МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет

1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет
имени Н.Г. Чернышевского»
Балашовский институт (филиал)
УТВЕРЖДАЮ:
Директор БИ СГУ
доцент А.В.Шатилова
_________________________
"12"___11____2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Физиология растений
Направление подготовки
05.03.06 Экология и природопользование
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
заочная
Балашов 2014
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели освоения дисциплины ..................................................................................................3
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата ........................................................3
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины ....3
4. Структура и содержание дисциплины ................................................................................4
Объем дисциплины............................................................................................................4
Структура дисциплины .....................................................................................................4
Содержание дисциплины ..................................................................................................5
5. Образовательные технологии, применяемые при освоении дисциплины ..................8
Информационные технологии, используемые при осуществлении образовательного
процесса по дисциплине ...................................................................................................8
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины ...................................................................................................9
Самостоятельная работа студентов по дисциплине .......................................................9
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины .................................................................9
7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС…………………………………...19
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины .........................17
Литература по курсу........................................................................................................17
Основная литература .......................................................................................................17
Дополнительная литература ...........................................................................................17
Интернет-ресурсы ............................................................................................................18
Программное обеспечение..............................................................................................18
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины ....................................................20
3
1. Цели освоения дисциплины
Целью
освоения
дисциплины
является
формирование
систематизированных знаний в области физиологии растений.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина входит в дисциплины по выбору математического и
естественнонаучного цикла учебного плана (Б2.ДВ2). К исходным знаниям,
необходимым для изучения дисциплины «Физиология растений», относятся
знания в области основ ботаники, химии, экологии растений, почвоведения.
Дисциплина является основой для изучения таких областей знаний, как
биогеография, методы экологических исследований.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие
следующих компетенций:
 иметь базовые знания в области информатики и современных
геоинформационных технологий, владеть навыками использования
программных средств и работы в компьютерных сетях, умением
создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеть
ГИС-технологиями; уметь работать с информацией из различных
источников для решения профессиональных и социальных задач
(ОК-6);
 обладать базовыми знаниями в фундаментальных разделов физики,
химии и биологии в объёме, необходимом для освоения физических,
химических
и
биологических
основ
в
экологии
и
природопользовании; владеть методами химического анализа, а
также методами отбора и анализа геологических и биологических
проб; иметь навыки идентификации и описания биологического
разнообразия, его оценки современными методами количественной
обработки информации (ПК-2);
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- основные процессы растительного организма: фотосинтез, дыхание,
водный режим и др.
-механизмы адаптации растений к меняющимся условиям среды;
уметь:
- применять на практике теоретические знания по физиологии
растений;
- организовывать опытную работу в образовательных учреждениях;
владеть:
4
- основными физиологическими методами анализа и оценки состояния
живых систем.
4. Структура и содержание дисциплины
Объем дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет по очно-заочной форме
обучения 3 зачетные единицы 108 часов из них аудиторных 34 часа (10 часов
лекции, 24 часа практических занятий), 74 часов самостоятельной работы,
зачет в 8 семестре.
Структура дисциплины
1
1
2
Введение
3
5
2
Организация
растительной клетки
3
4
5
8
6
5
15
Водный режим растений
6
4
Фотосинтез
5
Практиче./из
них
в
интеракт.фор
ме
Самостоятел
ьная работа
Лекции
Всего часов
Неделя семестра
Семестр
Раздел
№ дисциплины
п/п
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
студентов и трудоемкость
(в часах)
7
-
8
6
2
2/2
10
12
-
2
10
6
19
2
2/2
10
Дыхание растений
6
10
-
2
10
6
Минеральное питание
6
14
-
2
10
7
Рост и развитие растений
6
10
2
-
10
8
Интеграция
физиологических
процессов в растении
6
12
-
2
10
Формы
текущего
контроля
успеваемости
(по
неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
9
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
Отчет
практ.работе,
тест
по
по
по
по
по
по
по
по
5
9
Механизмы защиты и 6
устойчивости растений
Промежуточная
аттестация
Всего
10
-
-
10
108
6
12/8
86
6
Отчет
по
практ.работе,
тест
зачет
в
6
семестре
Содержание дисциплины
Физиология растительной клетки, с элементами теории систем и
основ термодинамики Свойства живой материи. Превращения формы,
вещества, энергии и информации в клетке. Термодинамические принципы
организации растительного организма.
Физиология растительной клетки. Основные части и свойства
клетки. Современное представление об организации мембран, их функции,
роль в процессе переноса вещества и трансформации энергии.
Проницаемость клетки для воды и различных веществ. Ядро, его химический
состав, строение и роль в передаче генетической информации и регуляции
обмена веществ. Химический состав, структура и функции других органелл
клетки. Клеточная стенка, ее состав, структура и функциональное значение.
Водный режим растений. Роль воды в жизни растений и ее физикохимические свойства. Содержание воды в растении. Форма воды и ее
состояние в растительной клетке. Силы, связывающие воду в клетке,
соотношение свободной и связанной воды и ее варьирование под влияние
различных внешних и внутренних факторов. Клетка как осмотическая
система. Почвенная влага, ее типы и степень доступности для растений.
