پروتئین‌ها مهم‌ترین ترکیبات حیاتی برای سلول‌های گیاهی، هستند. پروتئین‌ها، ملکول‌های سنگین و بلندی هستند که از اتصال اسیدهای‌آمینه به یکدیگر و تشکیل زنجیره‌های پپتیدی ساخته شده‌اند. اسیدآمینه واحد ضروری در تشکیل پروتئین می‌باشد. در پروسه تولید پروتئین در گیاه، حدود 20 نوع اسیدآمینه و 2 آمید دخالت دارند.
گیاهان اسیدهای‌آمینه را از عناصر اولیه کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن سنتز می‌کنند و با استفاده از فتوسنتز و تشکیل هیدرات‌های کربن و ترکیب آن، با نیتروژن منجر به ساخته شدن اسیدآمینه‌ها از طریق مسیرهای متابولیکی جانبی می‌شوند.
اسیدهای‌آمینه از یک کربن نامتقارن به نام کربن آلفا α تشکیل شده است که با 4 گروه مختلف کربوکسیل (COOH)، اتم هیدروژن (H)، گروه آمین بازی (NH2) و یک زنجیره غیرجانبی گروه (R) پیوند برقرار می‌کند. زنجیره غیرجانبی چندین اتم کربن دارد و آنها را به ترتیبی که از کربن آلفا فاصله می‌گیرند β ،γ،δ می‌نامند.
طبقه‌بندی اسیدهای‌آمینه
اسیدهای‌آمینه بر اساس محل قرار گرفتن گروه‌های عامل کربوکسیل و آمین، نوع ساختمان، ضروری بودن و همچنین میزان قطبیت طبقه‌بندی می‌شوند.
1: محل قرار گرفتن گروه‌های عامل کربوکسیل و آمین
- اسیدهای‌آمینه نوع آلفا(α) که درساختمان پروتئین‌ها قرار دارند.
- اسیدهای‌آمینه نوع بتا، گاما و دلتا که واسطه‌های شیمیایی محسوب می‌شوند و در ساختمان پروتیئن‌ها وجود ندارند.
2- ساختمان اسیدهای‌آمینه
- منوآمین منوکربوکسیل- مانند گلایسین
- دی‌اسید منوآمین (دی اسیدی)- مانند گلوتامیک اسید
- دی‌اسید منوآمین (دی بازی)- مانند آرژنین
- گوگرددار- مانند سیستئین
- حلقوی- مانند فنیل آلانین
- آمیدی- مانند گلوتامین
- ایمینو اسید- مانند پرولین
3- ضروری بودن
اسیدهای‌آمینه به دو دسته ضروری و غیرضروری تقسیم‌بندی می‌شوند. اسیدهای‌آمینه ضروری به آن دسته از اسیدهای‌آمینه گفته می‌شود که گیاه قادر به سنتز آنها نبوده و باید در اختیار گیاه قرار گیرد و اسیدآمینه‌های غیر ضروری توسط گیاه سنتز می‌شوند.
4- قطبیت
- گروه R غیر قطبی: این اسیدآمینه‌ها به علت نداشتن گروه‌های باردار یا قطبی بسیار آب‌گریز هستند. آلانین، والین، لوسین، ایزولوسین، فنیل آلانین و تریپتوفان در این گروه قرار می‌گیرند.
- گروه R قطبی، بدون بار: همانند گلیسین، تیروزین و سیستئین
- گروه R قطبی و بار منفی: در این گروه دو اسید آمینه اسید گلوتامیک و اسید آسپارتیک قرار دارند. زنجیره کناری این دو اسیدآمینه به عامل کربوکسیل (COOH) ختم می‌شود. گروه R بسیار قطبی و قابل یونی شدن است، به‌طوری که در pH فیزیولوژیک، با از دست دادن پروتون، به آنیون کربوکسیل تبدیل می‌گردد. در این حالت، اسید آمینه به ترتیب اسیدگلوتامیک و اسید آسپارتیک نامیده می‌شوند.
- گروه R قطبی و بار مثبت: که اسید آمینه لیزین ، آرژینین و هیستیدین در این گروه قرار دارند. زنجیره کناری آنها دارای گروه آمین است که در PH خنثی دارای بار خالص مثبت است. وجود این اسیدهای‌آمینه در زنجیره پروتئینی تعداد بارهای مثبت روی مولکول را افزایش داده و پروتئین خاصیت قلیایی از خود نشان می‌دهد.
