МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
___________________Е.Г.Елина
"__" __________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Физиология растений
Направление подготовки
050100 Педагогическое образование
Профиль подготовки
Биология
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011
1. Цели освоения дисциплины.
Ознакомление
студентов
с
принципами
структурной
организации,
дифференциации, интеграции функций различных уровней такой сложной системы как
растение. Задачей дисциплины является изучение особенностей функционирования
различных структурных элементов растительного организма на всех уровнях организации,
в течение онтогенеза и различных условиях среды, базирующееся, прежде всего, на
основных физиологических процессах зеленого растения и формировании представлений
о регуляторных механизмах обеспечивающих жизнедеятельность.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата.
Цикл Б.3, вариативная часть, дисциплина изучается в 6 семестре.
Для успешного освоения данного курса необходимы базовые знания в области
физики, химии, ботаники, биофизики, биохимии, генетики. Студент должен имеет навыки
работы с микроскопом, химическими реактивами, лабораторным оборудованием.
Знания и навыки, приобретённые при изучении курса «Физиология растений»,
потребуются студентам при освоении курсов «Экология», «Биотехнология», «Основы
сельского хозяйства», «Проблемы современной биологии», «Проблемы экологического
воспитания», а также будут использованы как теоретический и практический
естественнонаучный фундамент в профессиональной деятельности.
3. Компетенции
дисциплины.
обучающегося,
формируемые
в
результате
освоения
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ОК -1,
ОК -2, ОК -3, ОК -4, ОК -6, ОК -7, ОК -8, ОК -9, ОК -10, ОК -12, ОК -16, ОПК -1, ОПК -3,
ОПК -4, ОПК -5, ПК -1, ПК -2, ПК -3, ПК -4, СК -1, СК -2, СК -3, СК -4, СК - 5, СК -6, СК 7, СК -8.
владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
способен анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые
философские проблемы (ОК-2);
способен понимать значение культуры как формы человеческого существования и
руководствоваться в своей деятельности современными принципами толерантности,
диалога и сотрудничества (ОК-3);
способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
способен логически верно строить устную и письменную речь (ОК-6);
готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7);
готов использовать основные методы, способы и средства получения, хранения,
переработки информации, готов работать с компьютером как средством управления
информацией (ОК-8);
способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-9);
владеет одним из иностранных языков на уровне, позволяющем получать и
оценивать информацию в области профессиональной деятельности из зарубежных
источников (ОК-10);
способен понимать сущность и значение информации в развитии современного
информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом
процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе
защиты государственной тайны (ОК-12);
готов использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК13);
способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики
(ОК-16).
осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией
к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1);
владеет основами речевой профессиональной культуры (ОПК-3);
способен нести
деятельности (ОПК-4);
ответственность
за
результаты
своей
профессиональной
владеет одним из иностранных языков на уровне профессионального общения
(ОПК-5);
способен реализовывать учебные программы базовых и элективных курсов в
различных образовательных учреждениях (ПК-1);
готов применять современные методики и технологии, в том числе и
информационные, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса на
конкретной образовательной ступени конкретного образовательного учреждения (ПК-2);
способен применять современные методы диагностирования достижений
обучающихся и воспитанников, осуществлять педагогическое сопровождение процессов
социализации и профессионального самоопределения обучающихся, подготовки их к
сознательному выбору профессии (ПК-3);
способен использовать возможности образовательной среды, в том числе
информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-4);
владеет основными биологическими понятиями, знаниями биологических законов
и явлений (СК-1);
владеет знаниями об особенностях морфологии, экологии, размножения и
географического распространения растений, животных, грибов и микроорганизмов,
понимает их роль в природе и хозяйственной деятельности человека (СК-2);
способен объяснять химические основы биологических процессов и
физиологические механизмы работы различных систем и органов растений, животных и
человека (СК-3);
способен ориентироваться в вопросах биохимического единства органического
мира, молекулярных основах наследственности, изменчивости и методах генетического
анализа (СК-4);
владеет знаниями о закономерностях развития органического мира (СК-5);
способен понимать принципы устойчивости и продуктивности живой природы и
пути ее изменения под влиянием антропогенных факторов, способен к системному
анализу глобальных экологических проблем, вопросов состояния окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов (СК -6);
способен применять биологические и экологические знания для анализа
прикладных проблем хозяйственной деятельности (СК -7);
способен
к
самостоятельному проведению
исследований, постановке
естественнонаучного эксперимента, использованию информационных технологий для
решения научных и профессиональных задач, анализу и оценке результатов лабораторных
и полевых исследований (СК – 8).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
- основные разделы современной физиологии растений, историю развития
дисциплины, роль физиологии растений в комплексе биологических наук;
- особенности физиологии растений обитающих в различных экологических
условиях, требования растений к факторам среды, особенности роста и развития
органов при формировании урожая, механизмы устойчивости растений к внешним
факторам;
- космическую роль автотрофного растения в глобальном круговороте веществ и
энергии в природе и в жизнедеятельности человека;
уметь:
- осуществлять постановку эксперимента, обрабатывать данные и формулировать
полученные результаты;
владеть:
- знаниями об особенностях физиологии различных растений, а так же - полевыми,
вегетационными и лабораторными методами исследования.