Коэффициент завядания и "мертвый запас" воды в почве. Поглощение воды
растениями. Корневая система как орган поглощения воды. Методы изучения
корневых систем. Поглощающая поверхность корней. Корневое давление,
"плач", гуттация, механизм корневого давления. Путь воды в системе
«почва-растение-атмосфера». Присасывающая сила транспирации. Теория
сцепления. Испарение воды растениями. Транспирация и ее значение в жизни
растений. Закон Стефана. Зависимость транспирации от внешних условий, ее
суточный и сезонный ход. Устьичная регуляция транспирации, типы и
механизм устьичных движений. Водный режим растений. Методы и единицы
измерения транспирации. Физиологические основы орошаемого земледелия.
Гидротермический коэффициент. Методы установления потребности
растений в воде.
Минеральное питание растений. История изучения почвенного
питания растений. Работы иностранных и отечественных учёных.
Потребность растений в элементах питания и физиологическая роль
отдельных элементов. Поступление минеральных веществ в растение.
Антагонизм ионов и уравновешенные растворы. Особенности почвы как
субстрата, питающего растения. Корневые выделения, вторичное
использование (реутилизация) элементов. Микориза и ризосфера.
6
Макроэлементы (фосфор, сера, калий, натрий, кальций, магний).
Микроэлементы и их роль в обмене веществ и регуляции физиологических
процессов. Азотное питание растений. Источники азота для растений, их
особенности и превращения в корнях и других частях растения.
Превращения азотистых соединений при прорастании семян. Работы Д.Н.
Прянишникова. Биологическая фиксация азота, химизм процесса и его роль в
экономике природы и сельскохозяйственной практике. Пути повышения
содержания белка в зерне и других сельскохозяйственных продуктах.
Минеральные удобрения и урожайность. Физиологические основы
применения удобрений. Выращивание растений без почвы. Гидропоника,
аэропоника.
Дыхание растений. Дыхание и его значение в жизни растений.
История изучения дыхания, теории биологического окисления, работы
А.Н.Баха и В.И.Палладина. Ферменты дыхания. Дегидрогиназы, оксидазы,
другие ферменты, участвующие в дыхании. Электротранспортные цепи, их
компоненты. Пути использования энергии дыхания. Химизм дыхания.
Гликолиз. Цикл Кребса. Другие пути окисления углеводов. Окисление
других субстратов дыхания. Брожения, связь дыхания и брожения.
Дыхательный коэффициент и его зависимость от субстрата дыхания и
внешних условий. Методы определения интенсивности дыхания и его
зависимость от внешних условий. Дыхание различных растительных
объектов. Дыхание как важнейшее звено обмена веществ в клетке, его связь с
углеводным, жировым и белковым обменами и другими процессами синтеза
и распада веществ в растениях.
Фотосинтез. История открытия и изучения фотосинтеза и
современные направления его исследования. Работы К.А.Тимирязева.
Значение фотосинтеза в круговороте веществ и энергии на Земле. Лист как
орган фотосинтеза. Пластиды, их организация и функция. Классификация и
физико-химические свойства пигментов пластид. Фотосинтез как
фотохимический процесс. Первичные фотохимические процессы при
фотосинтезе. Поглощение и миграция энергии в фотосистемах.
Фотосинтетическое фосфорилирование. Химизм фотосинтеза. С-3 и С-4
циклы превращения углерода. Особенности метаболизма углерода
суккулентов (САМ-тип). Фотодыхание. Первичные продукты фотосинтеза их
разнообразие и варьирование состава в зависимости от минерального
питания, освещения и других условий. Распределение ассимилятов в
растении. Методы определения интенсивности фотосинтеза и ее зависимость
от внешних условий. Зависимость фотосинтеза от других внешних и
внутренних факторов. Фотосинтез как фактор урожайности. Теория
фотосинтетической продуктивности. Основные факторы фотосинтеза:
листовая поверхность, фотосинтетический потенциал, интенсивность и
чистая продуктивность фотосинтеза, Применение теории фотосинтетической
продуктивности в селекции и растениеводстве.
7
Превращение и транспорт органических веществ в растениях.
Углеводный, жировой и белковый обмены веществ. Понятие о реутилизации
минеральных и органических веществ и ее значение в жизни растений и
формировании урожая. Вещества конституционные и запасные. Основные
формы запасных веществ и их отложение в семенах и вегетативных органах
растений. Пути повышения качества урожая. Транспорт ассимилятов из
пластид в цитоплазму и их путь от ассимиляционной паренхиме к флоэме.
Симпласт, апопласт, свободное пространство листа. Механизм транспорта
ассимилятов по флоэме. Транспортные формы веществ. Трофическая,
электрофизиологическая,
гормональная
регуляции
транспорта
и
распределения ассимилятов в растении. Транспорт ионов в растении.
Рост и развитие растений. Понятие о росте и развитии растений, их
различия и единство. Рост растений. Методы учета роста. Типы роста. Фазы
роста клеток и их регуляция физиологически активными веществами.
