6.2 锌的营养功能在线视频

同学们好

今天我们讲解

微量元素锌的营养与功能

我们从这个图当中可以看到

土壤缺锌

和人体缺锌

呈现出空间上的耦合性

那就意味着说

土壤的锌会影响到人体的健康

人体缺锌会引起生长发育迟缓

食欲减退

免疫能力下降等等

缺锌会导致隐形的饥饿

那么植物体当中的锌

又是什么样的功能呢

这就是我们本节课程

要和同学们探讨的内容

植物体当中

正常的含锌量为

25-150 mg/kg

不同的植物种类

和品种之间含锌量存在着差异

那么对那些超积累的植物来说

比如东南景天

地上部的锌的含量

高达4000-5000 mg/kg

它都不会出现锌的中毒现象

作物的含锌量

低于20 mg/kg时

就会出现缺锌的症状

在植物体当中

锌多分布在茎间和幼嫩的叶片

营养器官高于繁殖器官

根系的含锌量常高于地上部

对于土壤中的锌来说呢

它主要是通过扩散作用

到达植物根系的表面

植物对锌的吸收过程是

主动吸收的过程

目前已经发现了多个锌吸收

转运和积累相关的基因家族

其中包括IRT

它叫Iron-regulated transporter

它是调节铁的转运蛋白

ZIP

是调节锌和铁的转运子

HMA

它是重金属ATP酶

MTP使金属忍耐蛋白

我们从这个图中

展示了

锌转运蛋白在锌从土壤当中

经过植物到达发育的种子当中

它所发挥的功能

看到呢

在这个长距离运输的过程当中

锌从共质体到共质体

需要很多个质外体的空间

在每一个过程当中

除了ZIP家族基因外呢

金属忍耐蛋白

和金属ATP酶等家族蛋白

基因呢也发挥着重要的作用

由于锌在中性和碱性的条件下

移动性比较差

因此呢

烟草胺

不仅对细胞间锌的运输很重要

还对提高韧皮部锌的移动性

促进锌向发育的种子当中

进行运输

也是必须的

锌在营养器官木质部当中呢

有两种形态

一种呢

是与有机酸结合

形成有机态的锌

比如锌

NA

也就是烟草胺

或者是以锌离子的形式存在

韧皮部当中锌的浓度相对比较高

主要是以含锌的

有机小分子的形态存在

微量元素当中

锌是在韧皮部移动性比较强的元素

在种子或者谷粒等繁殖器官当中

锌与其他的矿质元素一样

它是以独立的颗粒状

或者球状晶体的蛋白质体的形式存在

那么这种蛋白质体主要由

植素组成

植素包括以

锌、锰、铁为主的多种植酸盐

锌还可以在种子当中形成

难溶性的蛋白质

锌-植酸的复合物

下面我们具体了解下

锌在植物体当中的营养功能

首先锌在植物代谢当中

具有重要的功能

锌的特点是

它在植物和其他的生物系统当中

锌仅仅是以

二价的离子的形式存在

它不参与氧化还原反应

这个和铁是有区别的

锌的代谢功能主要是因为它呢

非常容易与含氮含氧

尤其是硫的配体

形成四面体的配合物

这些四面体的配合物呢

就使得锌在酶促反应当中

发挥着催化作用

或者具有结构的功能

因此

我们下面就来看一下

含锌的酶类

锌在含锌的酶类当中

主要起着催化

辅因子和组分等三方面的功能

在锌起催化作用的酶当中呢

锌具有四个配位体

其中三个是与氨基酸结合的

最常见的氨基酸呢

为组氨酸

其次为谷氨酸和天门冬氨酸

而在锌为组分的酶当中呢

锌主要与四个

半胱氨酸的含硫组分结合

形成稳定性较高的三级结构

除了乙醇脱氢酶以外

所有含锌的酶均为每分子蛋白

还有一个锌原子

含锌的酶呢

希望同学们也能够掌握

那就是包括乙醇脱氢酶

碳酸脱水酶

铜锌超氧化物歧化酶

还有一些其他的含锌的酶类

比如同学们知道的

碱性磷酸酶

磷酸酯酶

羧肽酶