4. Структура и содержание дисциплины.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
4.1. Структура дисциплины.
самост.
работа
Практ.
занятия
Самост.
работа
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Формы промежуточной
аттестации (по
семестрам)
лекции
аудиторные
занятия
Подготовка к
экзамену
Неделя семестра
Раздел дисциплины
Семестр
№
п/п
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Физиология
растительной
клетки, с
элементами теории
систем и основ
термодинамики
Водный режим
растений
6
1, 2
2
4
3
рефераты
6
2, 3, 4
2
4
2
опрос, рефераты
3
Минеральное
питание растений
6
3, 5, 6
2
4
2
опрос, рефераты
4
Дыхание растений
6
4, 7, 8
2
4
3
5
Фотосинтез
(питание растений
углеродом)
Превращение и
транспорт
органических
веществ в растении
Рост и развитие
растений
Устойчивость
растений к
неблагоприятным
факторам внешней
среды
Промежуточная
аттестация
Итого
6
5, 9, 10
2
4
4
опрос, рефераты,
тестирование
опрос, рефераты,
тестирование
6
6, 11, 12
2
4
3
опрос, рефераты,
тестирование
6
7, 13, 14
2
4
4
6
8, 15, 16
2
4
3
опрос, рефераты,
тестирование
опрос,
тестирование,
рефераты
1
2
6
7
8
6
6
18
16
32
24
36
экзамен
36
экзамен
4.2. Содержание дисциплины.
Раздел 1. Физиология растительной клетки, с элементами теории систем и
основ термодинамики
Элементы теории систем, их приложимость к живой клетке. 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.
Раздел 2. Водный режим растений.
Роль воды в жизни растений и ее физико-химические 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.
Раздел 3. 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. Синергизм и аддитивность. Особенности почвы как
субстрата, питающего растения. Корневые выделения, вторичное использование
(реутилизация) элементов. Микориза и ризосфера. 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.
Раздел 4. 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.
Раздел 5. Фотосинтез (питание растений углеродом).
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,
приложимость
законов
фотохимии.
Первичные
фотохимические процессы при фотосинтезе. Поглощение и миграция энергии в
фотосистемах. Фотосинтетическое фосфорелирование, генерация "восстановительной
силы". Химизм фотосинтеза. С-3 и С-4 циклы превращения углерода. Особенности
метаболизма углерода суккулентов (САМ-тип). Фотодыхание. Первичные продукты
фотосинтеза их разнообразие и варирование состава в зависимости от минерального
питания, освещения и других условий. Распределение ассимилятов в растении. Методы
определения интенсивности фотосинтеза и ее зависимость от внешних условий. Световые
и углекислотные кривые фотосинтеза. Зависимость фотосинтеза от других внешних и
внутренних факторов. Выращивание растений при искусственном освещении,
углекислотная подкормка, оценка источников света, актинометрические измерения.
Фотосинтез как фактор урожайности. Квантовый выход и потенциально возможная
эффективность фотосинтеза, реальные КПД фотосинтеза природных ценозов и посевов.
Теория фотосинтетической продуктивности. Основные факторы фотосинтеза: листовая
поверхность, фотосинтетический потенциал, интенсивность и чистая продуктивность
фотосинтеза, Применение теории фотосинтетической продуктивности в селекции и
растениеводстве.
Раздел 6. Превращение и транспорт органических веществ в растениях.
Углеводный, жировой и белковый обмены веществ. Изопреноидный обмен
веществ. Превращение шикимовой кислоты. Орнитиновый цикл. 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.
Географическая и экологическая изменчивость в количественном накоплении и
качественном составе запасных веществ.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.
Раздел 7. Рост и развитие растений.
