吸收;而高浓度的磷可消除砷对植物的毒害作用
生命体中大量必需元素的生理功能如表5-2所示。这些元素在岩石、大气、土壤、水体中的分布是决定生态系统结构和功能的主要因素。下面仅以人体为例介绍生命必需元素的生理功能。
表5-2 生命必需元素的生理功能
续表
(一)大量必需元素
人体中大量必需元素为C、H、O、N、Ca、Mg、K、Na、S、P、Cl,这些元素约占人体干重的99.99%。在人体中,除C、H、O、N为人体的基本组成元素外,其他大量必需元素的生物功能主要有:①维持体液和细胞液中电解质的平衡,这些功能主要由K、Na、Ca、Cl、S等来完成;②维持细胞壁内外的电解质平衡,如人体通过Na的摄入和排泄以平衡渗透压;③调节体内Ca的浓度,防止硫酸盐、磷酸盐在细胞中的沉淀,从而对细胞起到稳定作用;④Ca、Mg在细胞的代谢作用中起催化作用,它们还具有维持细胞膜的势能差和传递神经信息的作用。
(二)微量必需元素
人体中微量必需元素为Fe、I、Cu、Mn、Zn、Co、Cr、Se、Mo、F。其功能主要体现在:①参与酶的合成和激活酶的活性,如Mn、Mo、Zn等;②参与激素和维生素的合成,如Co、I等;③具有输送某些元素的作用,如血红素中的铁是氧的携带者,它把氧输送到机体的各个器官,以供机体的生存和发育;④核酸是遗传信息的载体,微量必需元素能维持核酸的正常代谢。
七大营养素的主要特性和生理功能作用
1. 水 水是生命的基础,对于人体而言,既是溶剂也是许多生化反应的媒介。它参与营养物质和废物的运输,维持体温,润滑关节,并支持细胞的结构和功能。2. 蛋白质 蛋白质是身体的主要建筑材料,对于生长、修复损伤和维持组织的完整性至关重要。蛋白质还参与酶和激素的制造,这些物质对于调节身体功能至关重要...
人体生长素的生理作用
促进生长:生长素在人体的生长发育过程中起着关键作用。它刺激骨骼、肌肉和组织的生长,从而使人体的身高和体型得以发展。在儿童和青少年时期,生长素分泌水平的正常与否,直接关系到身高的发育。代谢作用:生长素还参与人体的物质代谢过程。它能促进蛋白质的合成,有助于维持身体的正常生理功能。同时,生长素...
营养素主要有哪三大生理功能
1、动态平衡:营养素摄入后,经过消化吸收等一系列生理过程,进入血液和组织,发生代谢变化。代谢物通过呼气和尿液排出。促进生长的营养素不断代谢,合成新的细胞和组织。同时,原始细胞和组织不断分离,保持动态平衡,包括能量平衡、营养平衡、水盐平衡。2、内环境的稳态:营养素除了促进生长和维持代谢平衡...
五大类植物激素的主要生理作用是什么?
主要生理功能:促进细胞的伸长;解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用。\\x0d\\x0a细胞分裂素:合成部位:正在进行细胞分裂的幼嫩根尖。主要生理功能:促进细胞分裂;诱导芽的分化;防止植物衰老。\\x0d\\x0a脱落酸:合成部位:根冠、萎焉的叶片等主要生功能:抑制植物细胞的分裂和种子的萌发;促进植物进入...
生长素的生理作用
生长素的生理作用生长素最明显的作用是促进生长,但对茎、芽、根生长的促进作用因浓度而异。生长素的作用是多部位的,主要参与细胞壁的形成和核酸代谢。生长素对生长的促进作用主要是促进细胞的生长,特别是细胞的伸长。植物感受光刺激的部位是在茎的尖端,但弯曲的部位是在尖端的下面一段,这是因为尖端...
元素的选择及其生理功能
1)一级营养元素:N、P、K;2)二级营养元素:Ca、Mg、S;3)微量营养元素:Fe、Mn、Cu、B、Zn、Mo、Cl。(二)元素的生理功能 1)一级营养元素:为农作物生长所需的三大要素。氮是合成蛋白质和氨基酸的主要原料,对作物体内的叶绿素、核酸和酶的合成具有重要意义;对细胞的分裂也起着关键作用,供氮充足,...
雌激素有什么生理功能?
雌激素的主要生理作用是促进第二性征出现。雌激素是促进雌性动物第二性征发育及性器官成熟的物质,由雌性动物卵巢和胎盘分泌产生。雌激素的受体分布在子宫、阴道、乳房、盆腔以及皮肤、膀胱、尿道、骨骼和大脑,因此,雌激素具有广泛而重要的生理作用,不仅有促进和维持女性生殖器官和第二性征的生理作用,并...
雌激素的生理作用是什么?
雌激素的主要生理作用有如下几个方面。(1)促使子宫内膜发育,肌肉变厚,血运增加,并使子宫收缩力增强,增加子宫平滑肌对催产素的敏感性。(2)使子宫内膜增生。(3)使子宫颈口松弛,宫颈黏液分泌增加,质变稀薄,易拉成丝状。(4)促进输卵管发育,加强输卵管节律性收缩的振幅。(5)使阴道上皮细胞...
