• Registrace
  • Přihlášení
  • Katalog pro učitele
  • Zeptejte se přírodovědců
  • Razítková samoobsluha
  • Pro média


   Ztráta hesla

košík je prázdný
 
Zobrazit košík
Celkem Kč
0,-
  • Kalendář akcí
  • Magazín
  • Video
  • Fotogalerie
  • Ke stažení
  • E-shop
Nacházíte se na: Úvod Zeptejte se přírodovědců Jak je to s dusičnany v ovoci a zelenině a jaký vliv má na ně sluneční záření?
Tereza Š.

Dotaz

Jak je to s dusičnany v ovoci a zelenině a jaký vliv má na ně sluneční záření?

Odpověď

Pátek, 12.04.2024
RNDr. Veronika Hýsková, Ph.D., katedra biochemie PřF UK

Dusičnany jsou pro rostliny základní živinou, přičemž asimilace (neboli přeměna anorganické formy dusičnanu v organicky vázanou) probíhá jak v kořenech, tak v listech.

V půdě se jedná o vyčerpatelnou živinu, která nemůže být získávána dalším rozrušováním hornin např. vylučováním organických kyselin kořeny, jako je tomu u fosfátu a síranu. Nedostatek dusíku v půdě přináší zemědělcům neustálou starost dusičnany do půdy doplňovat, v současnosti především formou anorganických hnojiv, ale ideálně ve formě organických hnojiv (rozložených organických zbytků ve formě hnoje nebo kompostu), kde dusičnany v rámci koloběhu N v přírodě poskytují nitrifikační bakterie (viz níže).

Fotosyntéza

Rostliny jsou důležitou součástí koloběhu dusíku v přírodě, 99 % organického dusíku v biosféře vzniká asimilací dusičnanu, ve zbylém procentu případů rostliny využívají amonné ionty. Příjem dusičnanu do kořenových a mezofylových buněk listů pomocí transportérů, stejně jako samotná asimilace enzymy metabolismu dusíku jsou velice energeticky náročné procesy, které rostliny pokrývají výtěžkem fotosyntézy. Do značné míry tedy proces asimilace dusičnanu na fotosyntéze a světelném záření závisí. 

Světelná fáze fotosyntézy poskytuje zdroj energie ATP a redukční ekvivalenty nezbytné pro enzymy asimilace dusičnanu. V sekundární fázi fotosyntézy (Calvinův cyklus) jsou pak poskytovány sacharidy a sacharidové prekursory. Ty jsou degradovatelné za zisku energie potřebné v kořenech (heterotrofních tkáních), zároveň představují uhlíkové skelety (např. 3-fosfoglycerát, fosfoenolpyruvát, 2-oxoglutarát, oxalacetát, erythrosa-4-fosfát, ribosa-5-fosfát a fosfoglykolát), ze kterých vychází biosyntéza konečného produktu asimilace dusičnanu: aminokyselin.

alt: Zdroj Wikimedia Commons, autor Michal Maňas, CC BY-SA 3.0,

Dusičnan přijatý kořenovou buňkou může být dočasně skladován v její vakuole. Když je tato kapacita vyčerpána, je dusičnan z kořenů uvolněn do xylémových cév a přenesen transpiračním proudem do listů, kde může být rovněž využit k biosyntéze aminokyselin nebo být opět skladován ve vakuole. V cytosolu buněk listů i kořenů je dusičnan nejprve redukován na dusitan (enzymem nitrátreduktasou). Redukce dusitanu na amonné ionty už probíhá v chloroplastu nebo leukoplastu (enz. nitritreduktasa) stejně jako navázání amonných iontů na uhlíkové skelety (enz. glutaminsyntetasa a glutamátsynthasa). 