Понятие о росте и развитии растений, их различия и единство. Генетическая
информация и пути ее реализации в онтогенезе. Тотипотентность клеток и их
специализация в процессе роста и развития. 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. Работы А.А. Сапегина и Ф.М. Куперман. Связь органогенеза с развитием
растений. Использование морфофизиологического анализа в селекции и растениеводстве.
Покой растений, его виды и способы прерывания у растений. Покой семян, методы
стратификации. Краткая история изучения развития растений. Работы Г.А. Клебса,
Гарнера и Алларда, М.Х. Чайлахяна и др. 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.
Раздел 8. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней
среды.
Значение теории устойчивости. Потери сельского хозяйства от неблагоприятных
факторов. Представление об общей и специфической устойчивости. Засухоустойчивость и
ксерофитизм. Действие засухи на растения. Особенности засухоустойчивых растений.
Типы ксерофитов их физиологи-биохимические и анатомо-морфологические особенности.
Жаростойкость растений. Повреждения растений от высоких температур. Пути
повышения жаро- и засухоустойчивости растений. Работы Генкеля. 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 и ее значение для
продвижения южных культур на север. Действие низких положительных температур, пути
повышения холодоустойчивости. Другие причины страдания растений при перезимовке
(выпревание, вымокание, ледяная корка, зимняя засуха).Солеустойчивость 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.
При реализации различных видов учебной работы используются как
традиционные, так и современные интерактивные образовательные технологии. Занятия
лекционного типа составляют 33% аудиторных занятий. Практические занятия включают
освоение методов постановки опытов, снятие и оформление результатов, анализ
полученных данных, обоснование выводов, обсуждение результатов, отчёт по теме
исследования. Самостоятельная работа включает изучение лекционного материала,
литературы по изучаемым темам и вопросам, а также написание рефератов.
Лабораторно-практические занятия
1. Физиология растительной клетки.
1.1. Проницаемость живой и мертвой цитоплазмы для веществ клеточного сока. Явления
плазмолиза и деплазмолиза. Формы плазмолиза. Влияние ионов калия и кальция на
вязкость цитоплазмы. Влияние ионов калия и кальция на проницаемость цитоплазмы.
Определение осмотического давления клеточного сока плазмолитическим методом (по деФризу)
2. Водный режим растений
2.1.Влияние концентрации раствора на прорастание семян (закладка опыта). Водообмен
ветки сосны (закладка опыта). Наблюдения за устьичными движениями под микроскопом
2.2.Влияние концентрации раствора на прорастание семян (завершение опыта).
Водообмен ветки сосны (завершение опыта).
3. Минеральное питание.
3.1. Микрохимический анализ золы растений. Антагонизм ионов(закладка опыта).
Определение общей и рабочей поверхности корней (закладка опыта).
3.2. Антагонизм ионов(завершение опыта). Определение общей и рабочей поверхности
корней (завершение опыта).
4. Дыхание растений.
4.1. Определение интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода
(по П. Бойсен-Иенсену). Обнаружение пероксидазы и полифенолоксидазы.
5. Питание растений углеродом (фотосинтез).
5.1. Пигменты зеленого листа: получение пигментной вытяжки; разделение пигментов по
Краусу; омыление хлорофилла щелочью; получение феофетина и восстановление
металлоорганической связи. Разделение пигментов методом бумажной хроматографии.
Оптические свойства хлорофилла: спектры поглощения пигментов; флюоресценция
хлорофилла. Обнаружение фотосинтеза методом крахмальной пробы (проба Ю.Сакса).
5.2. Определение содержания хлорофилла с помощью ФЭКа
6. Превращение запасных органических веществ.
6.1.Обнаружение запасных сахаров в растительном материале. Влияние температуры и
реакции среды на активность сахаразы. Получение шкалы гидролиза крахмала амилазой
при разных температурах. Обнаружение амилазы в прорастающих семенах.
7. Рост растений.
7.1.Учет роста методом меток (закладка опыта). Полярность черенков (закладка опыта).
Влияние индолилуксусной кислоты (ИУК) на укоренение (закладка опыта). Апикальное
доминирование (закладка опыта).
7 2 . Учет роста методом меток (завершение опыта). Полярность черенков (завершение
опыта). Влияние ИУК на укоренение (завершение опыта). Апикальное доминирование
(завершение опыта).
8. Устойчивость растений к неблагоприятным внешним воздействиям.
8.1. Защитное действие сахаров на цитоплазму при замораживании. Определение
жаростойкости растений (по Ф.Ф. Мацкову).
