Lo zolfo è un importante micronutriente, giacché è incorporato di alcuni aminoacidi, tra cui la metionina, la cisteina e l'omocisteina. La presenza di zolfo in questi particolari aminoacidi lo rende, automaticamente, parte integrante di numerose proteine.
L'atomo di zolfo può avere numerosi stati di ossidazione e, di conseguenza, far parte di numerose molecole. Nel terreno lo zolfo è presente sotto forma di ione solfato (SO4--) e come tale viene assorbito dalle radici.
Assorbimento radicale dello zolfo
L'assorbimento dello zolfo avviene a livello delle radici, mediante un cotrasporto attivo secondario oppure, sebbene in misura minore, sotto forma di diossido di zolfo a livello della foglia. Le proteine trasportatrici dello zolfo operano un trasporto con rapporto stechiometrico di 3 protoni per ogni ione solfato tradotto nelle cellule radicali. Le proteine trasportatrici esistono in differenti isoforme che si differenziano per la velocità di trasferimento dello ione solfato all'interno della cellula radicale. L'affinità del trasportatore nei confronti del ligando serve per operare un trasporto "costante" anche nei casi di carenza o abbondanza dello ione nel terreno.
Assimilazione sotto forma ridotta dello zolfo
All'interno della cellula vegetale, lo zolfo è ridotto in ione solfuro (S--) mediante una serie di reazioni che coinvolgono l'ATP e l'enzima ATP solforilasi. Nella prima reazione il solfato reagisce con una molecola di ATP:
SO4-- + ATP → APS + PPi;
Si forma una molecola di adenosina-5-fosfosolfato (APS) che, successivamente reagisce con un'altra molecola di ATP:
APS + ATP → PAPS + ADP
In questa razione si forma 3-fosfoadenosina-5'-fosfosolfato. Da questa molecola, per riduzione, si ottiene lo ione solfito (SO3--). Il seguente destino dello ione solfito non è chiaro ma, sperimentalmente, sembra che l'intermedio prodotto reagisca con l'O-acetilcisteina per la biosintesi dell'aminoacido cisteina e di uno ione acetato. Nonostante l'esatta via metabolica non sia stata pienamente caratterizzata, sembra che la riduzione dello ione solfuro sia un evento dispendioso, giacché necessita di 14 molecole di ATP per l'incorporazione dell'elemento nella molecola di cisteina.
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