Během fotosyntézy by měla asimilace CO2 a vznik sacharidových prekurzorů odpovídat asimilaci dusíku. Asimilace dusíku může probíhat pouze tehdy, když světelná část fotosyntézy poskytuje ATP a redukční ekvivalenty a když asimilace CO2 Calvinovým cyklem poskytuje uhlíkové skelety. Jakmile příjem dusičnanu překročí možnost jeho asimilace, začne se v rostlinných pletivech hromadit. Asimilace dusíku musí být kromě toho regulována tak, aby produkce aminokyselin nepřekročila požadavky buňky. 

A konečně je také důležité, aby redukce dusičnanu nebyla rychlejší než redukce dusitanu, což by vedlo ke hromadění toxického množství dusitanu. Z tohoto důvodu je klíčový enzym v asimilaci dusičnanu (nitrátreduktasa) regulována slunečním světlem. Aktivita nitrátreduktasy je regulována již na úrovni genu jak světlem, tak dostupností sacharidů a dusičnanu. Navíc je aktivita proteinu nitrátreduktasy regulována fosforylací prostřednictvím specifické kinasy, dalšího enzymu, který také závisí na světle. A zajímavé je, že podobně fosforylací je regulována i sacharosafosfátsynthasa (klíčový enzym v syntéze sacharosy).

Vedle délky, intenzity a kvality světelného záření a z ní plynoucí proměnlivé schopnosti fotosyntézy ovlivňuje hromadění dusičnanu v rostlině také celá řada dalších faktorů, např. různé druhy/genotypy rostlin se v obsahu dusičnanu liší, nebo záleží, jak moc a jak často jsou aplikována dusičnanová hnojiva, zda v půdě nechybějí klíčové prvky pro enzymy metabolismu dusíku (Mo, Fe), na teplotě a koncentraci CO2 pro Calvinův cyklus, na znečištění ovzduší a vody, ale třeba i na fázi a denní době sklizně. 

Například v listech špenátu byla nalezena nejvyšší koncentrace dusičnanu brzy ráno. Je to proto, že vakuola může být asimilací dusičnanu během dne vyprázdněna a opět se naplní v noci. Pro dospělého člověka dusičnany v ovoci a zelenině (především listové a kořenové) nepředstavují závažnou zdravotní hrozbu, neboť smrtelná dávka více jak stokrát převyšuje denní příjem akceptovatelný EU. Problém může nastat u novorozenců a batolat, kterým dusičnany v potravě mohou způsobit získanou methemoglobinaemii (oxidaci Fe2+ iontů hemoglobinu na Fe3+) projevující se modrým nádechem kůže. Zároveň jsou také diskutovány potenciálně nebezpečné N-nitrososloučeniny, dusitan a NO, reakční produkty dusičnanu přeměněného ústními bakteriemi a enzymy slin. 


Syntéza amoniaku

V minulosti měly přírodní zdroje dusíku cenu zlata - např. i guáno, trus mořských ptáků (kormoránů, pelikánů), který je bohatý na N, P, K a Mg a hromadí se na ostrovech poblíž Peru, Chile a Brazílie. Historie používání hnojiv je pestrá a bizarní zároveň, jako hnojivo se používaly kromě hnoje, rašeliny a guána např. i kosti, krevní moučka, koňská kopyta, čistírenské kaly, mořské řasy a dokonce i pozůstatky uhynulých  velryb. Na začátku 20. století se zvyšujícím se počtem obyvatel bylo zřejmé, že amoniak bude muset být získáván laboratorní syntézou a zdroj (atmosférický dusík, zaujímající 78 % v atmosféře) se přímo nabízel. Uměle syntetizovaná hnojiva vycházejí z Haber-Boschova procesu (3 H2 + N2 → 2 NH3), který vzhledem k vysoké vazebné energii trojné vazby molekuly N2 musí probíhat za vysokých teplot a tlaků, čímž je energeticky velice náročný, a proto jsou anorganická hnojiva tolik drahá a jednostranná zároveň (poskytují pouze N). Používání takto získaných anorganických hnojiv přineslo až několikanásobně vyšší výnosy zemědělských plodin, ale lidé chtěli více a více a používání hnojiv neustále zvyšovali, i když to už další význam nemělo. Zároveň mohou rostliny asimilovat dusičnan i listy, paradoxně rostlinám nevadí přijímat dusičnan pocházející z automobilového a průmyslového znečištění, kdy oxidy dusíku z ovzduší se k rostlinám vracejí ve formě tzv. kyselých dešťů obsahujících kyselinu dusičnou. 