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов заключается в поиске и обработке информации
по основным разделам дисциплины, как в библиотечном фонде, так и в электронных базах
данных.
Вопросы для проведения текущего контроля
Раздел 1. Физиология растительной клетки, с элементами теории систем и основ
термодинамики.
1. Перечислите типы термодинамических систем.
2. К какой по сложности относится биологическая система?
3. Назовите основные принципы термодинамической организации растительного
организма.
4. Как построены органоиды с позиции биологических систем.
5. Каковы структурные особенности растительной клетки? В чем различия между
клетками животных и растений?
6. Охарактеризуйте главные компоненты, входящие в состав клеточной оболочки, их
химическую структуру, характер связей, возникающих между ними.
7. Как образуется клеточная оболочка? Каковы ее основные функции? Объясните, что
такое эластическая и пластическая растяжимость.
8. Охарактеризуйте ультраструктуру и функции мембранных и немембранных органелл
клетки.
9. Охарактеризуйте особенности мозаичной-жидкокристаллической модели структуры
мембран. С чем связано это название? Как особенности структуры соответствуют
функциям?
10. Охарактеризуйте физиологические процессы и структуру ядра в период между
делением (метаболический) и делением.
11. Как можно доказать роль ДНК как носителя наследственной информации? Какие
структурные особенности ДНК определяют ее роль?
12. Какие главные различия в структуре и функциях ДНК и РНК? Какие типы РНК вы
знаете?
13. Каким образом ферменты ускоряют химические реакции? От чего зависит скорость и
направленность ферментативных реакций?
14. Каковы пути регуляции биосинтеза белков ферментов?
15. Дайте определения понятиям диффузия и осмос. Чем определяется направление
диффузии? Что такое химический потенциал?
16. От чего зависит поступление воды в клетку? Что такое водный потенциал клетки?
Каковы его составляющие?
17. В каком состоянии клетки водный потенциал равен: а) осмотическому потенциалу; б)
нулю?
18. Что является движущей силой пассивного транспорта ионов? Каковы причины
возникновения электрического трансмембранного потенциала?
19. Может ли только пассивный транспорт объяснить избирательное накопление ионов?
Объясните.
20. Охарактеризуйте этапы поступления ионов в клетку. Их значение.
21. В чем состоит концепция транспорта ионов через мембрану с помощью переносчиков?
Каковы доказательства этого? Что такое облегченная диффузия?
22. Что является источником энергии для процессов активного транспорта? Какова в этом
роль транспортных АТФаз?
Раздел 2. Водный режим растений.
1. Какие особенности структуры молекул воды определяют ее физические и химические
свойства?
2. Почему устьица считаются одним из замечательных приспособлений зеленого
растения, выработанных в процессе эволюции?
3. Каково соотношение количества воды, испаряемой через устьица и со свободной
водной поверхности той же площади? Чем это объясняется?
4. Какие типы движения устьиц вы знаете? Каков их механизм? Значение К +,
фитогормонов в процессе открывания устьиц.
5. Какие выводы важно сделать об изменении интенсивности транспирации в различных
условиях среды, исходя из формулы Дальтона?
6. Почему: а) ветер усиливает транспирацию; б) опушённость листьев уменьшает
транспирацию?
7. Охарактеризуйте основные силы, вызывающие поступление воды в клетки корня.
8. Является ли транспирация абсолютно необходимой для поступления воды? Как клетки
корня получают воду, если транспирация минимальна?
9. Как и почему влияют на поступление воды в клетки корня свойства почвы? Какие
силы препятствуют поступлению воды из почвы?
10. Объясните следующие термины: полевая влагоемкость, влажность завядания, мертвый
запас. Почему вносимые удобрения при засухе могут нанести вред?
11. Опишите путь воды от корня через ткани стебля, листа до ее потери в атмосфере. Как
изменяется при этом водный потенциал?
12. Объясните, почему вода поднимается к вершинам деревьев на высоту более 100 м.,
тогда как всасывающий насос поднимает ее на 10 м.
13. Объясните значение для осуществления водного тока воды в растениях таких явлений,
как осмотические силы, градиент водного потенциала, когезия и адгезия молекул
воды.
14. Когда возникает водный дефицит в растении и к каким первоначальным и
последующим последствиям он приводит?
15. Что такое ксерофиты? Какие физиологические признаки характерны для таких групп
ксерофитов, как гемиксерофиты, эвксерофиты, пойкилоксерофиты?