Зависимость роста от внешних условий (свет, температура, влага, аэрация и
др.). Корреляция роста органов и частей растения. Полярность. Регенерация у
растений. Регуляторы роста растений, их химическая природа, локализация и
передвижение в растениях, механизм действия. Ауксины, гиббереллины,
цитокинины, этилен и абсцизовая кислота. Практическое применение
природных регуляторов роста. Синтетические регуляторы роста различного
назначения (реторданты, дефолианты и др.) и их использование в сельском
хозяйстве. Вегетативное размножение растений черенками, отводками и др.
Культура клеток, тканей, органов и ее использование в биотехнологии,
селекции и для познания закономерностей роста и развития. Жизненный
цикл растений. Растения моно- и поликарпические. Периоды онтогенеза.
Фазы развития растений и этапы органогенеза Покой растений, его виды и
способы прерывания у растений. Покой семян, методы стратификации.
Краткая история изучения развития растений. Термопериодизм у растений.
Теория стадийного развития и ее критика. Фотопериодизм растений.
Гормональная теория развития М.Х. Чайлахяна. Теория циклического
старения и омоложения Н.П.Кренке. Использование теории развития
растений в практике.
Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней
среды. Засухоустойчивость и ксерофитизм. Действие засухи на растения.
Особенности засухоустойчивых растений. Типы ксерофитов их физиологибиохимические и анатомо-морфологические особенности. Жаростойкость
растений. Повреждения растений от высоких температур. Пути повышения
жаро- и засухоустойчивости растений. Действие на растения отрицательных
температур, причины гибели и повреждения растений от мороза.
Морозоустойчивость и ритм развития растений. Закаливание озимых.
Подготовка к зимовке у древесных растений. Холодоустойчивость растений.
Действие
низких
положительных
температур,
пути
повышения
холодоустойчивости. Другие причины страдания растений при перезимовке
(выпревание, вымокание, ледяная корка, зимняя засуха).Солеустойчивость
8
растений. Механизмы действия высоких концентраций солей на растения.
Типы засоления. Типы галофитов и особенности солеустойчивых форм
культурных растений. Физиологические основы иммунитета растений.
Взаимодействие растений и паразита. Реакция сверхчувствительности.
Анатомо-морфологические и физиолого-биохимические признаки растений,
способствующие устойчивости к болезням. Роль окислительных систем в
устойчивости. Значение веществ вторичного метаболизма.
5. Образовательные технологии, применяемые при освоении
дисциплины
Преподавание курса «Физиология растений» основано на проведении
традиционных объяснительно – иллюстративных лекций и практических
занятий с широким использованием натуральных образцов растений,
учебных таблиц, микропрепаратов, гербариев.
В процессе изучения курса применяются следующие активные методы
обучения:
- интерактивные лекции в компьютерном классе;
- проблемные лекции по темам «Водный обмен растений»,
«Фотосинтез», «Дыхание растений»
- работа в группах сменного состава на практических занятиях.
В преподавании дисциплины могут быть использованы следующие
адаптивные технологии: интернет-технологии и дистанционное обучение –
для обучающихся с нарушениями опорно-двигательного аппарата;
разноуровневое и дифференцированное обучение – для слабовидящих
обучающихся; ИКТ – технологии, использование ассистивных устройств –
для слабослышащих студентов. Универсальные технологии тьюторского
сопровождения; инклюзивного и адаптивного обучения; определения
образовательного
маршрута,
технология
обособленного
контроля
самостоятельной работы студентов используются для обучения инвалидов и
лиц с ОВЗ. Подбор и разработка учебных материалов предоставлять в
различных формах: для обучающихся с нарушениями слуха информацию
представлять визуально, с нарушением зрения – аудиально. Общение
преподавателей с обучающимися осуществлять с помощью дистанционных
технологий (сети Интернет, электронной почты, социальных сетей). Выбор
мест прохождения практик осуществляется с учетом с ограниченных
возможностей здоровья обучающихся
Информационные технологии, используемые при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине
- использование информационных ресурсов, доступных в информационнотелекоммуникационной сети Интернет;
- создание электронных документов по изучаемым темам.
9
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля
успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины
Самостоятельная работа студентов по дисциплине
Самостоятельная работа по физиологии растений ориентирована на
решение следующих задач: овладение новым учебным материалом;
формирование
навыков
самостоятельного
умственного
труда
и
профессиональных умений; закрепление, углубление и систематизация
знаний. Преподаватель контролирует и оценивает выполнение домашних
заданий, результатов тестирования, отчетов о выполнении практических
работ, выполнение рефератов.
Темы для рефератов
1. Этапы онтогенеза высших растений
2. Физиология размножения растений
3. Физиология стресса
4. Механизмы морфогенеза
5. Детерминация пола
6. Развитие семян и плодов
7. Солеустойчивость растений
8. Засухоустойчивость растений
9. Радиоустойчивость
10.Устойчивость растений к инфекционным заболеваниям
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Вопросы для проведения текущего контроля
1. Физиология растительной клетки. Каковы структурные особенности
растительной клетки? В чем различия между клетками животных и растений?
