МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.М.КИРОВА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ им. С.М.КИРОВА
И.А.АНДРЕЕВА, И.А.ХМЕЛЕВСКАЯ
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ И САМОКОНТРОЛЯ
ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
ПО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
Методическое пособие
к разделам «Углеродное питание растений»,
«Дыхание растений»
Псков 1999
1
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ББК
28.57я73
А 655
Печатается по решению кафедры ботаникии и редакционноиздательского совета ПГПИ имени С.М.Кирова
И.А. Андреева, И.А. Хмелевская.
А 655 Вопросы и задания для самостоятельной работы и самоконтроля знаний студентов по физиологии растений. Псков, 1999 - 40 с.
Составители:
Андреева И.А.
- ассистент каф. ботаники
Хмелевская И.А. - ст. преподаватель каф. ботаники
Рецензент:
Костерева Е.В.
- Доцент кафедры зоологии
Псковского педагогического института,
Кандидат педагогических наук
Данное пособие предназначено для организации самостоятельной работы студентов над курсом физиологии растений, самоконтроля и выполнения письменной контрольной работы. Рекомендуемые вопросы и задания приводятся под специальными рубриками:
ответьте на вопросы; докажите, что…; почему…; проанализируйте
рисунки; заполните таблицу; вставьте пропущенные слова; выберите правильные ответы; решите задачи; объясните термины. Цель
настоящего пособия - помочь студентам в самостоятельном изучении предмета, а также в подготовке к практическим занятиям и коллоквиумам по темам «Углеродное питание растений» и «Дыхание
растений».
А 655
© Псковский государственный
педагогический институт
имени С.М. Кирова
(ПГПИ им.С.М. Кирова), 1999
2
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Содержание
УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ. ФОТОСИНТЕЗ. ................ 4
I. Ответьте на вопросы ................................................................................. 4
II. Докажите, что … ..................................................................................... 4
III. Почему… ................................................................................................ 5
IV. Проанализируйте рисунки ...................................................................... 7
V. Заполните таблицу ................................................................................. 10
VI. Вставьте пропущенные слова ............................................................... 16
VII. Выберите правильные ответы ............................................................. 18
VIII. Решите задачи .................................................................................... 22
IX. Объясните термины ............................................................................. 23
Литература .................................................................................................. 24
Вопросы к коллоквиуму по теме “Фотосинтез” ......................................... 25
ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ ......................................................................... 25
I. Напишите ................................................................................................ 25
II. Докажите, что… .................................................................................... 26
III. Докажите взаимосвязь ......................................................................... 26
IV. Проанализируйте схемы ....................................................................... 27
V. Заполните таблицу ................................................................................ 28
VI. Выберите правильные ответы .............................................................. 30
VII. Какие из перечисленных положений являются правильными .......... 31
VIII. Вставьте пропущенные слова ............................................................ 32
IX. Укажите ................................................................................................ 35
X. Решите задачи ........................................................................................ 36
XI. Объясните термины .............................................................................. 36
Литература .................................................................................................. 38
Вопросы к коллоквиуму по теме “Дыхание растений” .............................. 38
3
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ. ФОТОСИНТЕЗ.
I. ОТВЕТЬТЕ НА ВОПРОСЫ
1. С чем связаны различия в обмене веществ растительного и животного
организма?
2. Какое влияние оказало появление фотосинтеза у растений на ход дальнейшего исторического развития органического мира?
3. В чем заключается биологический смысл избирательности поглощения
света хлорофиллом?
4. Хлорофилл обладает высокой оптической активностью. Чем это обусловлено?
5. Какие преимущества получили фотосинтезирующие растения по сравнению с фоторедуцирующими и хемосинтезирующими организмами?
6. Укажите пути повышения КПД фотосинтеза.
7. Определите место данной темы в школьном курсе биологии.
8. Укажите вклад К.А. Тимирязева в изучение фотосинтеза.
II. ДОКАЖИТЕ, ЧТО …
1) фотосинтез
- крупнейший ароморфоз в растительном мире,
- уникальный процесс,
- управляемый процесс,
- одно из основных звеньев биологического
круговорота веществ в природе;
- самый грандиозный процесс биосферы;
2) красные лучи солнечного спектра являются фотосинтетически более продуктивными по сравнению с другими;
3) закон сохранения энергии приложим к процессу фотосинтеза;
4
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4) хлоропласты и митохондрии имеют генетическое родство;
5) атом Мg определяет зеленую окраску хлорофилла;
6) структура листа приспособлена к фотосинтезу;
7) РДФ –акцептор СО2;
8) растения, осуществляющие фотосинтез, являются наиболее приспособленными к условиям среды.
III. ПОЧЕМУ…
1) хлоропласты считают полуавтономными образованиями?
2) при флюоресценции длина волны света излучаемого больше длины волны света поглощаемого?
3) хлорофилл, поглощая лучи в красных и сине-фиолетовых частях спектра,
при флюоресценции излучает только красные лучи (или имеет только
красную флюоресценцию)?
4) хлорофилл, извлеченный из листа, быстро разрушается под действием
кислорода, света, кислот, в то время, как в листе пигмент устойчив в перечисленным факторам?
