Железо

Начиная обсуждение физиологической роли железа в растительном организме, следует сослаться на мнение И. А. Чернавиной о том, что участие этого элемента в процессах метаболизма очень велико и отражается на эффективности и характере обмена остальных химических элементов. Железо в растительной клетке выполняет прежде всего каталитическую функцию, концентрируясь преимущественно в митохондриях и хлоропластах. Здесь этот элемент присутствует на правах конституционной и функциональной составляющих в структуре многих ферментов. К Fe-содержащим ферментам относятся пероксидаза, каталаза, цитохромоксидаза, НАД-И-цитохром-с-редуктаза, где железо закреплено в активном центре. Многие ферментативные системы, неспецифичные к железу, в его присутствии активируются. Элемент входит также в состав цитохромов, выполняя в них функцию донора электронов. Вместе с тем, как отмечает С. Граник, насыщенность Fe-содержащих белков железом у растений в несколько сот раз меньше, чем у животных. Ферменты, содержащие железо, принимают участие в различных окислительно-восстановительных реакциях дыхания, фотосинтеза, азотофиксации, восстановления нитратов и нитритов в аммиак и в некоторых других. Fe-содержащий белок Следует особо выделить Fe-содержащий белок — ферритин, который находится в пластидах и чрезвычайно сильно насыщен железом. По-видимому, функция ферритина — снабжать клетки железом, если его поступление в растение по каким-либо причинам сокращается. Конкретные механизмы участия Fe в ферментативных реакциях подробно рассмотрены И. А. Чернавиной. Важная роль в метаболизме отводится цитохромной системе, включающей несколько, до 10, различных цитохромов. Система цитохромов, соединений жслезопорфириновой природы, принимает участие в процессе дыхания, транспортируя электроны от дыхательного субстрата к молекулярному кислороду. Катализаторы цитохромной природы — необходимая составная часть сложного механизма фотосинтеза. В окислительно-восстановительных реакциях фотосинтеза помимо них принимают участие ферменты, активацию которых выполняет негемпновая форма железа. Как сообщил Д. Арнон, последнее возможно благодаря вхождению элемента в активный центр специфического белка — ферредоксина. Следует отметить, что функциональные возможности ферредоксина хлоропласти определяются не только железом, но и присутствующей серой. При потере серы, как и при утере железа, каталитические способности фермента не проявляются. Е. А. Бойченко считает, что в процессе фотосинтеза восстановлению Fe3+ в Fe2+ обязательно сопутствует окисление марганца, перевод Мп2+ в Мп3+. С помощью ферредоксина, участвующего, как полагают, и в фотофосфорилировании, осуществляется превращение энергии света в химическую энергию, скрытую в АТФ и НАДФ-Н. Не исключено, что ферредоксин какимто образом занят в фиксации атмосферного азота и редукции нитратов.