Охарактеризуйте главные компоненты, входящие в состав клеточной
оболочки, их химическую структуру, характер связей, возникающих между
ними. Как образуется клеточная оболочка? Каковы ее основные функции?
Объясните, что такое эластическая и пластическая растяжимость.
Охарактеризуйте ультраструктуру и функции мембранных и немембранных
органелл клетки Каким образом ферменты ускоряют химические реакции?
От чего зависит скорость и направленность ферментативных реакций?
Каковы пути регуляции биосинтеза белков ферментов? Дайте определения
понятиям диффузия и осмос. Чем определяется направление диффузии? Что
такое химический потенциал? От чего зависит поступление воды в клетку?
Что такое водный потенциал клетки? Каковы его составляющие? В каком
состоянии клетки водный потенциал равен: а) осмотическому потенциалу; б)
нулю? Что является движущей силой пассивного транспорта ионов? Каковы
10
причины возникновения электрического трансмембранного потенциала?
Может ли только пассивный транспорт объяснить избирательное накопление
ионов? Объясните. Охарактеризуйте этапы поступления ионов в клетку. Их
значение.
2. Водный режим растений. Какие особенности структуры молекул
воды определяют ее физические и химические свойства? Почему устьица
считаются одним из замечательных приспособлений зеленого растения,
выработанных в процессе эволюции? Каково соотношение количества воды,
испаряемой через устьица и со свободной водной поверхности той же
площади? Чем это объясняется? Какие типы движения устьиц вы знаете?
Каков их механизм? Какие выводы важно сделать об изменении
интенсивности транспирации в различных условиях среды, исходя из
формулы Дальтона? Почему: а) ветер усиливает транспирацию; б)
опушённость листьев уменьшает транспирацию? Охарактеризуйте основные
силы, вызывающие поступление воды в клетки корня. Является ли
транспирация абсолютно необходимой для поступления воды? Как клетки
корня получают воду, если транспирация минимальна? Как и почему влияют
на поступление воды в клетки корня свойства почвы? Какие силы
препятствуют поступлению воды из почвы? Объясните следующие термины:
полевая влагоемкость, влажность завядания, мертвый запас. Почему
вносимые удобрения при засухе могут нанести вред? Опишите путь воды от
корня через ткани стебля, листа до ее потери в атмосфере. Как изменяется
при этом водный потенциал? Объясните значение для осуществления
водного тока воды в растениях таких явлений, как осмотические силы,
градиент водного потенциала, когезия и адгезия молекул воды. Когда
возникает водный дефицит в растении и к каким первоначальным и
последующим последствиям он приводит? Что такое ксерофиты? Какие
физиологические признаки характерны для таких групп ксерофитов, как
гемиксерофиты, эвксерофиты, пойкилоксерофиты?
Виды и сорта
культурных растений обладают разной устойчивостью к засухе. Какими
физиологическими признаками это определяется? Что должно учитываться
при селекции сортов, устойчивых к засухе? Какие физиологические методы
можно рекомендовать для определения нуждаемости растений в поливе?
Почему лучшие результаты дает определение водного потенциала по
сравнению с определением осмотического потенциала?
3. Минеральное питание растений. Какие основные признаки
определяют необходимость данного элемента для жизни растения? Как это
можно установить? Какие основные функции выполняют питательные
элементы? Какая особенность фосфора прежде всего определяет его
физиологическую роль? В состав каких необходимых соединений для жизни
растений входит сера? Каковы особенности физиологической роли
металлов? Приведите примеры влияния отдельных металлов на активность
ферментов. Назовите физиологические процессы, которые связаны с
присутствием К+. В чем специфическая роль Са+2 для зеленых растений?
11
Почему при недостатке Mg+2 нарушается процесс фотосинтеза? Каким
образом железо и медь участвуют в процессах фотосинтеза и дыхания?
Недостаток железа вызывает хлороз молодых листьев, а недостаток азота —
старых. Объясните почему? Что такое антагонизм ионов? Как он
проявляется? Каковы его причины? Почему поступление солей через
корневую систему зависит от: а) присутствия кислорода; б) интенсивности
дыхания; в) света? Что такое свободное пространство корня (апопласт)? Где
оно локализовано? Что такое симпласт? Каковы пути и особенности
передвижения ионов от поверхности корня до сосудов ксилемы? Где
находятся пояски Каспари и как они влияют на передвижение ионов по
сосудам ксилемы? Что вызывает десорбцию ионов в сосудах ксилемы?
Каково соотношение процессов пассивного и активного поступления ионов
в клетки корневой системы в зависимости от возраста растений? Какова
физиологическая роль корневой системы? Какие существуют доказательства
этого? Какие организмы могут усваивать азот воздуха? Чем отличаются
симбиотические азотфиксирующие организмы? Почему клубеньки на
корнях бобовых растений имеют розоватую окраску? Имеет ли это
физиологическое значение? В чем оно? Каковы основные источники
азотного питания высших растений? Каковы специфические особенности
действия каждого из них на физиологическую деятельность растений? Какие
основные этапы круговорота азотистых веществ в растении? Что позволило
Д. Н. Прянишникову постулировать, что аммиак — это альфа и омега
азотистого обмена в растениях? Какие ферменты участвуют в
восстановлении
нитратов?
