16種必須營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的作用2020版高中生物學(xué)必修一提到植物需要N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)：那么，植物需要哪些主要營養(yǎng)元素？有什么作用？已經(jīng)證實，只有一些元素對植物體是必需的，必需元素是植物結(jié)構(gòu)或新陳代謝中的基本組分，缺失時能引起植物嚴(yán)重的生長、發(fā)育或生殖異常。一、依據(jù)生化作用及生理功能將植物必需元素分成4組。第一組:由氮和硫2種元素組成。植物可以通過氧化和還原的生物化學(xué)反應(yīng)，與碳形成共價鍵，產(chǎn)生有機(jī)化合物，同化這些元素。在大多數(shù)自然和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，土壤中氮的可用性限制著植物的產(chǎn)量，相反，土壤中通常含有過量的硫。盡管存在這種差異，氮和硫在寬泛氧化還原狀態(tài)上有著相似的化學(xué)性質(zhì)。生命中的一些高耗能的反應(yīng)都是將根從土壤中吸收的高度氧化態(tài)的無機(jī)形式(如硝酸鹽和碳酸鹽)轉(zhuǎn)化成有機(jī)化合物中高度還原態(tài)的有機(jī)形式(如植物中的氨基酸)。第二組:由磷、硅、硼3種元素組成。這些元素在植物中常以酯鍵與碳結(jié)合的形式存在。在植物能量儲存反應(yīng)和維持結(jié)構(gòu)完整性中起重要作用。它們在植物組織中常以磷酸、硼酸和硅酸鹽酯的形式存在，共價地結(jié)合在有機(jī)分子上(如磷酸糖類)。第三組:由鉀、鈣、鎂、氯、錳和鈉6種元素組成。作為酶的輔助因子和在滲透勢調(diào)節(jié)中具有重要的作用。在植物組織中，該組元素以自由離子形式溶解于水，以離子形式存在于細(xì)胞質(zhì)或液泡中，或者以靜電力結(jié)合或作為配體結(jié)合到含碳的大分子化合物上，諸如存在于植物細(xì)胞壁的果膠酸等物質(zhì)上。第四組:由鐵、鋅、銅、鎳和鉬5種元素組成。這些元素在電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)中扮演重要角色，參與氧化還原反應(yīng)。所有這些元素都具有可逆的氧化還原狀態(tài)，在電子轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化中起重要作。通常這些元素與細(xì)胞色素、葉綠素和蛋白質(zhì)(常為酶)等大分子有關(guān)。二、16種必需營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的作用。1、氮在植物體內(nèi)的作用：氮是植物需求量最大的礦質(zhì)元素。它是植物細(xì)胞包括氨基酸、氨基化合物、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸輔酶和己糖胺等重要組分的組成元素。2、硫在植物體內(nèi)的作用：半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸的組分，構(gòu)成硫辛酸輔酶、硫胺素焦磷酸、谷胱甘肽、生物素、腺苷-5'-磷酸硫酸酐和3'-磷酸腺苷，是代謝中許多輔酶和維生素(如乙酰輔酶A、S-腺苷甲硫氨酸、維生素B1、泛酸)的組成元素。3、磷在植物體內(nèi)的作用：糖磷酸、核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、肌醇六磷酸等物質(zhì)的成分，在與ATP有關(guān)反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。是植物細(xì)胞內(nèi)重要化合物的必需組分，包括呼吸作用和光合作用中的糖-磷中間體及組成植物膜的磷脂。同時，它也是用于植物能量代謝的核苷酸(如ATP)和DNA與RNA的組成元素。4、硅在植物體內(nèi)的作用：在細(xì)胞壁中以二氧化硅沉淀形式存在，參與了細(xì)胞壁機(jī)械性質(zhì)的形成，包括剛性和彈性。