5) интенсивность флюоресценции хлорофилла в живом листе слабее, чем в
растворе?
6) в спиртовой вытяжке хлорофилл не фотосинтезирует?
7) в качестве реакционных центров ФС-1 и ФС-П выступают особые формы
хлорофилла “а”?
8) у срезанного и поставленного в воду листа прекращается фотосинтез даже
при самых благоприятных внешних условиях?
5
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9) у растений, растущих на почвах, в которых не хватает Mg, Zn, Mn, Fe, Р,
фотосинтез часто замедлен?
10) у С-4 растений отсутствует фотодыхание?
11) фотодыхание считают неэффективным процессом?
12) растения и животные используют лучистую энергию приблизительно в
одном и том же интервале длин волн от 400 до 700 нм?
13) удобрение углекислотой повышает скорость роста С3-растений?
14) более быстрое поглощение СО2 будет наблюдаться при освещении растений красным светом?
15) при фоторедукции Мn не нужен? Какова роль Мn в фотохимических
реакциях?
16) в клетках мезофилла листа С4 – растений крахмал отсутствует, а в
“кранц” - клетках крахмальные зерна представлены в изобилии? Чем это
объяснить?
17) чем отличается спектральный состав света, который падает на листья,
от прошедшего через них?
18) у кактусов, агавы утром клеточный сок кислый, а во второй половине
дня кислотность исчезает или значительно уменьшается?
19) в чем сходство и различие в функции и локализации РДФ - карбоксилазы и ФЭП - карбоксилазы?
6
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
IV. ПРОАНАЛИЗИРУЙТЕ РИСУНКИ
Рис. 1. Процессы, происходящие в атмосфере,
вызванные присутствием углекислого газа.
___________________________________________________ S2*
____________________________________________________ S1*
_________________
T1*
_____________________________________________________ S0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Рис. 2. Переходы между возбужденными состояниями
хлорофилла после поглощения квантов света.
1.Укажите, что обозначают цифры с 1 по 10.
2.Какое возбужденное состояние является высокоэнергетическим? Почему?
7
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
E0
-0,6
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Z
ФД
o
o
o НАДФ
е
Q
ПХ
ПЦ
ЦХв6
е
П700
АДФ+Ф=АТФ
Н2О
hv
П680
hv
Рис. 3. Схема транспорта электронов при фотосинтезе.
Рис. 4. Тактические реакции хлоропластов
при умеренном и интенсивном освещении.
8
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
СО2 мг/г⋅час
_
_
_
_
_
_
_
_
_
С
В
А
Д
|
|
|
|
|
|
|
| |
Интенсивность
освещения
Рис. 5. Зависимость интенсивности фотосинтеза от освещенности
1. Объясните ход логарифмической кривой.
2. Назовите зоны эффекта фотосинтеза.
3. Укажите причины наклона кривой.
% поглощения
100 _
90 _
80 _
70 _
60 _
50 _
40 _
30 _
20 _
10 _
0
|
480
|
560
|
640
|
720
длина
волны
Рис. 6. Зависимость процента поглощения лучей
9
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
солнечного спектра хлорофиллом от длины волны.
-0,43ФД
Цитохром b6
-0,02 -
АДФ + Ф = АТФ
Цитохром f
+0,37-
+0,45-
Хлорофилл «а»
Свет
Рис. 6. Схема транспорта электронов при фотосинтезе.
V. ЗАПОЛНИТЕ ТАБЛИЦУ
Таблица 1
10
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Сравнение различных групп пигментов
Вопрос: Объясните, чем обусловлено различие поглощения пигментами определенных спектров видимого света.
Таблица 2
Сравнительная характеристика циклического и
нециклического фотофосфорилирования
Вопрос: Необходим ли свет для миграции электрона по системе окис-
11
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
лительно-восстановительных ферментов ЭТЦ хлоропластов?
Таблица 3
Сравнительная характеристика растений с С3- и С4- путями
12
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
фотосинтеза
Таблица 4
13
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Особенности строения и физиологии С4 –растений
Таблица 5
Характеристика возбужденных состояний электронов
Таблица 6
Состав и функции фотосистем
Вопрос: Какие преимущества по сравнению с одиночными молеку-
14
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
лами пигментов имеют пигментные системы?
Таблица 7
Ферменты, участвующие в процессе фотосинтеза
Таблица 8
Влияние внешних факторов на процесс фотосинтеза
Таблица 9
Типы фотосинтетического пути у некоторых
15
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
культурных и дикорастущих растений
VI. ВСТАВЬТЕ ПРОПУЩЕННЫЕ СЛОВА
1. Необходимость СО 2 для процесса фотосинтеза установил
___________________.
2. Водное происхождение О2, образующегося при фотосинтезе, доказал
_____________________.
3. То, что О 2 выделяется из растений только на свету, выяснил
_____________________.
4. То, что процесс фотосинтеза происходит в хлоропластах, отметил
_____________________.
5. Оптические свойства хлорофилла изучил _______________________.