16. Виды и сорта культурных растений обладают разной устойчивостью к засухе. Какими
физиологическими признаками это определяется? Что должно учитываться при
селекции сортов, устойчивых к засухе?
17. Какие физиологические методы можно рекомендовать для определения нуждаемости
растений в поливе? Почему лучшие результаты дает определение водного потенциала
по сравнению с определением осмотического потенциала?
Раздел 3. Минеральное питание растений.
1. Какие основные признаки определяют необходимость данного элемента для жизни
растения? Как это можно установить?
2. Какие основные функции выполняют питательные элементы?
3. Какая особенность фосфора прежде всего определяет его физиологическую роль? В
состав каких необходимых соединений для жизни растений входит сера?
4. Каковы особенности физиологической роли металлов? Приведите примеры влияния
отдельных металлов на активность ферментов.
5. Назовите физиологические процессы, которые связаны с присутствием К +. В чем
специфическая роль Са+2 для зеленых растений?
6. Почему при недостатке Mg+2 нарушается процесс фотосинтеза?
7. Каким образом железо и медь участвуют в процессах фотосинтеза и дыхания?
8. Недостаток железа вызывает хлороз молодых листьев, а недостаток азота — старых.
Объясните почему?
9. Что такое антагонизм ионов? Как он проявляется? Каковы его причины?
10. Почему поступление солей через корневую систему зависит от: а) присутствия
кислорода; б) интенсивности дыхания; в) света?
11. Что такое свободное пространство корня (апопласт)? Где оно локализовано? Что такое
симпласт? Каковы пути и особенности передвижения ионов от поверхности корня до
сосудов ксилемы?
12. Где находятся пояски Каспари и как они влияют на передвижение ионов по сосудам
ксилемы? Что вызывает десорбцию ионов в сосудах ксилемы?
13. Каково соотношение процессов пассивного и активного поступления ионов в клетки
корневой системы в зависимости от возраста растений?
14. Какова физиологическая роль корневой системы? Какие существуют доказательства
этого?
15. Какие организмы могут усваивать азот воздуха? Чем отличаются симбиотические
азотфиксирующие организмы?
16. Почему клубеньки на корнях бобовых растений имеют розоватую окраску? Имеет ли
это физиологическое значение? В чем оно?
17. Каковы основные источники азотного питания высших растений? Каковы
специфические особенности действия каждого из них на физиологическую
деятельность растений?
18. Какие основные этапы круговорота азотистых веществ в растении? Что позволило Д.
Н. Прянишникову постулировать, что аммиак — это альфа и омега азотистого обмена
в растениях?
19. Какие ферменты участвуют в восстановлении нитратов? Почему одни из них
называются индуцибильными? Восстановление нитратов до аммиака ускоряется на
свету. С чем это связано?
20. Какова роль бобовых растений в обеспечении урожая последующих культур?
21. Какие свойства почвы и растения необходимо учитывать при внесении удобрений?
Раздел 4. Дыхание растений
1. Что такое дыхание и брожение? Каково значение дыхания в жизни растений?
2. Что такое окисление и восстановление? Докажите, что дыхание — это окислительновосстановительный процесс.
3. Какие основные пути дыхательного обмена? Чем определяется разнообразие
дыхательных путей?
4. 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?
5. Где локализованы процессы, входящие в аэробную фазу дыхания? На какие этапы она
делится? Какие соединения, выделяющиеся в цикле Кребса, поступают в дыхательную
цепь?
6. Какие переносчики водорода и электронов входят в дыхательную цепь? Каков
источник энергии для функционирования дыхательной цепи? Почему необходим
кислород для ее функционирования?
7. Как осуществляются положения хемиосмотической теории Митчелла о
преобразовании свободной энергии окислительно-восстановительных реакций
дыхательной цепи в электрохимический градиент ионов водорода?
8. Что такое окислительное фосфорилирование? В чем сходство и различия
окислительного и фотосинтетического фосфорилирования?
9. В каких формах энергия, выделяющаяся в процессе дыхания, может быть
использована растительным организмом?
10. Что представляет прямой и косвенный механизм синтеза АТФ? Что такое АТФсинтетаза? Где она расположена?
11. Какое количество АТФ образуется при распаде одной молекулы глюкозы: а) в
анаэробную фазу дыхания; б) в аэробную?
12. Каковы основные особенности пентозофосфатного пути? В чем его значение? Какие
важные продукты образуются в результате его функционирования?
13. Какие факторы оказывают влияние на процесс дыхания?
14. Приведите примеры механизмов регуляции дыхательного обмена.
