一、植物体内镁的含量与分布
植物体内镁的含量约0.05-0.7%,正常植物的成熟叶片中大约有10%的镁结合在叶绿素a和叶绿素b中,75%的镁结合在核糖体中,其余的15%呈游离态、或结合在各种酶或细胞的阳离子结合部位(如蛋白质的各种配位基团,有机酸,氨基酸和细胞壁自由空间的阳离子交换部位)上。在种子中,镁与植酸相结合。
二、镁的生理功能
叶绿素的中心原子 镁的主要功能是作为叶绿素a和叶绿素b卟啉环的中心原子(图),当镁原子同叶绿素分子结合后,才具备吸收光量子的必要结构,才能有效地吸收光量子进行光合碳同化反应。
多种酶的活化剂 在ATP酶催化ATP水解的反应中,镁首先在ATP或ADP的焦磷酸盐结构和酶分子之间形成一个桥梁,形成稳定性较高的Mg-ATP复合体(图),在然后在ATP酶的作用下,这个复合体能把高能磷酰基转移到肽链上去。同时,在ATP的合成过程中,也需要镁将ADP和酶进行桥接。
在C
3植物光合作用中,叶绿体基质中的RUBP羧化酶 (1,5-二磷酸核酮糖羧化酶)催化CO
2的同化反应(图),而该酶的活性取决于pH值和镁的浓度。当镁和该酶结合后,它对CO
2的亲和力增加,转化速率提高。
镁也能激活谷胱甘肽合成酶和PEP羧化酶。
调节蛋白质的合成 作为核糖体亚单位联结的桥接元素,镁可以稳定核糖体的结构,为蛋白质的合成提供场所。当镁的浓度低于10mM时,核糖体亚单位便失去稳定性,核糖体分解成小分子的失活颗粒。蛋白质合成中需要镁的过程还包括RNA聚合酶的活化、氨基酸的活化、多肽链的启动和多肽链的延长反应。
三、缺镁典型症状
缺镁突出表现是叶绿素含量下降,并出现失绿症。由于镁在韧皮部的移动性较强,缺镁症状常常首先表现在老叶上,如果得不到补充,则逐渐发展到新叶。
双子叶植物叶脉间失绿,并逐渐由淡绿色转变为黄色或白色,还会出现大小不一的褐色或紫红色斑点或条纹,严重缺镁时,整个叶片出现坏死现象。
禾本科植物缺镁时,叶基部叶绿素积累出现暗绿色斑点,其余部分呈淡黄色,严重缺镁时,叶片褪色而有条纹,叶尖出现坏死斑点。
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