6. Биосинтез хлорофилла объяснил _______________________________.
7. Хроматографический метод разделения пигментов разработал
______________________.
8. Процесс фотосинтетического фосфорилирования открыл _____________
_________________.
9. СО2 поступает в растение не только через листья, но и корень установил
___________________.
10. Наличие С4 – пути фотосинтеза открыли _____________________.
11. Краткое свечение хлорофилла, продолжающееся после освещения, называется _______________________.
12. Хлорофилл – это сложный _______________дикарбоновой кислоты
_______________ и остатков спиртов __________________________.
13. Хлорофилл без Мg называется _______________________________.
16
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
14. Явление, при котором интенсивность фотосинтеза при освещении смешанным светом выше, чем при суммарном действии каждой длины волны в отдельности, называется ________________________.
15. Отношение количества выделившегося кислорода к количеству поглощенного СО2 называется ________________________________.
16. В хлоропластах при фотосинтезе образуются не только углеводы, но и
_________________________.
17. В случае поглощения хлорофиллом только длинноволновых лучей
в хлоропластах происходит______________фосфорилирование.
света
18. В тилакоидах осуществляется _________________ фаза фотосинтеза.
19. Продуктами световых реакций являются ________________________.
20. Скорость темновых реакций фотосинтеза зависит от ____
________________________________.
21. Световые реакции не зависят от _____________________________.
22. У толстянковых ночью устьица ____________, днем _____________.
23. Интенсивность транспирации у С3 - растений ________, чем у С4-рас
тений.
24. Фермент _______________осуществляет окисление: РДР → гликолат.
25. Листья теневыносливых растений содержат хлорофилла “а”
____________, чем светолюбивые.
26. В листьях верхнего яруса интенсивность фотосинтеза ____________, чем
в листьях нижнего яруса.
27. При переходе электрона из S 2*→S 1*энергия выделяется в виде
17
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
___________.
28. При переходе электрона из S*1→ T* энергия высвобождается в виде
_________________________________________.
29. При возвращении электрона из Т*→S 0 энергия расходуется на
______________________________________________.
30. Под действием сине-фиолетовых лучей электрон переходит в ___________
синглетное состояние.
VII. ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ
1. При снижении содержания СО2 интенсивность флюоресценции в листе:
а) снижается
б) повышается
в) остается без изменений
2. Смысл эффекта Эмерсона заключается в том, что в процессе фотосинтеза
участвует:
а) одна фотосистема, поглощает свет длиной волны 700 нм
б) две фотосистемы, поглощают свет с одной и той же длиной
волны
в) две фотосистемы, поглощающие свет с разной длиной волны
3. Более быстрое поглощение листьями СО2 будет наблюдаться при освещении их светом (интенсивность света во всех случаях одинакова):
а) зеленым
б) красным
в) синим
г) желтым
4. В растениях, помещенных в атмосферу, лишенную СО2:
а) содержание ФГК увеличивается
б) содержание ФГК не изменяется
в) содержание ФГК уменьшается
г) содержание РДФ увеличивается
д) содержание РДФ не изменяется
е) содержание РДФ уменьшается
18
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5.Сущности реакции Хилла соответствуют положения:
а) изолированные хлоропласты при освещении окисляют
воду
б) при освещении хлоропласты выделяют О2
в) при освещении хлоропластов О2 не выделяется
г) необходим СО2
д) СО2 не требуется
6. Величина компенсационной точки при повышении температуры:
а) возрастает
б) остается без изменения
в) уменьшается
7. В растениях после выключения света:
а) содержание ФГК увеличивается
б) содержание ФГК остается без изменения
в) содержание ФГК уменьшается
г) содержание РДФ увеличивается
д) содержание РДФ не изменяется
е) содержание РДФ уменьшается
8. Укажите признаки растений, осуществляющих фотосинтез по САМ – пути:
а) фиксация СО2 происходит в ночное время
б) фиксация СО2 происходит в дневное время
в) фотосинтез происходит только при открытых устьицах
г) фотосинтез происходит при закрытых устьицах
д) характерно наличие двух типов пластид
е) характерно наличие одного типа пластид
ж) характерно наличие двух типов клеток
з) характерно наличие одного типа клеток
и) циклическое фотофосфорилирование происходит в
хлоропластах клеток мезофилла
к) нециклическое фотофосфорилирование происходит в хлороп
ластах клеток мезофилла
л) образование ЩУК происходит в темноте
м) образование ЩУК происходит на свету
н) образование ФГК происходит на свету
о) образование ФГК происходит в темноте.
