Asimilácia živín predstavuje enzymatickú transformáciu anorganických atómov, iónov a molekúl na organické radikály a ich zabudovanie do štruktúry organických zlúčenín. Zložitý proces premeny atómov a iónov je integrálnou súčasťou príjmu živín, t.j. ich akumulácie a utilizácie v cytoplazme vo forme organických neutrálnych látok. Je pozoruhodné, že asimilácii podliehajú prevažne prvky, ktoré vo svojej podstate sú pre organizmus v koncentráciách presahujúcich fyziologické limity toxické. Organizmus sa bráni proti toxicite tým, že ich utilizuje vo forme organických produktov. Asimilácii podliehajú predovšetkým C, N, P a S, ktoré sú prijímané vo forme oxidu uhličitého, amoniaku, síranu (sulfátu) a iónov kys. trihydrogénfosforečnej.
Makro živiny, okrem uhlíka (ako molekula), sú prijímané bunkami koreňov a nadzemnými orgánmi v iónovej forme, kde podliehajú nasledovnej enzymatickej premene:
Chemická forma živín: Produkty enzymatickej transformácie:
a/uhlík(ako CO2,HCO3–) : C-COOH, C–COH
b/dusík (NH4+) : C–NH2 a CO–NH2
c/fosfor(H2PO4–,HPO42-): C–P–O–P–O-, CH2–O–H2PO3
d/síra (SO42-) : C–SH, C–SH2, C–S-S-C
Uhlík vo forme oxidu uhličitého alebo HCO3– v procese fotosyntézy podlieha asimilácii za vzniku primárneho fotosyntetického produktu, ktorým je kyselina 1,3-bis-fosfoglycerová (C3 typy) a kyselina oxal-octová (C4 typy rastlín). Anióny kyseliny trihydrogénfosforečnej prostredníctvom esterovej alebo anhydridovej väzby sú zabudované (zvyšok – H2PO3–) do organických zlúčenín. Amoniak je asimilovaný vo forme aminokyselín a amidov. Primárnymi produktmi asimilácie amoniaku sú kys. glutámová a glutamín. Naproti tomu dusičnan je neutrálny, jeho akumulácia v cytoplazme nevyvoláva toxicitu. Je mimoriadne vodomilný a s molekulou vody vytvára jednotnú, nedeliteľnú fyzikálnu štruktúru, preto ju organizmus identifikuje ako vodu. V dôsledku uvedeného dochádza ku nadmernej akumulácii dusičnanov v rastlinách. Medzi primárne produkty fosforylácie patrí kyselina 1,3-bis-fosfoglycerová, ADP a ATP. Síra je asimilovaná ako SO42- za vzniku primárneho produktu cysteínu a následne vzniká cystín, metionín, glutation a Acetyl-S-COA.
Naproti tomu mikroelementy nepodliehajú asimilácii, pritom v nezmenenej chemickej forme (ako ióny a atómy) sú viazané kovalentnou alebo koordinačnou väzbou na organické molekuly najmä katalytické bielkoviny. Mikroelementy vytvárajú s organickými zlúčeninami pomerne stabilné väzby, sú ich integrálnou súčasťou a zároveň plnia významnú katalytickú funkciu, preto pre živé organizmy sú esenciálne. Pritom organominerálne komplexy s mikroprvkami v procese evolúcie nadobudli unikátne a nezastupiteľné biologické funkcie, ktoré sú zrovnateľné s kofaktormi enzymatických reakcií. Asimilácia vo svojej podstate predstavuje molekulárny mechanizmus eliminácie toxicity chemických prvkov.
Autor: prof. Ing. Ivan Michalík, DrSc., Nitra