宏量营养素生理功能
1.参与构成和修复我们的身体组织;2.供给能量并帮助我们维持体温;3.调节机体各种正常的生命活动。营养素的这些生理功能是有机统一的。一种营养素可以承担多种生理功能,比如蛋白质既可以构成机体组织,又可以给我们提供能量。而多种营养素也可能在机体内发挥同一种功能,比如蛋白质、脂肪和碳水化合物都能...
孕激素的生理作用是什么?
(1)使子宫肌肉松弛,活动能力降低,对外界刺激的反应能力低落,降低妊娠子宫对催产素的敏感性,有利于孕卵在子宫腔内生长发育。(2)使增生期子宫内膜转化为分泌期内膜,为受精卵着床做好准备。(3)使子宫颈口闭合,黏液减少,变稠,拉丝度降低。(4)抑制输卵管肌肉节律性收缩的振幅。(5)使阴道上...
和琦一舒:[答案] 矿物质是存在于人体内,除碳,氢,氧,氮元素以外的其他所有的元素的统称.其中钙,钾.磷,钠,氯,镁,硫七种称作常量元素.其他在人体含量低于体重0.01%,被称作微量元素.其主要生物功能:1.构成组织和细胞的重要成分.2.维持...
章贡区19448235992: 常量元素在人体的主要生理功能有哪些? ?
和琦一舒: 常量元素在人体的主要生理功能有:①构成人体组织的重要成分,如钙、磷、镁是人体硬组织骨骼和牙齿的主要成分.而钾则是软组织细胞内的主要成分.②在体液中与蛋白质等胶体共同调节体液的渗透压、调节细胞膜的通透性,维护体液电解质和酸碱平衡.③参与酶的组成或作为激活酶以及维生素活性的因子,借以参与人体代谢活动.
章贡区19448235992: 常量元素有哪些生理功能 - ?
和琦一舒: Mg 合成叶绿素 CHONP 合成蛋白质 核酸 ATP 脂质 I 和成甲状腺 Ca 合成血钙和骨骼
章贡区19448235992: 各种元素在人体内的作用 - ?
和琦一舒: 一、钙Ca,是一种金属元素,银白色的结晶,易于化合,如:动物的骨骼,蛤壳、蛋壳都含有碳酸钙和磷酸钙等,钙是人 体常量元素之一,占第五位. 钙在人体中的作用: 1、组成人体骨架,支撑身体又是肌肉伸缩的支点, 2、在血液细胞,...
章贡区19448235992: 请说出人体11种常量元素和16种微量元素在人体中的功能! - ?
和琦一舒: 微量元素与人体健康近年来,微量元素与人体健康的关系越来越引起人们的重视,含有某些微量元素的食品也应时而生.所谓微量元素是针对宏量元素而言的.人体内的宏量元素又称为主要元素,共有11种,按需要量多少的顺序排列为:氧、...
章贡区19448235992: 元素在人体内分别的主要生物功能 - ?
和琦一舒: 钾.钠.镁.钙.铁.碘元素分别在人体内的主要生物功能!钙对于是所有细胞生物体都是必需的.无论在肌肉、神经、黏液和骨骼中都有钙离子结合的蛋白质.一般成年人休内含钙量约为1200g,成年人每天需要钙量为0.7--1.0g.钙能维持神经肌肉的...
章贡区19448235992: 微量元素在人体中的主要生理功能有哪些? ?
和琦一舒: 人体内的微量元素虽然含量 很少,但对人体健康却起着重要的 作用.它们作为酶、激素、维生素、 核酸的成分,参与生命的代谢过 程.从某种意义上说,微量元素比 维生...
章贡区19448235992: 细胞中的元素有何生理作用 - ?
和琦一舒: 矿物质是存在于人体内,除碳,氢,氧,氮元素以外的其他所有的元素的统称.其中钙,钾.磷,钠,氯,镁,硫七种称作常量元素.其他在人体含量低于体重0.01%,被称作微量元素.其主要生物功能:1.构成组织和细胞的重要成分.2.维持正常渗透压和酸碱平衡,无机盐对体液中的无机盐离子调节细胞膜的通透性.3.参与神经活动和肌肉收缩等,构成酶的辅基,激素,维生素,蛋白质和核酸等的成分,或作为多种酶系统的激活剂,参与许多重要的生理功能等.
章贡区19448235992: 各种元素的作用 - ?
和琦一舒: 硒的作用是抗氧化,抗衰老.富含硒的食物有白蘑菇! 钙是成骨元素,缺钙抽筋,富钙肌无力.放醋其实是酸与骨骼反应放出离子态的钙!利于吸收! 铝,吃多了得老年痴呆! 铁,血红蛋白的中心元素,缺铁会引起贫血! 铜,属重金属元素摄入过多对肝脏有负担! 铅,血液中铅含量过高能引起人的暴躁情绪! 钠钾都是维持人体内环境渗透压的元素,换句话缺了他们人体就运转不正常! 氟,含量过多造成黄板牙,过少引发龋齿! 磷,成骨元素之一.牙齿、骨骼都含有大量的磷. 还有很多稀有元素哦
章贡区19448235992: 钾元素有着怎样的生理功能呢? ?
和琦一舒: 钾元素有着以下的生理功能: (1)调节细胞内适宜的渗透压和体 液的酸碱平衡. (2)参与细胞内糖和蛋白质的代谢. (3)有助于维持神经系统健康、心跳 规律、协助肌肉正常收缩.