19
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9.При фотодыхании образуется:
а) углекислый газ
б) вода
в) гликолат
г) АТФ
д) глиоксилат
е) аминокислота аланин
ж) аминокислота глицин
з) аминокислота серин
10. Мутантная форма табака не способна к образованию гликолевой кислоты. Накопление органического вещества у мутантного табака, по сравнению с нормальным, происходит:
а) более интенсивно
б) также
в) менее интенсивно
11. За поглощение сине-фиолетовых лучей видимого света ответственны:
а) система чередующихся двойных и одинарных связей
хромофорной группы хлорофилла
б) атом Mg, cвязанный с азотом
в) атом Mg
г) порфириновое ядро молекул хлорофилла
д) правильного ответа нет
12. За поглощение красных лучей ответственны:
а) система чередующихся двойных и одинарных связей
хромофорной группы хлорофилла
б) атом Mg, связанный с азотом
в) атом Mg
г) порфириновое ядро молекул хлорофилла
13. Укажите последовательность этапов реакций фотосинтеза:
а) карбоксилирование РДФ
б) восстановление НАДФ
в) фотоокисление воды
г) регенерация РДФ
д) восстановление ФГК
е) образование сахаров
ж) образование АТФ
20
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
з) погложение хлорофиллом квантов света
и) испускание хлорофиллом электрона
14. В мембранах тилакоидов хлоропластов высших растений содержатся
пигменты:
а) хлорофилл а
б) хлорофилл в
в) каротин
г) ксантофилл
д) антоциан
15. Назовите процессы, сущность которых указана следующими
уравнениями:
а) CO2+ H2S +hv → (СH2О) + S + H2O
б) СО2 + Н2S + эн.окисл. неорг.в-в → (СН2О) + S + H2О
в) СО2 + H2О + hv → (CH2О) + О2 + H2O
г) АДФ +Н3РО4 + 2hv → АТФ
д) 2НАДФ + 2АДФ + 2Ф + 4Н2О + 4hv → 2НАДФ⋅Н2 + 2АТФ +
+ О2 + Н2О
е) 3СО2 +2НАДФ⋅Н2 + 6АТФ → 1/6С6Н12О6 + 6НАДФ + 6АДФ +
+ 6Ф
ж) ФЕП + СО2 → 2ЩУК → 2ЯБК + 4Н (ночью)
з) ЯБК → СО2 +РДФ → углеводы (днем)
16.Интенсивность фотосинтеза измеряется количеством кислорода, выделенного растением за час. Делается ли это потому, что кислород:
а) легко соединяется с большинством веществ
б) необходим для всех живых организмов
в) является важнейшим продуктом фотосинтеза
г) легко измеряемый продукт фотосинтеза
д) постоянно выделяется всеми растениями
17. Интенсивность фотосинтеза больше:
а) при постоянном свете, чем при мерцающем
б) при мерцающем свете, чем при постоянном
в) при свете, мерцающем каждую секунду или секунду
г) при свете, зажигающемся на 20 секунд, , а потом гаснущем на
20 секунд, чем при постоянном свете
д) при свете, горящем по 10 секунд с перерывами на 10 секунд, чем
при свете, горящем по 1 секунде с перерывами на 1 секунду
21
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
VIII. РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
1.Сколько органического вещества выработает растение за 15 минут, если
известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 20 мг/дм2· час, а поверхность листьев равна 2,5 м2?
2. За 20 минут побег, листовая поверхность которого равна 240 см2, поглотил 16 мг СО2. Определить интенсивность фотосинтеза.
3. При учете фотосинтеза методом просасывания были получены следующие данные: площадь листьев 3,13 дм2,продолжительность экспозиции
20 минут, количество барита в поглотителе 200 мл, взято в колбу для титрования 50 мл. Пошло на титрование: контроль (без растения) – 36 мл
соляной кислоты, опыт – 49 мл. Концентрация кислоты такова, что 1 мл
эквивалентен 0,3 мг СО2. Вычислить интенсивность фотосинтеза.
4. Измерение фотосинтеза методом листовых пластинок проводилось с 8
до12 часов. Взвешивание высушенных проб листьев дало следующие
результаты: а) освещенные листья: 8 ч – 0,2203 г, 12 ч – 0,2603 г; б)
затемненные листья: 8 ч – 0,2350 г, 12 ч – 0,2050 г. Площадь всех проб
была одинаковой и составляла 100 см2. Вычислить интенсивность фотосинтеза.
5. Для учета фотосинтеза побега с площадью листьев 80 см2 побег был выдержан в колбе 15 минут, после чего побег был удален, а в колбу налито
20 мл раствора Ва(ОН)2. После тщательного взбалтывания провели титрование, на которое пошло 18 мл соляной кислоты. На титрование такого
же количества барита в такой же контрольной колбе (без растения) пошло 14 мл кислоты. Определить интенсивность фотосинтеза, если известно, что 1 мл кислоты эквивалентен 0,6 мг углекислого газа.
IX. ОБЪЯСНИТЕ ТЕРМИНЫ
ЛИТЕРАТУРА
22
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1. Альбинизм
2. Антоциан
3. Ассимиляционное число
4. Ассимиляционная сила
5. Граны
6. Интенсивность фотосинтеза
7. Квантовый выход фотосинтеза
8. Компенсационная точка
9. Квантосома
10. Кранц-клетки
11. Ламеллы
12. Протохлорофиллид
13. Пластоцианин
14. Продуктивность фотосинтеза
15. Порфириновое кольцо
16. Пиррольное ядро
17. Строма
18. Реакционный центр
19. Рибулезодифосфат (РДФ)
20. Тилакоиды
21. Фикобилины
22. Фоторедукция
23. Флуоресценция
24. Фосфоресценция
25. Феофитин
26. Фотофосфорилирование
27. Фитол
28. Ферредоксин
29. Фотосинтез
30. Фосфоглицериновый альдегид
(ФГА)
31. Фосфоглицериновая кислота
(ФГК)
32. Хлорофиллид
33. Хлороз
34. Хромофорная группа
35. Хроматическая адаптация
36. Хемосинтез
37. Хлорофилл
38. Этиолированные растения
39. Эффект Эмерсона
23
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Основная
1. Якушкина Н.И. Физиология растений. М., “Просвещение”, 1993.