Reference: Heldt, H.-W., Piechulla, B., Heldt, F.: Plant Biochemistry, Academic Press, 4. vydání (2011) Colla et al. (2018) Scientia Horticulturae 237 (2018) 221–238, https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.04.016

Foto v záhlaví Shutterstock.com

14x
  • Tweet

Podobné dotazy

Proč „kousnutí“ od některých krev sajících živočichů bolí a od jiných ne?

22.04.2025

Hematofagie (neboli sání krve) je rozšířená potravní strategie. Najdeme ji jak u řady členovců (klíšťata, komáři, ovádi, blechy, muchničky, tiplíci aj.), tak u mnoha dalších živočichů (pijavky, měchovci, klubáci, upíři aj.)

5x

V jaké vzdálenosti se doporučuje sázet platan od budovy?

03.04.2025

Obecně se u stromů udává, že objem, který zaujímá nad zemí koruna, odpovídá zhruba objemu kořenů, tj. dá se i říct že kam dosahují větve, tam dosahují kořeny pod zemí.

8x

+ Načíst další

Proč je obloha modrá? Umí žirafa plavat? Mohou mít ryby žízeň? Vy to nevíte?

My vám to řekneme, zeptejte se přírodovědců!

Zajímá vás nějaký přírodní jev, který byste chtěli objasnit a vysvětlit? Dejte nám pár dní a my váš dotaz zodpovíme zde na webu, případně vám odpověď pošleme mailem.

Chcete-li určit rostlinu, zvíře nebo třeba houbu, pošlete nám kvalitní, ostrou fotku, na které budou vidět detaily těla. Napište nám také přesné místo nálezu.

Položit dotaz

Pro položení otázky se prosím přihlašte jako přírodovědec nebo jako učitel či zvolte možnost anonymního dotazu

Získej kartu přírodovědce

Je to hrozně jednoduché, stačí se zaregistrovat, vyplnit o sobě všechny údaje a my ti pošleme Kartu přírodovědce s tvým jménem, na kterou můžeš čerpat mnoho výhod.

Zaregistrovat se a získat kartu

Vybíráme z e-shopu

Předplatné magazínu Přírodovědci.cz (4 vytištěná čísla)

159 Kč

Dámské triko Science is beautiful

305 Kč

Mikina Přírodovědecká fakulta UK

650 Kč

Unisex triko PřF UK

250 Kč

Deník přírodovědce

149 Kč

Pro učitele

Katalog pro učitele je nabídkový systém, kde si zaregistrovaný učitel může zapůjčit odborné přístroje, objednat praktická cvičení nebo přednášky pro studenty.

Zobrazit nabídku

Zeptejte se přírodovědců

Proč je obloha modrá? Proč má beruška sedm teček? Umí žirafa plavat? Vy to nevíte? My vám to řekneme, zeptejte se přírodovědců.

Položit dotaz

Výhody registrace

Karta přírodovědce vám zajistí volný vstup do muzeí PřF UK.

Zobrazit výhody

Archiv

Odebírat novinky


banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

Přírodovědci

  • O projektu
  • Naši partneři
  • Razítková samoobsluha
  • Autoři
  • Vědci
  • Zeptejte se přírodovědců
  • FAQ
  • Výhody registrace

Učitelé

  • Registrace
  • Nabídka služeb

E-shop

  • Registrace
  • Otevírací doba
  • Vše o nákupu
  • Reklamační řád

Kontakt

Všechny kontakty
Pro média
Copyright © 2013, Prirodovedci.cz jsou komunikačním projektem Přírodovědecké fakulty UK v Praze. Vytvořilo Andweb s.r.o. Mapa stránek