Η σημασία των L-Αμινοξέων στη λειτουργία των φυτών

Τα Αμινοξέα αποτελούν τα δομικά συστατικά των πρωτεϊνών, μιας από τις σημαντικότερες ομάδες βιομορίων των φυτών. Οι πρωτεΐνες ή βιομόρια ¨της πρώτης γραμμής¨ (proteins – J.J. Berzelius 1838) συμμετέχουν σε πολλές σημαντικές πτυχές της λειτουργίας και δομής των φυτών: ενζυμική κατάλυση, φωτοσύνθεση (φερρεδοξίνη), αναπνοή (κυτοχρώματα), κυτταρικά τοιχώματα (λιποπρωτεϊνες), DNA (ιστόνες).

 Από τις δυο οπτικά ισομερείς μορφές των αμινοξέων , γνωστές ως L και D μορφή, μόνο η L απαντάται στις πρωτεΐνες. 

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΝΤΑΞΗ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

Δυο αμινοξέα ενώνονται μέσω του πεπτιδικού δεσμού και σχηματίζουν ένα διπεπτίδιο. Ανάλογα σχηματίζονται τα τριπεπτίδια, τα τετραπεπτίδια, τα πολυπεπτίδια και τέλος μια πολυπεπτιδική αλυσίδα δηλαδή ένα πολυμερές γραμμικό μακρομόριο ή μια πρωτεΐνη. Η βιοσύνθεση πεπτιδικών δεσμών απαιτεί την κατανάλωση σημαντικού ποσού ελεύθερης ενέργειας. Στην αρχιτεκτονική του μορίου των πρωτεϊνών αναφέρονται τέσσερα επίπεδα οργάνωσης: 

✓ πρωτοταγής δομή: η αλληλουχία των αμινοξέων 

✓ δευτεροταγής δομή: η χωροδιάταξη των αμινοξέων που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο στην αλληλουχία 

✓ τριτοταγής δομή: η στερεοδιάταξη αμινοξέων απομακρυσμένων μεταξύ τους στην γραμμική αλληλουχία 

✓ τεταρτοταγής δομή: η χωροδιάταξη πολυπεπτιδικών αλυσίδων στις περιπτώσεις πρωτεϊνών που περιέχουν περισσότερες από μια τέτοιες.

                ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΕΣ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΣΤΑ ΦΥΤΑ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΡΙΖΟΣΦΑΙΡΑ

Η βιολογική ενεργότητα μιας πρωτεΐνης καθορίζεται από την στερεοδιάταξη της δηλαδή την τρισδιάστατη δομή της. Η αλλοίωση της δομής μιας πρωτεΐνης – κυρίως της τριτοταγούς – μέσω φυσικών ή χημικών παραγόντων ονομάζεται  μετουσίωση.

Εκτός από τον δομικό ρόλο τους στην σύνθεση των πρωτεϊνών τα αμινοξέα συμμετέχουν στην φωτοσύνθεση : η L- γλυσίνη και το L-γλουταμινικό οξύ συμμετέχουν στο σχηματισμό της χλωροφύλλης. Tο τελευταίο λειτουργεί επίσης ως οσμωρυθμιστής επιτρέποντας στα στόματα να παραμείνουν περισσότερο ανοικτά υπό συνθήκες υδατικού stress επιτυγχάνοντας έτσι καλύτερη φωτοσυνθετική απόδοση.

Ακόμα συμμετέχουν στη γονιμοποίηση  και τον σχηματισμό του καρπού:  η L-ιστιδίνη συμμετέχει στην ωρίμαση του καρπού, ∙ η L -προλίνη ενισχύει την γονιμότητα της γύρης τα L-λυσίνη, L-μεθειονίνη και L- γλουταμινικό οξύ βοηθούν στη βλάστηση της γύρης και στην επιμήκυνση του γυρεοσωλήνα, τα L-αλανίνη, L-βαλίνη  και L-λευκίνη  βελτιώνουν την ποιότητα του καρπού.

Η παροχή και διαθεσιμότητα των αμινοξέων στα φυτά είναι καθοριστική για την αντιμετώπιση του stress: υπό συνθήκες καταπόνησης τα φυτά συνθέτουν πρωτεάσες προκειμένου να υδρολύσουν  πρωτεΐνες που έχουν μετουσιωθεί ή πρέπει να χρησιμοποιηθούν τα δομικά υλικά τους για σύνθεση ειδικών πρωτεϊνών για την αντιμετώπιση της καταπόνησης. 

Ο εφοδιασμός με αμινοξέα επιτρέπει στο φυτό να τα χρησιμοποιήσει άμεσα χωρίς να χρειαστεί να αποδομήσει πρωτεΐνες τις οποίες θα πρέπει να επανασυνθέσει αργότερα με το αντίστοιχο ενεργειακό  κόστος. 