2. Полевой В.В. Физиология растений. М., “Высшая школа”,1989.
3. Рубин О.А. Курс физиологии растений. М., “Просвещение”, 1976.
4. Либберт Э. Физиология растений. М., “Мир”, 1976.
5. Лебедев С.И. Физиология растений. М., Агропромиздат, 1980.
6. Артамонов В.И. Програмированный учет знаний студентов-заочников по
курсу физиологии растений. М., “Просвещение”, 1985.
7. Бухольцев А.Н. Физиология растений. Познавательные задачи. Изд-во
Бурятского пединститута, 1993.
Дополнительная
1. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. М., ВО “Агропромиздат”,1991.
2. Артамонов В.И. Программирование учебных знаний по физиологии растений. М., “Просвещение”, 1985.
3. Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленых растений. М. “Мир”, 1983.
4. Кефели В.И., Сидоренко О.Д. Физиология растений с основами микробиологии. М., “Агропромиздат”, 1991.
5. Ландау-Тылкина С.П. Люди русской науки. К.А.Тимирязев. М., “Просвещение”,1985.
6. Ничипорович А.А. КПД зеленого листа. М., Изд-во “Знание”, 1964.
7. Общая биология/Учебник для 10-11 кл.
8. Овчинников Н.Н. Фотосинтез. М., “Просвещение”, 1992.
9. Тимирязев К.А. Солнце, жизнь, хлорофилл.
10. Чирков Ю.Г. Фотосинтез – два века спустя. М., «Знание», 1981.
ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМУ
ПО ТЕМЕ “ФОТОСИНТЕЗ”
24
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1. Типы углеродного питания растений. Космическая роль фотосинтеза.
2. История открытия и изучения фотосинтеза.
3. Хлоропласты и их роль в процессе фотосинтеза.
4. Пигменты листа, методы разделения. Хлорофиллы, их химическая структура, распространение в растительном мире.
5. Химические и физические свойства хлорофилла. Этапы биосинтеза хлорофилла.
6. Каротиноиды, их химическое строение, физиологическая роль.
7. Фикобиллины. Теория хроматической адаптации.
8. Фотосинтез как сочетание световых и темновых реакций. Работы Арнона.
9. Энергетика фотосинтеза. Фотофизический этап фотосинтеза.
10. Фотохимический этап фотосинтеза. Происхождение кислорода при фотосинтезе.
11. Понятие о пигментных системах. Циклический и нециклический потоки
электронов.
12. Биохимический этап фотосинтеза. Фотосинтетический цикл усвоения
углекислого газа – путь С3.
13. Фотосинтетический цикл усвоения углекислого газа – путь С4. САМ –
метаболизм.
14 Методы изучения фотосинтеза. Единицы измерения фотосинтеза.
15 Влияние внешних факторов на процесс фотосинтеза.
16 Влияние внутренних факторов на процесс фотосинтеза. Дневной ход
фотосинтеза.
ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ
I. НАПИШИТЕ
1) суммарное уравнение дыхания растений. Какую информацию оно дает о
дыхании?
2) суммарное уравнение процессов:
а) гликолиза
б)спиртового брожения
25
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Сравните эти процессы. Какой из них является более экономичным
для организма? Почему?
II. ДОКАЖИТЕ, ЧТО…
1) дыхание – это центральное звено в обмене веществ.
2) дыхание – это процесс
- окислительно-восстановительный
- ферментативный
- энергетический
- управляемый
- противоположный фотосинтезу
3) выделение СО2 и поглощение О2 организмом нельзя назвать дыханием.
4) водород дыхательного субстрата является главным биотопливом клетки.
5) вода, образующаяся при дыхании, является своеобразным “пеплом” биологического горения.
6) вода имеет аэробное происхождение.
7) углекислый газ – продукт аэробного происхождения.
8) митохондрии и хлоропласты имеют генетическое родство.
III. ДОКАЖИТЕ ВЗАИМОСВЯЗЬ
1) дыхания и минерального питания растений;
2) дыхания и фотосинтеза ( внешнюю и внутреннюю);
3) дыхательного метаболизма с синтезом различных групп органических
соединений – углеводов, органических кислот, аминокислот, белков, жиров;
IV. ПРОАНАЛИЗИРУЙТЕ СХЕМЫ
Cхема 1
26
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
а) Дыхание
окисление
(перенос е )
аккумулирование
энергии окисления в виде АТФ
б) Дыхание
окисление
(перенос е)
выделение
энергии в виде
тепла
1. На какой из предложенных схем показано разобщение фосфорилирования от окисления при дыхании?