مزایا و کاربرد استفاده از اسید آمینه در عملکرد گیاهان:
- متعادل سازی میکروفلورای در خاک و بهبود کیفیت و ساختار خاک (متیونین باعث افزایش استحکام دیواره‌ی سلولی میکروفلورای در خاک می‌شود)
- دارای خاصیت کلات کنندگی
- عملکرد سریع تغذیه‌ای و تامین نیتروژن گیاه
- افزایش سبزینگی، تولید کلرفیل، تشکیل اندام‌های گیاهی و ایجاد تعادل و موازنه در رشد گیاه
- سنتز پروتئین و هورمون‌های گیاهی
- تنظیم فعالیت روزنه‌های هوایی، افزایش مقاومت گیاه در برابر استرس و تقویت سیستم ایمنی گیاه
- القاء فرآیند گرده‌افشانی
- افزایش کمی و کیفی محصول
- افزایش سرعت رسیدگی محصول، ماندگاری محصولات پس از برداشت
زمان مناسب مصرف کود حاوی اسیدآمینه
بهترین راه جذب اسیدهای‌آمینه از طریق حفره و روزنه‌های موجود در سطح برگ گیاهان است. پس از جذب توسط روزنه‌ها، جذب از طریق غشاء سلولی به داخل گیاه به میزان کمتری صورت می‌گیرد و پس از چند ساعت از جذب توسط غشاء، به قسمت‌های در حال رشد و مریستم‌های گیاه منتقل می‌شود. در شرایطی که هوا ابری، وزش باد و بارندگی وجود دارد از محلول‌پاشی باید خودداری کرد. زمان موردنیاز برای جذب کودهای حاوی اسیدآمینه توسط گیاه، حدود 8 ساعت پس از کاربرد آن است، در نتیجه مناسب‌ترین زمان جهت محلول‌پاشی، پیش از طلوع و یا پس از غروب خورشید است.
انواع اسیدهای آمینه و کارایی آنها:
| اسید آمینه ضروری | ||
| هیستیدین | – | افزایش عملکرد و رشد زودرس محصول، افزایش عملکرد فسفر در داخل گیاه |
| ایزولوسین | Lle | افزایش و رشد سیستم ساقه، مقاومت به شوری در گیاه |
| لوسین | Leu | مقاومت به شوری، جوانه‌زنی دانه‌های گرده |
| لیزین | Lys | افزایش سیستم ساقه، تنظیم باز شدن روزنه‌ها و حفره‌های برگ برای جذب |
| هیدروکسی لیزین | Hyl | افزایش عملکرد، رشد زود هنگام محصول |
| متیونین | Met | پیش‌ساز هورمون اتیلن و تسریع در رسیدن میوه، تنظیم باز شدن روزنه‌های برگ، فعال شدن ریشه |
| فنیل آلانین | Phe | بهبود سلول‌های گیاهی، گرده افشانی گیاهان و لقاح آنها |
| تریونین | The | افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماری‌ها |
| تریپتوفان | Try | کمک به تشکیل اکسین‌های فعال IAA |
| والانین | Val | افزایش سرعت رشد و تشکیل ریشه، جوانه‌زنی بذرها |
| اسیدآمینه غیر ضروری | ||
| آلانین | Ala | تشکیل کلروفیل، افزایش سرعت رشد گیاه |
| آرژینین | Arg | افزایش تحمل در شرایط سخت (گرما، سرما، خشکسالی و تنش شوری)، تشکیل کلروفیل، افزایش تشکیل ریشه، تقسیم سلولی |
| آسپارتیک اسید | Asp | افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماری‌ها، جوانه‌زنی و سوخت‌وساز |
| سیستئین | Cys | افزایش فرآیندهای حیاتی و تنظیم آنها در گیاهان، افزایش مقاومت در برابر بیماری، نقش در ساختار آنزیم نیتروژناز (تثبیت بیولوژیک ازت) |
| گلوتامیک اسید | Glu | جوانه زنی بذر، افزایش رشد و عمکلرد ساقه، عامل ضروری درسنتز کلروفیل |
| گلایسین | Gly | فعال سازی و افزایش کارآیی سنتز فتوسنتز، افزایش کارآیی کلروفیل، رشد رویشی، باروری و گرده‌افشانی |
| پرولین | Pro | افزایش تحمل به شرایط سخت (گرما، سرمازدگی، خشکسالی و تنش شوری)، فعال‌سازی جوانه‌زنی دانه گرده، تنظیم پتانسیل اسمزی، حفظ خواص کلوئیدی پروتوپلاسم سلولی و حذف اثر منفی رادیکال‌های آزاد |
| هیدروکسی پرولین | Hyp | افزایش تحمل به شرایط سخت (گرما، سرمازدگی، خشکسالی و تنش شوری) |
| سرین | Ser | افزایش تحمل گیاه در برابر بیماری‌ها، فعال شدن کلروفیل و تعادل هورمونی داخل گیاه |
| تیروزین | Tyr | افزایش مقاومت گیاهان در برابر بیماری‌ها |