Почему
одни
из
них
называются
индуцибильными? Восстановление нитратов до аммиака ускоряется на свету.
С чем это связано? Какова роль бобовых растений в обеспечении урожая
последующих культур? Какие свойства почвы и растения необходимо
учитывать при внесении удобрений?
4. Дыхание растений Что такое дыхание и брожение? Каково значение
дыхания в жизни растений? Что такое окисление и восстановление?
Докажите, что дыхание — это окислительно-восстановительный процесс.
Какие основные пути дыхательного обмена? Чем определяется разнообразие
дыхательных путей? Какие основные особенности анаэробной фазы
гликолитического пути? Где она локализована? На каких этапах этого
процесса и за счет энергии каких реакций накапливается АТФ? Что является
конечным продуктом этой фазы? Где локализованы процессы, входящие в
аэробную фазу дыхания? На какие этапы она делится? Какие соединения,
выделяющиеся в цикле Кребса, поступают в дыхательную цепь? Какие
переносчики водорода и электронов входят в дыхательную цепь? Каков
источник энергии для функционирования дыхательной цепи? Почему
необходим кислород для ее функционирования? Как осуществляются
положения хемиосмотической теории Митчелла о преобразовании свободной
энергии окислительно-восстановительных реакций дыхательной цепи в
электрохимический градиент ионов водорода? Что такое окислительное
12
фосфорилирование? В чем сходство и различия окислительного и
фотосинтетического фосфорилирования? В каких формах энергия,
выделяющаяся в процессе дыхания, может быть использована растительным
организмом? Что представляет прямой и косвенный механизм синтеза АТФ?
Что такое АТФ-синтетаза? Где она расположена? Какое количество АТФ
образуется при распаде одной молекулы глюкозы: а) в анаэробную фазу
дыхания; б) в аэробную? Каковы основные особенности пентозофосфатного
пути? В чем его значение? Какие важные продукты образуются в результате
его функционирования? Какие факторы оказывают влияние на процесс
дыхания? Приведите примеры механизмов регуляции дыхательного обмена.
5. Фотосинтез (питание растений углеродом) Что такое гетеротрофный
и автотрофный тип питания? Какие источники энергии могут быть
использованы для построения органического вещества гетеротрофами и
автотрофами? Каковы особенности поступления С02 из атмосферы к
зеленым пластидам? Что способствует и что затрудняет этот процесс? В чем
сходство и различие химического состава, структуры и ультраструктуры
митохондрий и хлоропластов? Что обозначают термины: ламелы, тилакоиды,
граны, строма? Как мембранная организация хлоропластов связана с их
функциями? Как доказать, что существует цитоплазматическая пластидная
наследственность?
Объясните,
почему
хлоропласты
являются
полуавтономными органеллами. Что такое пигменты? Какова их
физиологическая роль? Какие химические компоненты входят в состав
хлорофилла? Что представляет собой хромофорная группа хлорофилла, в чем
ее особенности? С чем связана способность хлорофилла к обратимым
окислительно-восстановительным реакциям? Какие условия необходимы
для разных этапов образования хлорофилла? Всегда ли для образования
хлорофилла нужен свет? Что такое спектр поглощения и спектр действия?
Какое значение имеет для физиологов изучение этих показателей? В чем
значение работ К- А. Тимирязева? Какова физиологическая роль
каротиноидов, фикобилинов? Что такое хроматическая адаптация?
филогенетическая, онтогенетическая? Как закон Планка о размерах квантов
света в разных лучах спектра и закон Эйнштейна о фотоэффекте позволили
объяснить особенности поглощения света хлорофиллом? Почему в процессе
эволюции растение приобрело зеленый цвет? Кратко охарактеризуйте
основные этапы фотосинтеза. Какие существуют доказательства, что
фотосинтез включает световые и темновые реакции? Объясните, что такое
синглетный и триплетный уровень возбуждения. Как они различаются по
времени жизни и какое это имеет значение? Каковы пути дезактивации
хлорофилла? На какой энергетический уровень переходит молекула
хлорофилла при дезактивации? Что такое светособирающий комплекс
(ССК), из каких частей он состоит, где локализован, какие пигменты в него
входят? Каковы его функции и значение? В чем состоит эффект «усиления»
Эмерсона? Какой вывод следует из него? Каким символом обозначается
хлорофилл-ловушка фотосистемы I и фотосистемы II? Почему хлорофилл
13
ловушки должен поглощать более длинноволновые лучи по сравнению с
хлорофиллом ССК? Из какого соединения выделяется кислород в процессе
фотосинтеза? Какие эксперименты это доказали, что такое реакция Хилла?
