Kalsium

Kalsium er et makronæringsstoff som tas opp som Ca²⁺. Kalsium bindes til celleveggene og pektin i midtlamellene, og stimulerer opptaket av både kationer og anioner over membranene. Membrane blir stabilisert ved at kalsium virker som brobygger mellom fosfat og karboksylatggrupper i fosfolipider. Kalsium er bundet i utbyttbar form til syregrupper. Kalsium finnes også bundet til oksalsyre i blad og barnåler. Forøvring kan kalsiumoksalat finnes i krystallceller i stamme og greiner. Kalsium virker som et signalstoff (budbringer) i metabolismen. Konsentrasjonen av kalsium er vanligvis lav i cytosol, mindre enn mikromolare konsentrasjoner. Ekstracellulært i celleveggen og i reaksjonsrom omgitt av membraner, f.eks. vakuoler, finnes kalsium i høye millimolare konsentrasjoner. Den lave konsentrasjonen av kalsium i cytoplasma opprettholdes av Ca²⁺-ATP-ase. Flere signaloverføringsveier i planter gir et midlertidig økt kalsiuminnhold i cytoplasma ved at kalsiumkanaler åpner. Det økte kalsiuminnholdet er bare kortvarig, siden kalsium raskt blir pumpet tilbake til sitt opprinnelige reservoir. Proteinet calmodulin er nødvendig for mange responser som induseres av kalsium. Calmodulin består av 148 aminosyrer og har bindingsseter for fire kalsiumioner. Kalsium-calmodulin komplekset påvirker andre enzymer som bl.a. protein kinaserr som kobler fosfat til serin eller threonin. Kinesiner er en gruppe proteiner i gruppen mikrotubuli motorproteiner som kan samvirke med calmodulin i en kalsiumavhengig reaksjon. Kalsium trengs for å danne sekretoriske vesikler som kan sammensmelte med plasmamembranen via eksocytose. Utskillelse av karbohydratslim fra rothetta avhenger av kalsium. Det samme gjelder utskillesle av kallose. Produksjonen av a- amylase ved spiring av korn aktiveres av kalsium og gibberellin. Studier av konsentrasjonen av kalsium i cellene kan gjøres med det kalsiumfølsomme luminiscerende proteinet aequorin isolert fra en manet. Tobakksplanter har blitt transformert med et gen for apoproteinet til aequorin under kontroll av 35S promoteren fra blomkål mosaikkvirus. Med et luminometer ble det mulig å måle når kalsiuminnholdet i cellene endret seg. Dette skjedde bl.a. ved flere stresstilstander som lav temperatur og ved soppangrep. Kalsium kan ikke flyttes fra eldre til yngre deler av planten via floemet. Kalsiummangel viser seg først på de yngste delene av planten hvor skuddmeristemene etterhvert vil dø.