• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Физиология растений

2020/2021
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
4
Кредиты
Статус:
Курс обязательный
Когда читается:
2-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Физиология растений — наука о функционировании растительного организма, включает основные разделы: фотосинтез, дыхание, минеральное питание и азотный обмен, водный обмен и транспорт веществ по растению, структура растительной клетки, гормональная и световая регуляция роста и развития, устойчивость растений к неблагоприятным факторам и вторичный метаболизм. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Физиология растений», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Базовая часть» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой профильной части. Осваивается на 2 курсе в 1-2 модулях. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Клеточная биология: основы биопроцессов», «Структурная и эволюционная ботаника». Основные положения дисциплины «Физиология растений» будут использоваться при изучении дисциплин «Современные методы биотехнологий», «Биоэнергетика», «Экология и биоэкология» и при прохождении практики на 2-4 курсах образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • дать студентам современные представления о природе основных физиолого-биохимических процессах зеленого растения, механизмах их регулирования на разных уровнях организации растительного организма и основных закономерностях взаимосвязи с окружающей средой; с принципами системной организации, дифференциации, интеграции функций организма.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Понимание систем регуляции растений (внутриклеточные и организменные): генетическая, мембранная, трофическая, гормональная, электрофизиологическая.
  • Знание особенностей водного обмена у растений различных экологических групп.
  • Знание физиологических основ орошаемого земледелия.
  • Освоение навыков извлечения пигментов и изучения химических свойств пигментов листа.
  • Знание оптических свойств пигментов.
  • Количественное определение пигментов.
  • Знание об активности каталазы в растительной ткани, интенсивности дыхания семян в закрытом сосуде.
  • Ознакомление с общей и рабочей адсорбирующей поверхностью корневой системы.
  • Знание зон роста в органах растений.
  • О нарушении гравитропизма корней под действием эозина.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Введение в физиологию растений.
    Предмет, цель и задачи физиологии растений. Краткая история развития физиологии растений. Методы и методология физиологии растений: аналитический и синтетический подход, причинный анализ. Общая и частная физиология растений. Практическое значение физиологии растений как теоретической основы растениеводства. Связь физиологии растений с агрономическими науками и селекцией. Положение физиологии растений в системе биологических наук. Связь с современными биологическими дисциплинами. Физиология растений - интегрирующая наука. Системы регуляции растений (внутриклеточные и организменные): генетическая, мембранная, трофическая, гормональная, электрофизиологическая.
  • Тема 2. Водный режим растений.
    Роль воды в жизни растений. Молекулярная структура и физические свойства воды. Поступление воды в растительную клетку. Осмотическое давление и ее значение в поглощении воды клеткой. Методы определения осмотического давления. Термодинамические показатели водного режима растений: активность воды, химический и водный потенциал. Методы определения водного по-тенциала. Изменение осмотических показателей в зависимости от насыщенности клеток водой. Состояние воды в растворах. Взаимодействие воды и биополимеров (белков), гидратация. Формы воды в клетке: свободная и связанная вода, их физиологическая роль. Корневая система как орган поглощения воды. Состояние воды в почве. Поступление и передвижение воды в корне: пути и механизмы. Корневое давление. "Плач" и гуттация растений. Транспирация, ее значение; лист как орган транспирации. Виды транспирации, ее показатели. Суточный ход транспирации, влияние внешних условий. Устьичная транспирация. Регуляция устьичных движений при действии внешних и внутренних факторов. Пути и механизмы передвижения воды по растению. Особенности водного обмена у растений различных экологических групп. Физиологические основы орошаемого земледелия. Вязкость протоплазмы. Явление плазмолиза и деплазмолиза. Плазмолиз. Влияние ионов калия и кальция на вязкость цитоплазмы.
  • Тема 3. Фотосинтез.
    История развития учения о фотосинтезе. Работы К.А. Тимирязева в области фотосинтеза. Значение фотосинтеза для биосферы. Экологический этап в развитии учения о фотосинтезе. Водное происхождение кислорода фотосинтеза. Доказательства существования световой и темновой фаз фотосинтеза - 2часа. Пигментные системы фотосинтезирующих организмов. Хлорофиллы: строение, спектральные свойства, функции, биосинтез. Электронно-возбужденное состояние пигментов. Каротиноиды и фикобиллины: распространение, строение, спектральные свойства, функции. Явление хроматической адаптации. Две пигментные системы (ФСI и ФСII): состав, функции, локализация. Фотосинтетическая единица. Реакционный центр. ЭТЦ фотосинтеза: циклический и нециклический транспорт электронов (световая стадия фотосинтеза). Фотофосфорилирование: циклическое и нециклическое. Хемиосмотическая теория энергетического сопряжения Митчелла. Темновая стадия фотосинтеза: химизм реакций цикла Кальвина-Бенсона. Химизм реакций ассимиляции С4 растений. Цикл Хетча-Слэка-Карпилова. САМ-метаболизм органических кислот. Физиологические особенности С4-растений. Фотодыхание (химизм, структурная организация процесса) и функциональная роль. Суточные и сезонные изменения фотосинтеза. Фотосинтез, рост и продуктивность растений. Экология фотосинтеза: влияние основных факторов среды на интенсивность и направленность фотосинтеза. Извлечение пигментов и изучение химических свойств пигментов листа: разделение пигментов по Краусу, получение феофитина, омыление хлорофилла, флуоресценция хлорофилла. Оптические свойства пигментов. Количественное определение пигментов.