Раздел 5. Фотосинтез (питание растений углеродом)
1. Что такое гетеротрофный и автотрофный тип питания? Какие источники энергии
могут быть использованы для построения органического вещества гетеротрофами и
автотрофами?
2. Каковы особенности поступления С02 из атмосферы к зеленым пластидам? Что
способствует и что затрудняет этот процесс?
3. В чем сходство и различие химического состава, структуры и ультраструктуры
митохондрий и хлоропластов? Что обозначают термины: ламелы, тилакоиды, граны,
4.
5.
6.
7.
8.
9.
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?
10. 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?
11. Кратко охарактеризуйте основные этапы фотосинтеза. Какие существуют
доказательства, что фотосинтез включает световые и темновые реакции?
12. Объясните, что такое синглетный и триплетный уровень возбуждения. Как они
различаются по времени жизни и какое это имеет значение?
13. Каковы пути дезактивации хлорофилла? На какой энергетический уровень переходит
молекула хлорофилла при дезактивации?
14. Что такое светособирающий комплекс (ССК), из каких частей он состоит, где
локализован, какие пигменты в него входят? Каковы его функции и значение?
15. В чем состоит эффект «усиления» Эмерсона? Какой вывод следует из него?
16. Каким символом обозначается хлорофилл-ловушка фотосистемы I и фотосистемы II?
Почему хлорофилл ловушки должен поглощать более длинноволновые лучи по
сравнению с хлорофиллом
17. ССК?
18. Из какого соединения выделяется кислород в процессе фотосинтеза? Какие
эксперименты это доказали, что такое реакция Хилла? Что восстанавливается и что
окисляется в процессе фотосинтеза?
19. В чем сущность фотохимических реакций фотосинтеза? Чем отличается циклический и
нециклический поток электронов? циклическое и нециклическое фосфорилирование?
Каковы продукты этих реакций?
20. 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?
21. Что определяет расположение отдельных переносчиков в фотосинтетической
электронтранспортной цепи? Какие два типа переносчиков в ней участвуют?
22. Как осуществляется преобразование энергии, накопившейся на мембранах
хлоропластов, в энергию АТФ?
23. Какие продукты световой фазы используются для осуществления темновых реакций?
В чем их роль? В каких реакциях цикла Кальвина (Сз-путь) они используются?
24. На какие основные фазы можно разделить цикл Кальвина? Охарактеризуйте их.
25. При каких условиях фермент РДФ-карбоксилаза будет действовать как РДФоксигеназа? К какому результату это приведет?
26. В растениях существует два основных пути превращения углерода в процессе
фотосинтеза: С3- и С4-пути. С чем связано их название? Перечислите их основные
различия (акцепторы, промежуточные продукты, структурные отличия хлоропластов и
др.).
27. Процессы присоединения СО2 к акцепторам осуществляются двумя ферментами:
РДФ-карбоксилазой и ФЕП-карбоксилазой. В чем их различие? Где они
локализованы?
28. Назовите растения с С4 типом фотосинтеза. Почему эти растения характеризуются
большей продуктивностью, большей устойчивостью к засухе?
29. Что такое фотодыхание? Какие его основные особенности? С какими структурами оно
связано?
30. Что характерно для растений использующиех фотосинтез типа САМ?
31. Какое количество световой энергии надо затратить на восстановление 1 моля СОг до
уровня углеводов?
32. Приведите примеры взаимного влияния внешних факторов на интенсивность
фотосинтеза.
33. Что такое компенсационная точка, как она меняется у светолюбивых и
теневыносливых растений?
34. От каких параметров фотосинтетического процесса зависит продуктивность
сельскохозяйственных растений?
35. Каковы пути увеличения КПД использования энергии света в процессе фотосинтеза?
Раздел 6. Превращение и транспорт органических веществ в растении
1. По каким тканям передвигаются минеральные питательные вещества? Что определяет
скорость и направление их передвижения?
2. Образовавшиеся в хлоропластах ассимиляты передвигаются по направлению к
сосудам флоэмы. Какие превращения претерпевают они на этом пути? Каков
механизм этого транспорта?
3. В какой форме органические вещества передвигаются по флоэме?
4. Какие из элементов минерального питания влияют на транспорт органических
веществ по флоэме?
5. Какие факторы оказывают влияние на передвижение по флоэме и по ксилеме? Какой
вывод можно из этого сделать?
6. Какое значение для транспорта питательных веществ имеет взаимодействие
«источник» — «запрос»? Какую роль в этом играют фитогормоны?