Στην περίπτωση των ιώσεων ο εξωγενής εφοδιασμός ενός φυτού με αμινοξέα δρα αντισταθμιστικά  στην  χρησιμοποίηση των ήδη υπαρχόντων από τον ιό εις βάρος του φυτού.

Η μικροβιακή δραστηριότητα της ριζόσφαιρας ενισχύεται σημαντικά από την παρουσία των αμινοξέων. Αξιοποιούνται άμεσα από   τους  ριζοσφαιρικούς  μικροοργανισμούς είτε πρόκειται για ωφέλιμους για το φυτό είτε όχι. 

Στη θρέψη των φυτών η εφαρμογή αμινοξέων εξασφαλίζει σταθερή παροχή οργανικού αζώτου:  η συμμετοχή οργανικής μορφής αζώτου σε σχέση με την θρέψη μέσω νιτρικών κυρίως, εξασφαλίζει πιο ήπια και ισορροπημένη ανάπτυξη  των φυτών με τελικό αποτέλεσμα  υγιέστερα και ανθεκτικότερα φυτά. 

Επίσης τα αμινοξέα είναι πρόδρομες ενώσεις ορμονών : η L -μεθειονίνη  του αιθυλενιου, η L-τρυπτοφάνη της αυξίνης και του 3 – ινδολο-οξικού οξέος, η   L –αργινίνη των κυτοκινινών.

Τέλος στην ριζόσφαιρα τα αμινοξέα συμβάλουν στην χηλικοποίηση θρεπτικών:  σε υδατικό διάλυμα διίστανται δημιουργώντας διπολικά ιόντα. Στην κατάσταση αυτή λειτουργούν ως χηλικοποιητές. 

Η τιμή pI είναι η τιμή του pH του διαλύματος όπου το φορτίο του αμινοξέος είναι μηδέν. Για τιμές εδαφικού pH μεγαλύτερες ή μικρότερες του pI το μόριο του αμινοξέος  εμφανίζει αρνητικό ή θετικό φορτίο αντίστοιχα και μπορεί να ενωθεί με θρεπτικά ανιόντα ή κατιόντα.

Από τα παραπάνω γίνεται σαφές ότι για την αξιολόγηση ενός εμπορικού σκευάσματος αμινοξεών είναι απαραίτητη η αναφορά του αμινογράμματός του. Η γνώση της εκατοστιαίας αναλογίας των περιεχόμενων αμινοξέων θα μας πληροφορήσει για τις επιδράσεις τους στην καλλιέργεια που θα εφαρμοστεί καθώς και για την επίδραση τους στο έδαφος και στη θρέψη των φυτών. 

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΔΙΑΦΥΛΛΙΚΑ

Η απορρόφηση των αμινοξέων μέσω της φυλλικής επιφάνειας γίνεται από τους πόρους και πιθανώς από  τα στόματα  της.

Οι πόροι έχουν διάμετρο περίπου 1nm ενώ τα μεμονωμένα αμινοξέα αυτά δηλαδή που δεν συμμετέχουν σε όλιγο  ή πολυπεπτίδια μετά την υδρόλυση πρωτεϊνων – ή αλλιώς ελεύθερα αμινοξέα – έχουν διαστάσεις λίγων δεκάτων του nm.

 Η συμμετοχή τους – μετά την είσοδο τους – στο μεταβολισμό του φυτού γίνεται άμεσα. 

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΡΙΖΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Οι ριζες των φυτών απορροφούν άμεσα τα αμινοξέα του εδαφικού διαλύματος  ενώ μπορούν επίσης  να χρησιμοποιηθούν  από τους ριζοσφαιρικούς μικροοργανισμούς. Ωστόσο λόγω του χαμηλού συντελεστή διάχυσής τους στο εδαφικό διάλυμα και της αργής μετακίνησής τους προς τις ρίζες των φυτών είναι περισσότερο  πιθανό να αφομοιωθούν τελικά σε μεγάλο ποσοστό από τους εδαφικούς μικροοργανισμούς παρά από τα καλλιεργούμενα φυτά. 

Ταυτόχρονα τα αμινοξέα λειτουργούν μέσα στο εδαφικό σύστημα ως χηλικοποιητές θρεπτικών.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΣΤΗΝ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ

Η προσθήκη αμινοξέων υποστηρίζει άμεσα την έντονη παραγωγική δραστηριότητα των φυτών υπό τις βέλτιστες συνθήκες της υδροπονικής καλλιέργειας.

ΠΙΣΩ ΣΤΑ ΑΡΘΡΑ