2. Каковы физиологические последствия этого явления для организма?
3. Назовите точки электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) дыхания, где окисление сопряжено с фосфорилированием.
Схема 2
Прибор для определения
дыхательного коэффициента:
а - колонки с семенами;
б - трубки;
в - пробки;
г - кювета.
Сосуды заполнены проросшими семенами подсолнечника и пшеницы.
Определите, в каком из сосудов находятся семена подсолнечника? Почему?
V. ЗАПОЛНИТЕ ТАБЛИЦУ
27
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Таблица 1
Сходство и различие процессов дыхания и фотодыхания
Таблица 2
Сравнение дыхания и брожения
Таблица 3
Сравнение окислительного и фотосинтетического
фосфорилирования
Таблица 4
28
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Сходство и различие биологического и химического окисления
Таблица 5
Характеристика гликолитического пути дыхательного обмена
Таблица 6
Ферменты, участвующие в процессе дыхания растений
(дихотомический путь окисления углеводов)
VI. ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ
29
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1. Наибольшей величиной окислительно-восстановительного потенциала
обладает переносчик ЭТЦ дыхания:
а) ФАД
б) НАД
в) цитохромы
г) кислород
2. Последовательность расположения переносчиков в ЭТЦ дыхания:
а) ФАД
б) убихинон
в) НАД
г) цитохром с
д) цитохром аl
е) цитохром а3
ж) цитохром а
з) кислород
3. Глиоксилатный путь протекает:
а) в митохондриях
б) в хлоропластах
в) в цитоплазме
г) в глиоксисомах
4.Гликолиз осуществляется в:
а) цитоплазме
б) митохондриях
5.Активность пируватдегидрогеназы при высоком содержании АТФ:
а) повышается
б) не изменяется
в) понижается
6.Высокая концентрация в воздухе углекислоты (> 40%) тормозит интенсивность дыхания, так как:
а) она оказывает общее анестезирующее влияние на растения
б) тормозит активность ряда дыхательных ферментов
в) стимулирует закрытие устьиц, что затрудняет снабжение клеток
30
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
кислородом
г) снижает интенсивность фотосинтеза, что приводит к уменьшению
количества дыхательных субстратов
7. Если дыхательным материалом является щавелевая кислота (Н2С2О4), тогда
дыхательный коэффициент (ДК) равен:
а) 1
б) 1,25
в) 0,25
г) правильного ответа нет
д) 4
8.Глиоксилатный путь характерен:
а) грибам
б) животным
в) некоторым бактериям
г) высшим растениям
9.Величина дыхательного коэффициента (ДК) зависит от:
а) содержания СО2 в окружающей среде
б) температуры
в) природы органического вещества
VII. КАКИЕ ИЗ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ЯВЛЯЮТСЯ ПРАВИЛЬНЫМИ
1. Светолюбивые растения характеризуются более высокой интенсивностью дыхания по сравнению с тенелюбивыми.
2. Интенсивность дыхания у грибов выше, чем у высших растений.
3. Величина ДК семян зависит от аэрации.
4. По теории Палладина, непременным участником дыхания является вода.
5. Органическое вещество, по теории Баха, окисляется кислородом возду-
31
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ха.
6. При подавлении брожения кислородом усиливается распад углеводов.
7. Переносчики дыхательной цепи сосредоточены на наружной мембране
митохондрий.
8. Данное превращение осуществляет фермент группы дегидрогеназ:
ОН
О
+ Н2О2 →
ОН
+ Н2О
О
9. Движущей силой транспорта водорода в дыхательной цепи является разность потенциалов.
10. Основное назначение пентозофосфатного пути дыхательного обмена состоит в участии в пластическом обмене клеток.
11. Для дыхания энергетически выгоден такой материал, при окислении
которого дыхательный коэффициент (ДК) будет меньше единицы.
12. Дыхание – это то же самое, что и горение.
VIII. ВСТАВЬТЕ ПРОПУЩЕННЫЕ СЛОВА
1. При помещении растений в анаэробные условия дыхательный коэффициент (ДК)_______________.
2.
По величине дыхательного коэффициента (ДК) можно судить о
______________________.
32
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3. Дыхательный коэффициент – это __________________________________.
4. Генетическую связь дыхания и _____________установил ______________.
5. Эффект Пастера – это _______________________________________.
6. В результате субстратного фосфорилирования образуется ______молекул
АТФ.
7. Субстратное фосфорилирование – это ___________________________.
8. Различают 3 пути окисления гексоз: ___________________________.
9. Апотомическое окисление глюкозы при недостатке света также может
осуществляться в____________________.
10. Сукцинил – КоэнзимА – продукт ______________________стадии дыхания.
11. В дыхательную цепь поступает ____ пар атомов водорода, образовавшихся в цикле Кребса.
12. Донором электронов, движущихся по ЭТЦ дыхания, является
___________.
13. Акцептором электронов, движущихся по цепи дыхания, является
_________________.
14. Результатом работы ЭТЦ дыхания является образование _____________.