Какие существуют гипотезы, объясняющие механизм флоэмного транспорта?
Раздел 7. Рост и развитие растений.
1. Что такое рост, развитие? Каковы взаимоотношения этих двух процессов? Приведите
примеры.
2. Каковы особенности структуры и физиологических процессов клетки, находящейся в
эмбриональной фазе? За счет чего происходит увеличение размера клетки в эту фазу?
В какой период эмбриональная клетка содержит четверное количество ДНК?
3. Какие структурные и физиологические особенности клетки в фазе растяжения? Что
наиболее характерно для этой фазы?
4. Какие особенности роста клеточной оболочки в фазу растяжения? Какой гормон
регулирует этот процесс?
5. В чем физиологическое значение двойного оплодотворения? Какие особенности
физиолого-биохимических процессов в пыльцевом зерне и в тканях пестика
способствуют их взаимодействию?
6. Какова роль фитогормонов: а) в эмбриогенезе; б) в процессе прорастания семян?
7. Какие силы вызывают поступление воды в семена? Что такое матричный потенциал?
8. Какие процессы обмена веществ происходят при набухании семян? Как регулируется
новообразование ферментов?
9. Что такое тотипотентность клеток? Чем она обусловлена? Каковы экспериментальные
доказательства тотипотентности клеток у растений?
10. Что такое дифференциация клеток и тканей? Какого рода факторы могут вызвать
появление различий между клетками с одинаковым генотипом?
11. Каковы особенности культуры изолированных клеток и тканей? Какие теоретические
и практические возможности открывает этот метод?
12. Как изменяются темпы роста клеток органов, организма на протяжении их жизни, с
чем это связано?
13. Какие внешние условия определяют темпы роста? Какова природа их влияния? Что
такое гидратура клеток или тканей?
14. Что такое фотоморфогенез? Свет какой длины волны вызывает основные
фотоморфологические изменения? В чем они состоят?
15. 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?
16. 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?
17. 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?
18. Перечислите наиболее яркие проявления физиологического действия ауксинов,
гиббереллинов, цитокининов, а также абсцизовой кислоты, этилена.
19. Почему в процессе эволюции выработалась закономерность, согласно которой рост и
формирование каждого органа регулируются не одним гормоном, а их соотношением?
Приведите примеры, доказывающие это.
20. Что такое рецепторы гормонов, в чем их значение? Что такое компетентность клеток к
гормонам, чем она определяется?
21. Ответные реакции всех фитогормонов можно разделить на быстрые и медленные. Есть
ли различия в механизме их осуществления? Каков он?
22. В качестве примера быстрых ответных реакций рассмотрите влияние ауксина на
пластическую растяжимость клеточной оболочки (влияние на локализованную в
мембране Н+-помпу).
23. В качестве примера механизма медленных реакций рассмотрите влияние гиббереллина
на новообразование белков ферментов в прорастающих семенах ячменя (влияние
гормонов на разные этапы генного уровня регуляции).
24. Какие условия необходимо учитывать для успешного применения фитогормонов в
растениеводстве? Назовите примеры, где фитогормоны могут использоваться в
практике.
25. 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.
26. Какова физиологическая роль движений растений? Каковы основные положения
гормональной теории тропизмов (роль ауксинов, этилена, абсцизовой кислоты)?
27. Можно ли считать состояние покоя лишь приспособлением к неблагоприятным
условиям существования? В чем его значение? Что является наиболее характерным
для состояния покоя?
28. Почему при черенковании следует учитывать возраст материнского растения? Что
такое календарный и общий возраст органа?
29. Как можно рассматривать процесс развития с генетической точки зрения? Что
регулирует экспрессию генов? Как это взаимосвязано с условиями внешней среды?
30. Что такое яровизация? Для каких растений необходимо воздействие низких
температур для перехода к этапу зрелости? Где происходит яровизация?
31. Что такое фотопериодизм? Какова критическая длина дня или ночи для разных
растений? Приведите примеры короткодневных и длиннодневных растений.
Раздел 8. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды
1. Какие общие закономерности проявляются у растений при воздействии
неблагоприятных внешних условий?
2. В чем различие физиологического действия на растения повышенных и пониженных
температур, вызывающих повреждение и даже гибель растений?
3. Что такое процесс закаливания растений? Все ли растения способны к закаливанию?
Какие физиологические изменения, происходящие в процессе закаливания, повышают
устойчивость растений к морозу? Почему?
Темы для самостоятельной работы студентов
Раздел 1. Клетка.