Что восстанавливается и что окисляется в процессе фотосинтеза? В чем
сущность фотохимических реакций фотосинтеза? Чем отличается
циклический и нециклический поток электронов? циклическое и
нециклическое фосфорилирование? Каковы продукты этих реакций?
Передача электрона по цепи переносчиков от П700 приводит к
возникновению «дырки» в фотосистеме I. Как этот дефицит восполняется: а)
при циклическом потоке электронов; б) при нециклическом? Что определяет
расположение
отдельных
переносчиков
в
фотосинтетической
электронтранспортной цепи? Какие два типа переносчиков в ней участвуют?
Как осуществляется преобразование энергии, накопившейся на мембранах
хлоропластов, в энергию АТФ? Какие продукты световой фазы
используются для осуществления темновых реакций? В чем их роль? В каких
реакциях цикла Кальвина (Сз-путь) они используются? На какие основные
фазы можно разделить цикл Кальвина? Охарактеризуйте их. При каких
условиях фермент РДФ-карбоксилаза будет действовать как РДФоксигеназа? К какому результату это приведет? В растениях существует два
основных пути превращения углерода в процессе фотосинтеза: С3- и С4пути. С чем связано их название? Перечислите их основные различия
(акцепторы, промежуточные продукты, структурные отличия хлоропластов и
др.). Процессы присоединения СО2 к акцепторам осуществляются двумя
ферментами: РДФ-карбоксилазой и ФЕП-карбоксилазой. В чем их различие?
Где они локализованы? Назовите растения с С4 типом фотосинтеза. Почему
эти растения характеризуются большей продуктивностью, большей
устойчивостью к засухе? Что такое фотодыхание? Какие его основные
особенности? С какими структурами оно связано? Что характерно для
растений использующиех фотосинтез типа САМ? Какое количество
световой энергии надо затратить на восстановление 1 моля СОг до уровня
углеводов? Приведите примеры взаимного влияния внешних факторов на
интенсивность фотосинтеза. Что такое компенсационная точка, как она
меняется у светолюбивых и теневыносливых растений? От каких параметров
фотосинтетического процесса зависит продуктивность сельскохозяйственных
растений? Каковы пути увеличения КПД использования энергии света в
процессе фотосинтеза?
6. Превращение и транспорт органических веществ в растении По
каким тканям передвигаются минеральные питательные вещества? Что
определяет скорость и направление их передвижения? Образовавшиеся в
хлоропластах ассимиляты передвигаются по направлению к сосудам флоэмы.
Какие превращения претерпевают они на этом пути? Каков механизм этого
транспорта? В какой форме органические вещества передвигаются по
флоэме? Какие из элементов минерального питания влияют на транспорт
органических веществ по флоэме? Какие факторы оказывают влияние на
14
передвижение по флоэме и по ксилеме? Какой вывод можно из этого
сделать? Какое значение для транспорта питательных веществ имеет
взаимодействие «источник» — «запрос»? Какую роль в этом играют
фитогормоны? Какие существуют гипотезы, объясняющие механизм
флоэмного транспорта?
7. Рост и развитие растений. Что такое рост, развитие? Каковы
взаимоотношения этих двух процессов? Приведите примеры. Каковы
особенности структуры и физиологических процессов клетки, находящейся в
эмбриональной фазе? За счет чего происходит увеличение размера клетки в
эту фазу? Какие структурные и физиологические особенности клетки в фазе
растяжения? Что наиболее характерно для этой фазы? Какие особенности
роста клеточной оболочки в фазу растяжения? Какой гормон регулирует этот
процесс? В чем физиологическое значение двойного оплодотворения?
Какова роль фитогормонов: а) в эмбриогенезе; б) в процессе прорастания
семян? Какие силы вызывают поступление воды в семена? Что такое
матричный потенциал? Какие процессы обмена веществ происходят при
набухании семян? Как регулируется новообразование ферментов? Что такое
тотипотентность клеток? Чем она обусловлена? Каковы экспериментальные
доказательства тотипотентности клеток у растений?
Что такое
дифференциация клеток и тканей? Какого рода факторы могут вызвать
появление различий между клетками с одинаковым генотипом? Каковы
особенности культуры изолированных клеток и тканей? Какие теоретические
и практические возможности открывает этот метод? Как изменяются темпы
роста клеток органов, организма на протяжении их жизни, с чем это связано?
Какие внешние условия определяют темпы роста? Какова природа их
влияния? Что такое гидратура клеток или тканей? Что такое
фотоморфогенез? Свет какой длины волны вызывает основные
фотоморфологические изменения? В чем они состоят? В каких двух формах
существует пигмент фитохром? Как это доказать? Какие лучи спектра они
поглощают? Как происходит их взаимопревращение? Какая форма
фитохрома вызывает физиологический эффект? Какое значение имеет
гормональная система регуляции для многоклеточного организма? Что такое
фитогормоны? Какие существуют группы фитогормонов? Есть ли четкая
граница между гормонами, стимулирующими и ингибирующими рост?