15. Расположение переносчиков ЭТЦ дыхания определяется величиной_________________________.
16. Показателем сопряженности окисления и фосфорилирования является
коэффициент ________________.
17. При засухе коэффициент Р/О ___________________________.
33
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
18. Окисление органического вещества по Палладину происходит кислородом ____________.
19. Фермент каталаза работает по схеме ____________________________.
20. Фермент цитохромоксидаза осуществляет перенос электрона от
__________ к _____________________.
21. Чем меньше дыхательный коэффициент (ДК), тем энергетический эффект дыхания ________________.
22. Дыхательный коэффициент (ДК) больше 1, если дыхательным материалом служат вещества, ___________окисленные, чем углеводы.
23. Дыхательный коэффициент (ДК) меньше 1, если дыхательным материалом служат вещества,___________ окисленные, чем углеводы.
24. Класс ферментов, катализирующих перенос водорода от окисляемого
субстрата к акцептору, имеющему более высокий окислительно-восстановительный потенциал, называется ___________________.
25. Интенсивность дыхания в листьях ___________,чем в стеблях.
26. Интенсивность дыхания у грибов ____________,чем у высших растений.
27.
Интенсивность
дыхания
у
________________,чем
у теневых.
светолюбивых
растений
28. При избыточном увлажнении почвы интенсивность поглощения корнями
минеральных веществ _________________.
34
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
IX. УКАЖИТЕ
1) названия ферментов класса оксидоредуктаз, осуществляющих данные
превращения:
а) 2АН2 +О2 → 2А + 2Н2О
б) АН2 + Н2О2 → А +Н2О
в) 2Н2О2 → 2Н2О +О2
г) Н2О2 → Н2О +О
д) АН2 + О2 → А + Н2О2
е) АН2 +О2 → А + Н+ + О2
ж) C6H12O6 + 6Н2О +12R → 6СО2 +12RН2
з) 12RН2 + 6О2 → 12Н2О + 12R
и) субстрат + метилен. синь → окисленный субстрат +
лейкоформа метилен. сини
2)
а) какие из нижеперечисленных процессов происходят при
фотосинтезе;
б) какие из них происходят в световой фазе;
в) какие из них происходят в темновой фазе;
г) какие из них происходят при дыхании растений;
д) какие из них происходят при дыхании животных:
1. Поглощение световой энергии солнца.
2. Преобразование световой энергии в энергию химических связей АТФ.
3. Расщепление углеводов до неорганических соединений.
4. Освобождение химической энергии углеводов.
5. Переход химической энергии АТФ в химическую энергию углеводов.
6. Окисление неорганических соединений (например, аммиака).
7. Синтез АТФ.
8. Преобразование световой энергии в энергию химических связей НАДФ⋅Н2.
9. Переход химической энергии НАДФ⋅Н2 в химическую энергию углеводов.
10. Восстановление НАДФ в НАДФ⋅Н2.
11. Фотоокисление воды.
12. Переход химической энергии углеводов в химическую энергию АТФ.
13. Образование молекулярного кислорода.
35
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
X. РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль/г-молекулы/ глюкозы, из которых полному (кислородному) подверглось только 2 моль. Определить: а) сколько моль пировиноградной кислоты и СО2 при этом образовано; б) сколько моль АТФ при этом синтезировано; в) сколько моль О2
израсходовано на окисление образовавшейся при этом ПВК?
2. В результате диссимиляции в клетках образовалось 5 моль ПВК и 27
моль СО2. Определить: а) сколько всего моль С6Н12О6 израсходовано; б)
сколько из них подверглось только неполному и сколько полному расщеплению; в) сколько АТФ при этом синтезировано; г) сколько моль О2 израсходовано на окисление образовавшейся ПВК?
3. 15 г почек выделили за 30 минут 3 мг СО2.Определить интенсивность
дыхания на 1 г сухого веса в час, если известно, что сухое вещество в
почках составляет 40%.
4. Сколько СО2 выделяет 1 кг семян за 10 суток, если известно, что интенсивность дыхания этих семян равна 0,1 мг СО2 на 1 г сухого вещества в
час (сухое вещество в семенах составляет 63%).
5. Какое количество кислорода поглотят растения общим весом 2 кг в комнате объемом 45 м2 за 10 часов, если известно, что средняя интенсивность их дыхания 12 мл О2 на на 1 г в сутки? Доказательство подтвердить
расчетом.
6. Каков будет состав запасных веществ семян, если их дыхательный коэффициент равен 0,3; 0,8; 1,0?
7. Интенсивность дыхания листьев определялась методом просасывания.
Навеска листьев – 22 г, экспозиция – 40 минут, количество Ва(ОН)2 в
поглотителе – 100 мл, взято на титрование 20 мл раствора, пошло на
титрование 10 мл соляной кислоты. На титрование 20 мл исходного раствора барита израсходовано 18 мл соляной кислоты. Вычислить интенсивность дыхания, если известно, что 1 мл соляной кислоты эквивалентен 2,2 мг углекислого газа.
