Zink (Zn)

Zink wird von Pflanzen als freies Zn²⁺-Kation oder an Chelatoren gebunden, bei hohen pH-Werten auch als ZnOH⁺-Ion aufgenommen.

Dieses Metall ist Bestandteil oder Co-Faktor sehr vieler Enzyme in wichtigen Stoffwechselprozessen. Zum Beispiel schützt die schon bei Kupfer erwähnte Kupfer-Zink-Superoxiddismutase (Cu-Zn-SOD) die Membranen der Zelle vor Schädigung durch freie Sauerstoffradikale. Die ebenfalls zinkhaltige Carboanhydrase (CA) im Zellplasma und in den Chloroplasten reguliert die Reaktion von CO₂ und Wasser zu Kohlensäure. Dieses Enzym hat somit eine Pufferwirkung, außerdem bewirkt es eine Erhöhung der CO₂-Konzentration in den Chloroplasten. Dadurch wird die CO₂-Fixierungsrate durch das Enzym Rubisco bei der lichtunabhängigen Reaktion der Photosynthese erhöht. Wasserpflanzen, die Hydrogencarbonat-Ionen (HCO₃^-) als Kohlenstoffquelle nutzen können, wandeln mit Hilfe der Carboanhydrase Hydrogencarbonat in Kohlendioxid um, das daraufhin im Calvin-Zyklus fixiert wird.

Zink ist entscheidend für die Stabilisierung der Ribosomen und damit für die Bildung von Proteinen. Als Bestandteil der RNA- und DNA-Polymerasen ist es auch wichtig für die Vervielfältigung der RNA- und DNA-Moleküle und damit letztendlich für die Zellteilung und die Protein-Synthese.

Die zinkhaltige Alkohol-Dehydrogenase (ADH) ist für Wasserpflanzen, die in der Natur oft unter sauerstoffarmen Bedingungen leben, wichtig für die Entgiftung. Neben der effizienten Energiegewinnung aus Glucose durch Atmung unter Beteiligung von Sauerstoff können solche Pflanzen bei Sauerstoffmangel auch Energie durch alkoholische Gärung gewinnen. Die Alkohol-Dehydrogenase wandelt das dabei entstehende Ethanol in Acetaldehyd um (und umgekehrt).

Verschiedene wichtige Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels werden durch Zink-Ionen aktiviert. Der Energieüberträger ATP wird mit Hilfe des Zink-abhängigen Enzyms Hexokinase gebildet. Zink spielt eine Rolle bei der Bildung des Wuchsstoffes Beta-Indolessigsäure, die zu den Auxinen zählt. Ist diese im Mangel, kommt es bei der Pflanze zu Kleinblättrigkeit und verkürzten Internodien.

Die Zink-Aufnahme ist stark temperaturabhängig, so sind Zink-Mangelerscheinungen bei jungen Maispflanzen in kalten Frühjahren bekannt. Bei Landpflanzen können hohe Zink-Konzentrationen im Boden zu Eisenmangel führen, da das Zink dann die Reduktion von Fe³⁺ zu Fe²⁺ an den Wurzeln beeinträchtigt.

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