僅有木賊科家族中的成員需要硅來完成它們的生活史。許多其他植物的組織中也積累相當(dāng)量的硅，并且施用適量的硅可促進(jìn)作物生長、生殖及脅迫抗性。5、硼在植物體內(nèi)的作用：硼與甘露醇、甘露聚糖、藻酸和細(xì)胞壁的其他組分結(jié)合，參與細(xì)胞伸長和核酸代謝。在細(xì)胞伸長、核酸合成、激素反應(yīng)、膜功能和細(xì)胞周期調(diào)控中起作用。6、鉀在植物體內(nèi)的作用：鉀在植物中以陽離子K+的形式存在，在調(diào)節(jié)植物細(xì)胞滲透勢方面起重要作用。它能激活許多參與呼吸作用和光合作用的酶，至少40種酶所需的輔助因子，建立細(xì)胞膨壓和維持細(xì)胞電中性所需的最重要的陽離子。7、鈣在植物體內(nèi)的作用：鈣離子被用來合成新的細(xì)胞壁，是用來合成將新細(xì)胞分開的胞間層。鈣與有絲分裂中紡錘體的形成有關(guān)，一些參與ATP和磷脂水解的酶所需的輔助因子。鈣為植物膜的功能正常所必需，并作為第二信使參與植物對環(huán)境、激素信號的多種反應(yīng)。鈣作為第二信使行使功能時，與在植物細(xì)胞質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的一種稱為鈣調(diào)素的蛋白質(zhì)結(jié)合。然后，鈣調(diào)素-鈣復(fù)合物與許多不同類型的蛋白質(zhì)結(jié)合包括蛋白激酶、磷酸酶、第二信使信號蛋白和細(xì)胞骨架蛋白，從而可以廣泛調(diào)節(jié)從轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞存活到化學(xué)信號釋放等許多細(xì)胞內(nèi)過程。8、鎂在植物體內(nèi)的作用：在植物細(xì)胞中，鎂離子能特異性地激活參與呼吸作用、光合作用和DNA與RNA合成的酶，參與磷酸轉(zhuǎn)移的許多酶所必需的。鎂也是葉綠素分子環(huán)形結(jié)構(gòu)的組成元素。9、氯在植物體內(nèi)的作用：在植物中，氯元素以氯離子的形式存在。氯為光合作用中水裂解產(chǎn)生氧的反應(yīng)所必需。另外，在葉和根部細(xì)胞的分裂中也需要氯。10、錳在植物體內(nèi)的作用：在植物細(xì)胞中，錳離子是一些脫氫酶、脫羧酶、激酶、氧化酶和過氧化物酶的活性所必需的。尤其是檸檬酸循環(huán)中的脫羧酶和脫氫酶被錳離子特異性激活。錳最明確的功能是參與光合作用中水的放氧反應(yīng)。11、鈉在植物體內(nèi)的作用：大多數(shù)利用C4途徑和景天酸代謝途徑固定碳的植物需要鈉離子。在這些植物中，鈉對磷酸烯醇式丙酮酸的再生非常重要，磷酸烯醇式丙酮酸是C4途徑和CAM途徑中第一次羧化反應(yīng)的底物。鈉能通過增強(qiáng)細(xì)胞擴(kuò)展來刺激生長，并能部分地代替鉀作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。12、鐵在植物體內(nèi)的作用：作為參與電子傳遞中(氧化還原反應(yīng))酶，如細(xì)胞色素的組成成分具有重要的作用。作為酶的組成成分，在電子轉(zhuǎn)移過程中鐵發(fā)生從Fe2+到Fe3+的可逆氧化。與光合作用、氮固定和呼吸作用有關(guān)的細(xì)胞色素和非血紅素鐵蛋白的組成成分。13、鋅在植物體內(nèi)的作用：許多酶需要鋅離子的激活，乙醇脫氫酶、谷氨酸脫氫酶和碳酸酐酶等的組分，而且在一些植物中，葉綠素的生物合成可能也需要鋅。14、銅在植物體內(nèi)的作用：像鐵一樣，銅與氧化還原反應(yīng)的酶有關(guān)。銅通過Cu+與Cu2+之間的轉(zhuǎn)換參與到這些氧化還原反應(yīng)中?？箟难嵫趸浮⒗野彼崦?、單胺氧化酶、尿酸酶細(xì)胞色素氧化酶、酚酶、漆酶和質(zhì)體藍(lán)素的組分，它在光合作用的光反應(yīng)中參與電子傳遞。15、鎳在植物體內(nèi)的作用：固氮微生物能再利用固氮過程中產(chǎn)生的部分氫，催化這種反應(yīng)的酶需要鎳，在高等植物中，脲酶是唯一知道的含鎳的