  • Тема 4. Дыхание.
    Дыхание и его роль в жизнедеятельности растений. История развития учения о дыхании: начальный этап, работы Баха, Палладина, Виллана, Варбурга, Кейлина. Взаимосвязь брожения и дыхания. Работы С.П. Костычева. Количественные показатели дыхания: интенсивность дыхания, дыхательный коэффициент и его зависимость от природы окисляемого субстрата. Основные этапы дыхания и их субклеточная локализация. Анаэробная фаза дыхания (гликолиз): этапы и энергетический выход. Аэробная фаза дыхания. Цикл Кребса, энергетический выход. ЭТЦ дыхания растений, ее особенности. Окислительное фосфорилирование: механизмы и энергетическая эффективность. Пентозофосфатный путь дыхания, его значение. Экология дыхания (влияние внешних и внутренних факторов); изменение интенсивности дыхания в онтогенезе растений. Активность каталазы в растительной ткани. Интенсивность дыхания семян в закрытом сосуде.
  • Тема 5. Минеральное питание.
    История развития учения о минеральном питании растений. Содержание минеральных элементов в растениях. Макроэлементы - их физиологическая роль. Физиологическая роль азота в жизни растений. Источники азотного питания высших растений. Фиксация молекулярного азота. Азотный обмен высших растений: восстановление нитратов и пути их усвоения аммиака. Микроэлементы в жизни растений. Механизм поступления ионов в клетку. Роль клеточной оболочки. Транспорт ионов через мембраны: пассивный и активный. Корень как орган поглощения минеральных элементов. Метаболизм корней - часа. Экология минерального питания: влияние внешних и внутренних факторов. Физиологические основы применения удобрений. Общая и рабочая адсорбирующая поверхности корневой системы (метод Сабинина и Колосова).
  • Тема 6. Рост и развитие растений.
    Рост и развитие растений. Этапы онтогенеза высших растений: эмбриональный, ювенильный, размножение, старость и отмирание. Фазы роста растительной клетки: деление, растяжение и дифференцировка. Старение и смерть клетки. Типы роста у растений и морфогенез основных вегетативных органов - стебля, листа, корня. Коррелятивный рост. Влияние внешних условий на рост растений. Периодичность роста, типы покоя. Ростовые движения (геотропизм, фототропизм, хемотропизм и др.). Настии. 2. Открытие и общие свойства фитогормонов. Работы Ч. Дарвина, Бойсена-Иенсена, Холодного, Вента. Гормональная теория тропизмов. Ауксины. Строение, содержание, синтез, распределение в различных частях растений. Окислительный распад. Полярный транспорт. Физиологическая активность и механизмы действия. Явление апикального доминирования. Практическое использование ауксинов в растениеводстве и биотехнологии. Гиббереллины. Открытие, строение, содержание, транспорт и распределение в различных частях и органах растений. Физиологическая активность и механизмы действия. Практическое применение. Цитокинины. Природные и синтетические. Открытие, строение, содержание, места синтеза, транспорт и распределение в растениях. Физиологическая активность и механизмы действия. Взаимодействие с другими гормонами. Фитогормоны - ингибиторы роста: абсцизовая кислота и этилен. Строение, места синтеза, содержание и распределение в растениях. Физиологическая активность и механизмы действия. Зоны роста в органах растений. Нарушение гравитропизма корней под действием эозина. Эпина-стические и гипонастические изгибы листьев под влиянием индолилуксусной кислоты.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Работа на семинарах, доклад по презентации
    Работа на семинарах в форме доклада с презентацией 5 минут и 5 минут ответы на вопросы. При подготовке презентации группой студентов, должна быть возможность сделать доклад каждым студентом
  • неблокирующий Экзамен
  • неблокирующий Тест
    Тест содержит 10 вопросов, каждый по одному баллу.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.3 * Работа на семинарах, доклад по презентации + 0.3 * Тест + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А. - ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ В 2 Т. ТОМ 1 4-е изд., пер. и доп. Учебник для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 437с. - ISBN: 978-5-534-01711-3 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/fiziologiya-rasteniy-v-2-t-tom-1-431927
  • Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А. - ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ В 2 Т. ТОМ 2 4-е изд., пер. и доп. Учебник для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 459с. - ISBN: 978-5-534-01713-7 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/fiziologiya-rasteniy-v-2-t-tom-2-434095

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Панфилова О. Ф., Пильщикова Н. В. - ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ С ОСНОВАМИ МИКРОБИОЛОГИИ 2-е изд. Учебник и практикум для СПО - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 185с. - ISBN: 978-5-534-10601-5 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/fiziologiya-rasteniy-s-osnovami-mikrobiologii-430898