Kationassimilasjon

Kationer slik som kalium (K⁺), magnesium (Mg²⁺), kalsium (Ca²⁺), kobber (Cu⁺), jern (Fe²⁺), mangan(Mn²⁺), natrium (Na⁺) og zink (Zn²⁺) danner ofte koordinerte komplekser med organiske stoffer med elektrostatisk binding mellom postivt ladet kation og negativt ladet organisk molekyl.

I koordinasjonsbinding vil flere oksygen- og nitrogenatomer i karbonforbindelser gi udelte elektroner som danner binding med kationer, og den positive ladningen på kationet blir nøytralisert. Kobber, zink, jern, magnesium og mangan blir assimilert som koordinasjonskompleks e.g. magnesium (Mg²⁺) med koordineringsbånd med nitrogen og chelatert i klorofyll. Ferrojern (Fe²⁺) i tetrapyrrolringen i hem. Kobber (Cu²⁺) i kompleks med tartarsyre.

Elektrostatisk binding av kationer skjer ved binding mellom positivt ladete kationer og negativt ladete organiske molekyler f.eks. en syregruppe (-COO^-) i reaksjon med kalium (K⁺ ). Ved elektrostatisk binding opprettholdes den positive ladningen på kationet. Imidlertid er mesteparten av kalium osmotisk regulator og enzymaktivator som fritt K⁺.

   Magnesium og kalsium kan inngå både elektrostatisk binding og koordinasjonsbinding med aminosyrer, fosfolipider og andre negativt ladete molekyler. Kalsium (Ca²⁺) i danner elektrostatisk binding med polygalakturonsyre i pektin i cellevegg og midtlamell.

Kationtransport og molekylærbiologi

Det finnes 56 kjente gener i vårskrinneblom (Arabidopsis) som koder for kationtranspørtører i plasmamembran, tonoplast og intracellulære membraner. Noen av dem er selektive som kaliumkanaler hvor det finnes fire hovedtyper kaliumkanaler:

1) Shaker-kanal (etter en mutasjon i genet for en kaliumkanal i bananflue (Drosophila) som får fluene til å skjelve). Shaker-kanaler er innover- eller utoverrettet og deltar i kaliumopptak fra jorda, høyaffinitetsopptak av kalium i pollen og innfluks og effluks av kalium i lukkeceller. Shaker-kanaler er spenningsregulerte.   

2) cGMP og cAMP regulerte kationkanaler som er lite spenningsavhengige og som er permeable for K⁺, Ca²⁺ og Na⁺. Disse deltar bl.a. i sykdomsresistens.

3) Glutamat reseptorkanal som er homologe med glutamatstyrte kationkanaler hos dyr. Glutamat reseptorkanaler er Ca²⁺ permeable kanaler, og glutamat induserer opptak av kalsium (Ca²⁺) i planteceller.

4) To poredomene kanaler (TPC) som er en kanal som finnes i tonoplast og er permeabel for kalium (K⁺),  Ca²⁺ og andre kationer. TPC1 i Arabidopsis har en spesiell funksjon i lukking av stomata ved høy ytre konsentrasjon av kalsium.

H⁺ATPase aktiveres av lys, hormoner og patogener og er regulert via autoinhibitorisk domene i C-terminal ende via protein kinase/fosfatase. Fosforylering av enzymet rekrutterer ubiquitin enzymmodulerte proteiner, 14-3-3 protein som bindes til fosforylert region og forflytter autoinhibitorisk domene slik at H⁺ATPase blir aktiv

Tilbake til hovedside