Какова химическая природа фитогормонов? Какие фитогормоны имеют
сходные этапы в процессе их биосинтеза? Какое это имеет физиологическое
значение? В каких органах происходит биосинтез разных фитогормонов? их
накопление? Каковы особенности их транспорта? Перечислите наиболее
яркие проявления физиологического действия ауксинов, гиббереллинов,
цитокининов, а также абсцизовой кислоты, этилена. Почему в процессе
эволюции выработалась закономерность, согласно которой рост и
формирование каждого органа регулируются не одним гормоном, а их
соотношением? Приведите примеры, доказывающие это. Что такое
рецепторы гормонов, в чем их значение? Что такое компетентность клеток к
15
гормонам, чем она определяется? Назовите примеры, где фитогормоны могут
использоваться в практике. Действие гормонов, в частности ауксинов,
зависит от концентрации, при этом оптимальные концентрации различны для
разных органов. Покажите это на примерах таких явлений, как апикальное
доминирование, геотропические изгибы. Какова физиологическая роль
движений растений? Каковы основные положения гормональной теории
тропизмов (роль ауксинов, этилена, абсцизовой кислоты)? Можно ли считать
состояние покоя лишь приспособлением к неблагоприятным условиям
существования? В чем его значение? Что является наиболее характерным для
состояния покоя? Почему при черенковании следует учитывать возраст
материнского растения? Что такое календарный и общий возраст органа?
Как можно рассматривать процесс развития с генетической точки зрения?
Что регулирует экспрессию генов? Как это взаимосвязано с условиями
внешней среды? Что такое яровизация? Для каких растений необходимо
воздействие низких температур для перехода к этапу зрелости? Где
происходит яровизация? Что такое фотопериодизм? Какова критическая
длина дня или ночи для разных растений? Приведите примеры
короткодневных и длиннодневных растений.
8. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды
Какие общие закономерности проявляются у растений при воздействии
неблагоприятных внешних условий? В чем различие физиологического
действия на растения повышенных и пониженных температур, вызывающих
повреждение и даже гибель растений? Что такое процесс закаливания
растений? Все ли растения способны к закаливанию? Какие физиологические
изменения, происходящие в процессе закаливания, повышают устойчивость
растений к морозу? Почему?
Контрольные вопросы для зачета, 6 семестр.
1. Азот и его значение в жизни растений.
2. Активный транспорт ионов.
3. Внутренние и внешние факторы, определяющие переход растений от
вегетативного развития к генеративному.
4. Водная, песчаная и почвенная культуры, их применение в
физиологии растений.
5. Водный обмен растительных клеток. Формы воды в клетке.
Основные закономерности поглощения воды клеткой.
6. Гликолитический путь окисления: основные стадии, механизмы
регуляции.
7. Дифференцировка клеток и тканей: компетенция и детерминация.
8. Дыхание как центральное звено обмена веществ. Значение дыхания в
конструктивном метаболизме.
9. История становления физиологии растений как науки.
10. Каротиноиды. Химическое строение и функции.
11. Кинетика процессов поглощения ионов. Участие мембранных структур
клетки в поглощении и компартментации ионов.
16
12. Клеточные основы роста. Фазы роста клеток и их характеристики.
13. Компенсационная точка фотосинтеза и ее зависимость от особенностей
организма.
14. Корень как орган поглощения минеральных элементов и воды.
15. Корневая система как орган потребления воды. Корневое давление:
значение, механизм и методы определения.
16. Культура растений в условиях искусственного освещения.
17. Масштабы фотосинтетической деятельности растений в биосфере.
18. Метаболизм азота в растениях. Взаимодействие азотного и
углеродного потоков; роль первичных реакций фотосинтеза в усвоении
азота.
19. Метаболические взаимодействия клеточных органоидов.
20. Механизм поглощения ионов растениями.
21. Механизм регуляции ростовых процессов. Фитогормоны.
22. Механизмы морфогенеза растений.
23. Механизмы передвижения воды по растению.
24. Общие закономерности роста, типы роста у растений.
25. Окислительное
фосфорилирование.
Единство
элементарных
энергетических процессов в живой природе.
26. Основные положения хемиосмотической теории сопряжения
Митчелла. Трансформация энергии на сопрягающих мембранах.
27. Основные пути диссимиляции углеводов в растительной клетке.
28. Основные соединения магния в растении, их метаболизм и функции.
29. Основные соединения серы в растении, их метаболизм и функции.
30. Основные соединения фосфора в растении, их метаболизм и функции.
31. Особенности водного обмена различных групп растений (ксерофиты,
мезофиты, гидрофиты). Механизмы адаптации растений к дефициту
влаги.
32. Особенности структурно-функциональной организации растений в
связи с автотрофным типом питания.
33. Первичные процессы фотосинтеза. Электрон-транспортная цепь
фотосинтеза.
34. Пигментные системы фотосинтезирующих организмов. Хлорофиллы.
35. Поступление, метаболизм и функции калия в растениях.
36. Поступление, метаболизм и функции кальция в растениях.
37. Почва как источник минеральных элементов для растений.
38. Пути адаптации растений к гипо- и аноксии.
39. Пути окисления органических веществ в клетке. Унификация и
активация субстратов дыхания.
