DIE BESONDEREN FUNKTIONEN VON AMINOSÄUREN
DIE BESONDEREN FUNKTIONEN VON AMINOSÄURENAminosäuren bestehen aus Molekülen, die eine Aminogruppe enthalten, die an ein zentrales Kohlenstoffatom gebunden ist, eine Carboxylgruppe, ein Wasserstoffion und eine weitere Seitenkette (R-Gruppe). Proteine entstehen durch die Kombination von 20 Arten von Aminosäuren in verschiedenen Formen und Verhältnissen.
Viele Aminosäuren, darunter auch einige, die nicht an der Proteinsynthese beteiligt sind, spielen eine aktive Rolle bei der Pflanzenentwicklung und sind an der Reaktion der Pflanzen auf Umweltstressoren beteiligt. Darüber hinaus dienen Aminosäuren als Vorläufer für viele primäre und sekundäre Metaboliten und spielen eine Schlüsselrolle in der menschlichen Ernährung, entweder als Nährstoffquelle oder als notwendige Bestandteile der Ernährung. Tatsächlich können neun von einundzwanzig proteinogenen Aminosäuren von Tieren, einschließlich Menschen, nicht synthetisiert werden, und drei weitere werden nicht in ausreichenden Mengen synthetisiert, um den Stoffwechselbedarf zu decken. Diese aus ernährungsphysiologischer Sicht essentiellen Aminosäuren müssen über die Nahrung aufgenommen werden, wobei der größte Teil aus Pflanzen stammt. Im Gegensatz zu Menschen und Tieren synthetisieren Pflanzen alle 21 proteinbildenden Aminosäuren selbst.
Abbildung 1. Allgemeine chemische Formel von Aminosäuren (AL-Modhafer, 2009)
Aminosäuren sind wichtige Wachstumsstimulanzien, die den Stoffwechsel von Pflanzen verbessern. Sie sind an zahlreichen physiologischen Prozessen beteiligt, die direkt oder indirekt mit der Synthese von Metaboliten zusammenhängen. Aminosäuren dienen auch als Vorläufer für die Biosynthese von Proteinen, die mit dem Pflanzenwachstum in Verbindung stehen, und wirken als Puffer, die den pH-Wert in der Pflanzenzelle aufrechterhalten und vor Ammoniaktoxizität schützen. Sie gelten als Quelle für Kohlenstoff und Energie. Die exogene Anwendung von Aminosäurelösungen fördert das Pflanzenwachstum, indem sie die Photosyntheserate, die Chlorophyllbiosynthese und die Genexpression in der Pflanze verbessert. Aminosäuren verbessern auch die Akkumulation von Proteinen, Nährstoffen und Elementen in der Pflanze.
Sie sind an den Stressschutzmechanismen vieler Pflanzenarten beteiligt. Sie wirken als Antistressmittel, da ihre Verwendung den Pflanzen ermöglicht, Energie zu sparen, indem sie die Aufnahme und den Transport von Nährstoffen beschleunigen, was ihre Entwicklung fördert.
Aminosäuren gelten in der landwirtschaftlichen Praxis als Mutanten von Metallionen. Mit verschiedenen Aminosäuren chelatisierte Mikroelemente bilden elektrisch neutrale Moleküle, die ihre Aufnahme und ihren Transport innerhalb der Pflanze beschleunigen.
Boras und anderen (2011) untersuchten den Einfluss der Wurzel- und Blattdüngung mit Aminosäuren auf das Wachstum von Tomatenpflanzen unter Gewächshausbedingungen und stellten im Vergleich zur Kontrollgruppe einen signifikanten Anstieg des Wachstums und des Ertrags bei Tomatenpflanzen fest, die mit Blatt- und Wurzeldüngung behandelt wurden. Die besten Ergebnisse wurden hinsichtlich der Pflanzenhöhe, der Blattfläche und der Ertragswerte durch die außerwurzelige Düngung mit Aminosäuren erzielt.
Aslan (2019) untersuchte den Einfluss der Anwendung von Huminsäuren, Fulvosäuren und Aminosäuren auf bestimmte Ertrags- und Qualitätsmerkmale von Kopfsalat (Lactuca sativa L.). und das größte Pflanzengewicht wurde durch die Behandlung mit Huminsäuren + Aminosäuren erzielt, während die höchsten Werte für das Handelsgewicht der Pflanzen, die Länge des Kopfes und den Durchmesser des Kopfes durch die Anwendung von Aminosäuren erzielt wurden.
Moraditoche und anderen (2012) untersuchten den Einfluss der Wurzelausbringung von Stickstoff und der außerwurzeligen Düngung mit Aminosäuren auf den Ertrag von Spargelbohnen (Kuhbohnen) und stellten fest, dass der höchste Kornertrag durch deren Wechselwirkung erzielt wurde.
Verschiedene Aminosäuren spielen unterschiedliche Rollen bei den Prozessen des Pflanzenwachstums, der Verfügbarkeit von Nährstoffen, der Qualität und der allgemeinen Entwicklung.
Tyrosin und Phenylalanin sind an der Biosynthese von Zimtsäure beteiligt (einem wichtigen Zwischenprodukt sowohl von Zimtaldehyd als auch von Zimtsäure).
Aminosäuren wie Cystein, Glutamin, Glycin, Histidin und Lysin wirken als Chelatbildner für die Pflanze.
Asparaginsäure, Glutamin, Lysin, Methionin, Phenylalanin und Threonin fördern das Keimen. Alanin, Lysin und Serin sind an der Chlorophyllsynthese beteiligt. Hydroxyprolin, Prolin und Serin regulieren hingegen den Wasserhaushalt der Pflanze.
Hydroxyprolin und Prolin wirken als Anti-Stress-Mittel (Prolin ist besonders wichtig, da es sich in den meisten Pflanzenarten als Reaktion auf verschiedene Stressfaktoren ansammelt) und tragen zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Pflanzenpollen und zum Wachstum der Pflanzen bei. Serin, Tryptophan und Valin stehen im Zusammenhang mit der Auxinsynthese in Pflanzen. Alanin und Arginin wirken als Verbindungen, die für Kälteresistenz sorgen. Glutaminsäure, bekannt als Wachstumsstimulans und Speicher für organischen Stickstoff, unterstützt die Synthese von Proteinen und anderen Aminosäuren. Glycin ist eine Vorstufe von Polyamin, das an der Zellteilung beteiligt ist. Alanin steht im Zusammenhang mit dem Hormonstoffwechsel und der Widerstandsfähigkeit gegen Viren.
Trotz der zahlreichen Funktionen von Aminosäuren für das Pflanzenwachstum und den Schutz vor Stress benötigen Aminosäuren Stickstoff für ihre Biosynthese.
Das Verständnis, wie Stickstoff von Pflanzen aufgenommen, gespeichert und transportiert wird, ist für die Aminosäurebiologie von größtem Interesse.
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