36
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
XI. ОБЪЯСНИТЕ ТЕРМИНЫ
1. Акцептор электрона
2. Анаэробная фаза
3. Аэробная фаза
4. Аккумуляция энергии
5. Активация сахаров
6. Аденозинтрифосфат (АТР)
7. Аденозиндифосфат (АДР)
8. Апотомический путь
9. Ацетилкоэнзим А (ацетил-КоА)
10. Биологическое окисление
11. Брожение
12. Гликолиз
13. Гликолитический путь
14. Глиоксилатный путь
15. Глюкоза
16. Глюкозо-6-фосфат
17. 1,3-дифосфоглицериновая
кислота (ДФГК)
18. Дихотомический путь
19. Дыхательный пигмент
20. Дыхательный хромаген
21. Дыхательный коэффициент
22. Железосерные белки
23. Изолимонная кислота
24. Интенсивность дыхания
25. Кетоглутаровая кислота
26. Коэффициент фосфорилирования (Р/О)
27. Лимонная кислота
28. Макроэргические связи
29. Митохондрии
30. Мультиферментная система
31. Никотинамиддинуклеотид (НАД)
32. Окислительное фосфорилирование
33. Окислительное декарбоксилирование
34. Оксидоредуктазы
35. Оксигеназы
36. Окислительно-восстановительный потенциал (О/В)
37. Пировиноградная кислота (ПВК)
38. Пентозофосфатный путь
39. Пиридиновые дегидрогеназы
40. Разобщители окисления
41. Рибулезо-5-фосфат
42. Субстраты дыхания
43. Субстратное фосфорилирование
44. Сукцинилкоэнзим А
(сукцинил-КоА)
45. Убихинон
46. Флавинадениндинуклеотид
(ФАД)
47. Флавиновые дегидрогеназы
48. Фруктозо-6-фосфат
49. Фруктозо-1,6-дифосфат
50. Фосфодиоксиацетон (ФДА)
51. Фосфоглицериновый альдегид
(ФГА)
52. Фосфоглицериновая кислота
(ФГК)
53. Фосфоенолпировиноградная
кислота (ФЕП)
54. Фосфоглюконовая кислота
55. Фумаровая кислота
56. Хемиосмотическая теория
57. Цикл Кребса (трикарбоновых
кислот)
58. Цис-аконитовая кислота
59. Цитохромы
60. Шикимовая кислота
61. Щавелевоуксусная кислота
(ЩУК)
62. Электронно-транспортная цепь
(ЭТЦ)
63. Энергетический баланс
64. Эффект Пастера
65. Яблочная кислота (ЯБК)
66. Янтарная кислота (ЯК)
37
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Якушкина Н.И. Физиология растений. М., “Просвещение”, 1993.
2. Полевой В.В. Физиология растений. М., “Высшая школа”,1989.
3. Рубин О.А. Курс физиологии растений. М., “Просвещение”, 1976.
4. Либберт Э. Физиология растений. М., “Мир”, 1976.
5. Лебедев С.И. Физиология растений. М., Агропромиздат, 1980.
6. Артамонов В.И. Програмированный учет знаний студентов-заочников по
курсу физиологии растений. М., “Просвещение”, 1985.
7. Бухольцев А.Н. Физиология растений. Познавательные задачи. Изд-во
Бурятского пединститута, 1993.
Дополнительная
1. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. М., ВО “Агропромиздат”,1991.
2. Артамонов В.И. Программирование учебных знаний по физиологии растений. М., “Просвещение”, 1985.
3. Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленых растений. М. “Мир”, 1983.
4. Кефели В.И., Сидоренко О.Д. Физиология растений с основами микробиологии. М., “Агропромиздат”, 1991.
5. Общая биология/Учебник для 10-11 кл.
ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМУ ПО ТЕМЕ
“ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ”
1. Дыхание, определение и его роль в жизни растений.
2. Дыхание как окислительно-восстановительный процесс.
3. Теория биологического окисления (работы А.Н.Баха, В.И.Палладина).
4. Дыхательный коэффициент, его определение и значение.
5. Пути окисления дыхательного материала.
6. Дихотомический путь дыхания. Гликолиз. Связь дыхания и брожения.
Аэробная фаза дыхания.
7. Ферменты дыхания.
8. Влияние внешних и внутренних факторов на процесс дыхания.
9. Взаимосвязь дыхания с другими физиологическими процессами.
10. Формирование понятия о дыхании растений на уроках биологии в средней школе.
38
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
39
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Составители:
Ида Александровна Андреева
Ирина Акимовна Хмелевская
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ И САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
ПО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
Издательская лицензия ЛР №020029 от 16.10.1996 года.
Подписано в печать 25.10.99 г. Формат 60х84/16.
Объем издания в усл.печ.л. 2,5. Тираж Заказ №
Псковский государственный педагогический
институт им.С.М. Кирова,
180760, г. Псков, пл. Ленина, 2.
Редакционно-издательский отдел ПГПИ им. С.М.Кирова,
180760, г. Псков, ул. Советская, 21, телефон 2-86-18.
40
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com