40. Развитие представлений о путях и механизмах окислительновосстановительных превращений в клетке. Каталитические системы
дыхания.
41. Растение как элемент системы ремедиации окружающей среды.
42. Реакция растений на водный дефицит.
17
43. Реакция растений на высокое содержание солей в почве.
44. Реакция растений на температуру. Закаливание растений.
45. Регуляция биосинтеза пигментов. Явление хроматической адаптации.
46. Ростовые и тургорные движения растений.
47. Современные тенденции развития физиологии растений на основе
достижений молекулярной генетики и биотехнологии.
48. Структурная организация фотосинтетического аппарата.
49. Темновая стадия фотосинтеза.
50. Теория фотосинтетической продуктивности.
51. Типы покоя и их значение для жизнедеятельности растений.
52. Транспирация, ее формы и физиологическое значение. Количественные
показатели.
53. Устойчивость
как
приспособление
растений
к
условиям
существования. Общие принципы адаптивных реакций растений на
экологический стресс.
54. Физиологические и биохимические основы устойчивости высших
растений к патогенным микроорганизмам и другим биотическим
факторам.
55. Фикобилины. Распространение, химическое строение, спектральные
свойства. Роль в фотосинтезе.
56. Формы воды в почве. Физиологическая засуха и ее причины.
57. Цикл Кребса. Механизмы регуляции цикла.
58. Цикл Хэтча-Слэка-Карпилова.
59. Эволюция фотосинтеза. Хемосинтез. Бактериальный фотосинтез.
60.Электрон-транспортная цепь митохондрий
7. . Данные для учета успеваемости студентов в БАРС
Не предусмотрено для 3-5 курсов
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Литература по курсу
Основная литература
1. Якушкина Н.И., Бахтенко Е.Ю. Физиология растений. -М.: ВЛАДОС,
2005. - 463 с.
2. Практические занятия по физиологии и биохимии растений /Е.В.
Дымина. Н.И. Баяндина: ISBN,2012. -136 с.
Дополнительная литература
1. Албертс Б.И и др. Молекулярная биология клетки. - М.: Мир, 1994. -Т.
1, 2, 3.
18
2. Беликов П. С, Дмитриева Г.А. Физиология растений. - М.: Изд-во
Российского ун-та дружбы народов, 1992.
3. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений. - М.: Мир, 1986.Т. 1,2.
4. Занина М.А. Физиология растений: уч.-метод пособие. - Балашов: Издво «Николаев», 2005.-64с.
5. Иванов В.Б. Клеточные основы роста растений. - М.: Наука, 1974.
6. Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф. Фотосинтез. Физиологоэкологические и биохимические аспекты. - М.: Изд-во МГУ, 1992.
7. Полевой В.В. Физиология растений. - М.: Высшая школа,1989.
8. Полевой В.В., Саламатова ТС. Физиология роста и развития растений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991.
9. Практикум по физиологии растений для студентов биологического
факультета / Сост. С.А. Степанов, В.В. Коробко. -Саратов: Изд-во
Сарат. ун-та, 2002. - 64с.
10. Практикум по физиологии растений. Под ред. В.Б.Плотникова. - М.:
«Академия», 2001.
Интернет-ресурсы
1. eLIBRARY.ru [Электронный ресурс]: научная электронная
библиотека. –URL:http://www.
elibrary.ru
2. ibooks.ru [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. -–
URL:http:// ibooks.ru
3. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]: электроннобиблиотечная система. -– URL:http://e. lanbook.ru
4. Электронная библиотека БИ СГУ [Электронный ресурс]. –
URL:http://www. bfsgu.ru/elbibl
Программное обеспечение
Программное обеспечение компьютеров: MS Offise или Open Office
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения лекций необходимы оснащенные мультимедийным
оборудованием аудитории. Для практических занятий необходимы
оптические приборы (микроскопы, лупы) и сопутствующее оборудование и
материалы (предметные и покровные стекла, химреактивы), таблицы на
бумажных и электронных носителях, постоянные и временные
микропрепараты.
Комплект научно-методической, научной и справочной литературы по
проблемам дисциплины, читальный зал с возможностью доступа к
современной справочной базе, доступ к сети Интернет.
Программа разработана в 2011 г. (одобрена на заседании кафедры
биологии и методики ее преподавания, протокол № 9 от 29.08.2011 г.).
19
Программа актуализирована в 2014 г., (одобрена на заседании кафедры
биологии и экологии, протокол №4 от 28.10.2014 г.)
Автор: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры
биологии и экологии Занина Марина Анатольевна.
Подписи:
Автор программы ____________________ к.с-х.н., доцент Занина М.А.
Зав. кафедрой БиЭ____________________к.б.н., доцент Золотухин А.И.
Декан факультета
естественно-научного и
педагогического
образования
__________________к.с-х.н., доцент Занина М.А.
(факультет, где разрабатывалась программа)
Декан факультета
естественно-научного и
педагогического
образования
_________________к.с-х.н., доцент Занина М.А.
(факультет, где реализуется программа)