和RNA聚合酶

那么第二种是被锌活化的酶

植物体中的

许多的酶都需要锌来活化

比如液泡膜

质子泵的重要的组成成分

焦磷酸酶

PPi酶

包含有锰离子和锌离子

活化的两个同功酶

那么锌的第二个作用

就是锌对DNA和RNA合成的影响

针对DNA的复制

RNA转录和基因的表达调控

锌都有着非常重要的作用

锌是一些转录调节蛋白的

重要结构单元

简称蛋白元

例如

锌指结构

锌簇

和环指结构的组成成分

对转录来说

锌是形成这些蛋白元的必需元素

锌还是蛋白质合成中多种酶的组分

例如RNA聚合酶

谷氨酸脱氢酶等

缺锌的植物中

由于RNA转录和运输受阻

而且RNA酶的活性提高

造成氨基酸的含量较高

而蛋白质的含量较低

正是由于锌的这些重要的作用

在所有的微量元素当中

锌是影响蛋白质合成最突出的元素

它也是重要的生命元素

锌的作用

第三点是在

碳水化合物的代谢方面

非常重要的作用

碳酸脱水酶

可以催化植物光合作用过程当中

二氧化碳的水合作用

而锌呢是碳酸脱水酶的

专性活性的离子

锌也是醛缩酶的激活剂

而醛缩酶

则是光合作用碳代谢过程当中的

关键酶之一

许多参与碳水化合物代谢的酶

都需要锌的存在

才能够进行正常的催化反应

因此锌对碳水化合物代谢十分重要

第四点非常重要

人体健康当中

缺锌以后生长迟缓

发育迟缓

那么在植物体当中

锌的一个重要的作用

它是参与色氨酸和吲哚乙酸的合成

而这个合成的话呢

它就有点类似于锌在人体中的作用

那缺锌的时候

玉米和水稻会出现矮缩病节间缩短

那么对果树来说呢

就会出你会观察到

小叶病，就是叶子展不开簇叶病

那么这个过程都和RNA和

GA的降低有关系

那么RNA和锌之间的关系呢

是因为锌能够促进

吲哚和色氨酸合成

色氨酸

而色氨酸是生长素IAA的前提

缺锌以后IAA的浓度低

可能是由于IAA的合成受到抑制

或者是IAA的降解加快

此外呢

充足的锌还能够提高植物体内

赤霉素GA的浓度

锌的第五个作用

它是能够促进生殖器官的发育

并且能够提高植物的抗逆性

锌对生殖器官的发育

和受精作用都有影响

锌还能够提高植物的抗旱性

抗热性

抗低温和抗霜冻的能力

植物缺锌时植株矮小

节间缩短

叶片扩张和伸长受抑制

出现小叶

这就是我们刚才提到的小叶病

缩叶病

叶缘常出现扭曲和皱褶状

中脉的附近首先失绿

并出现褐斑组织坏死

同学们需要掌握的是

水稻缺锌会出现矮缩病

玉米会出现白化苗

白芽苗

或者是结实不饱满

小麦缺锌则会出现死穗病

大豆和果树当中

比较常见的就是

小叶病或者簇叶病

那么这个在生产当中呢

尤其是在果树当中呢

近来这种现象发现的

非常的普遍

喷施锌肥之后

或者是以其他的方式补充锌之后

就可以缓解这样的缺锌的症状

通常认为植物体的锌的含量

高于400ug/kg时就会出现

锌的毒害作用

锌中毒时

新叶失绿发黄

甚至会出现灰白色

而且会发皱卷曲

继而产生褐斑

土壤当中的有多种因素

都会影响到锌的有效性

比如低温

早春的季节温度比较低

因此容易出现缺锌

介质的pH值

也会影响植物的锌的吸收量

当土壤当中的pH值

从5.0增加到7.0时

植物对锌的吸收量减少一半

可见介质的pH值

对锌的有效性的影响非常大

其他的离子

例如碳酸氢根

有机酸

钙

镁

钾

包括铁

锰等

都会影响到锌的吸收

生产上

常常会看到

增施磷肥之后

会诱发植物的缺锌症状

那么这个原因究竟是什么呢

同学们可以

在课后阅读我们的课本

本节思考题

高磷引起缺锌的机制