Наиболее важную роль в жизни растений играет фосфор, входящий в состав органических соединений: нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов и фосфатопротеидов, аденозинфосфатов, сахарофосфатов, фосфатидов, фитина.
Среди них на первое место, пожалуй, следует поставить нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и аденозинфосфаты (АТФ и АДФ), которые участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности растительного организма: синтезе белков, передаче наследственных свойств и энергетическом обмене.
Нуклеиновые кислоты — рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — представляют собой высокополимерные соединения коллоидного характера. Это гигантские молекулы, имеющие форму спиральных нитей (25 А в диаметре) и состоящие из множества комбинаций нуклеотидов. Нуклеотиды имеют в своем составе вещества трех типов: азотистые основания, сахар и фосфорную кислоту. Углеводный компонент в РНК представлен рибозой, а в ДНК — дезоксирибозой. Они различаются и по составу азотистых оснований.
Взаимодействуя между собой в различных комбинациях, эти три компонента дают начало нуклеотидам, из которых и строятся молекулы нуклеиновых кислот. В каждую нуклеиновую кислоту входят многие тысячи нуклеотидов, соединяющихся между собой остатками молекул фосфорной кислоты. Комбинации нуклеотидов в нуклеиновых кислотах являются своеобразным шифром, которым записаны наследственные свойства организма, передающиеся потомству. Бесчисленное количество этих комбинаций и создает то огромное разнообразие видов живых существ в окружающей нас природе.
ДНК является механизмом записи и передачи наследственности в целом, а РНК непосредственно участвует в синтезе белковых веществ, характерных для определенного вида растений. Содержание Р205 в нуклеиновых кислотах составляет около 20 %. Эти кислоты встречаются во всех тканях и органах растений, в любой растительной клетке. В листьях и стеблях большинства растений нуклеиновые кислоты составляют 0,1 —1,0 % сухой массы, в молодых листьях и в точках роста побегов их больше, чем в старых листьях или стеблях. Особенно высоким содержанием нуклеиновых кислот отличаются пыльца, зародыши семян, кончики корней.
В растениях нуклеиновые кислоты часто образуют комплексы с белками — нуклеинопротеиды (важнейшее вещество клеточных ядер).
Особая роль фосфора в жизни растений состоит в том, что без него невозможен энергетический обмен растительной клетки. Главное значение здесь принадлежит аденозинфосфатам, в составе которых имеются остатки фосфорной кислоты, связанные между собой макроэргическими связями, способными при гидролизе выделять большое количество энергии. В зависимости от количества остатков фосфорной кислоты различают аденозинмонофос-фат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), который по запасу энергии превосходит первые два. АТФ состоит из пуринового основания (аденина), сахара (рибозы) и трех остатков ортофосфорной кислоты:
ОН ОН он
Аденин — рибоза—О — Р —О-О— Р —0-0— Р —ОН
ООО
Богатые энергией фосфатные макроэргические связи (волнистая линия) содержат по 50280 Дж, при их разрыве выделяется 31 425 Дж. Отдав одну молекулу фосфорной кислоты, АТФ переходит в АДФ, последний также может отдать одну молекулу фосфорной кислоты и перейти в АМФ.
Таким образом, аденозинфосфатные соединения в растительной клетке представляют собой своеобразный аккумулятор энергии, которая поставляется по мере необходимости для осуществления всех жизненно важных процессов в клетке: биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, аспарагина и глутамина, ряда аминокислот и многих других соединений. Синтез АТФ в растениях осуществляется в процессе дыхания. Известны и другие соединения, имеющие макроэргические связи; в состав большинства из них входит фосфор. Однако основная роль среди них принадлежит АТФ.
Фосфатиды, или фосфолипиды, содержатся в любой растительной клетке. Это сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они играют очень важную роль в жизни клеток, так как входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плаз-малеммы в различные вещества. Например, в цитоплазме всех растительных клеток встречается представитель группы фосфатидов лецитин — жироподобное вещество, производное диглицеридфос-форной кислоты; он содержит 1,37 % Р205.
Во всех тканях растений присутствуют сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров. Известно более десяти соединений этого типа. Они играют очень важную роль при дыхании растений, превращении простых углеводов в сложные (сахароза, крахмал и другие) в процессе фотосинтеза, при взаимных превращениях углеводов и т. д. Реакция образования сахарофосфатов получила название фосфорилирование. В зависимости от возраста растений, условий их питания и других факторов содержание сахарофосфатов в растениях составляет от 0,1 до 1,0 % сухой массы.