Клетка как организм и как элементарная структурная единица растения. Источники
энергии в клетке. Мембраны как главный элемент клеточных структур. Проницаемость
мембран. Диффузия. Изменчивость мембран в онтогенезе клетки. Химический потенциал.
Активный транспорт ионов. Движение растворенных веществ через мембраны.
Плазмаллема. Структура. Функции. Пиноцитоз. Основные структурные элементы
эукариотической клетки. Особенности строения в связи с их физиологическими
функциями. Химическая организация растительной клетки. Физико-химические свойства
протоплазмы. Ее строение. Функции основной плазмы. Движение цитоплазмы и
органоидов. Процессы возбуждения и торможения в протоплазме (явление
раздражимости) растительных клеток.
Раздел 2. Водный режим растений
Свойства воды. Изменчивость структурной организации молекулы воды при
переходе к различным фазовым состояниям. Свободная и связанная вода. Роль воды в
биологических системах. Вода и поток растворенного вещества. Принципы
термодинамики необратимых процессов. Водный потенциал его роль и факторы
оказывающие на него влияние. Первый и второй закон Фика. Классификация растений по
особенностям водного режима. Передвижение воды из почвы в растение, по симпласту и
апопласту. Влияние температуры на поглощение воды корнями. Организация листа как
специализированного органа испарения. Верхний концевой двигатель. Транспирация
устьичная и кутикулярная , методы исследования. Полевая влагоемкость (ПВ), ППВ,
коэффициент завядания, водный баланс - их определения.Факторы оказывающие влияние
на поглотительные способности клеток растений. Влияние влажности почвы, физические,
химические, микробиологические воздействия.
Раздел 3. Минеральное питание растений.
Корневая система, как специальный орган поглощения минеральных веществ.
Минеральные элементы растений их физиологическая роль. Функционально
взаимозаменяемые элементы. Взаимное действие ионов. Признаки недостатка элементов
минерального питания, физиологическое действие недостатка элементов минерального
питания. Методы изучения потребности растений в элементах минерального питания.
Отношение растений к кислотности и щелочности среды. Физиологически кислые и
щелочные соли. Питательные смеси, их состав и свойства. Выращивание растений без
почвы. Синтетическая деятельность корневой системы. Ритмичность физиологической
деятельности корней. Зависимость деятельности корневой системы от внутренних и
внешних факторов. Поглощение минеральных веществ растительной клеткой.
Бактериотрофное и микотрофное питание. Минеральные, органические и синтетические
удобрения. Физиологические принципы применения. Закон Ю.Либиха.
Раздел 4. Дыхание растений.
Дыхание как окислительно-восстановительный процесс. Теории Баха и Палладина.
Организация митохондрии в онтогенезе, в связи с выполняемой функцией. Особенность
дыхания разных органов и тканей растений. Изменения в дыхании с возрастом растений.
Электронтранспортная цепь митохондрий, организация, функционирование. Типы
окислительно-восстановительных реакций. Химизм анаэробной фазы дыхания.
Промежуточные и конечные продукты гликолиза. Ферменты гликолиза. Пентозофосфатный
цикл окисления углеводов, его физиологический смысл. Цикл дикарбоновых кислот (цикл
Тунберга). Химизм аэробной фазы дыхания. Ферменты цикла Кребса, его роль в
жизнедеятельности организма. Глиоксилатный цикл. Особенности и место прохождения.
Промежуточные и конечные продукты цикла. Ферменты цикла. Связь дыхания и брожения.
Раздел 5. Фотосинтез (питание растений углеродом)
Хлоропласты: их структура, онтогенез, пигменты пластид. Роль в процессе
фотосинтеза. Организация пигментной системы мембраны хлоропластов. Хлорофиллы.
Их физико-химические свойства. Физико-химические свойства каротиноидов и
фикобилинов. Поглощение света. Флуоресценция и перенос энергии возбуждения.
Приложимость законов фотохимии к фотосинтезу. Первичные фотохимические процессы
при фотосинтезе. 3. Поглощение и миграция энергии в фотосистемах. Фотосинтетическое
фосфорелирование, генерация "восстановительной силы". Путь углерода в фотосинтезе.
С-3 - путь фотосинтеза. С-4 - путь фотосинтеза. Фотосинтез по типу САМ. Фотодыхание.
Лист как орган фотосинтеза. Ассимиляция углекислоты листьями растений. Двойственная
роль устьиц в процессе фотосинтеза. Водный стресс и фотосинтез. Основные положения
теории фотосинтетической продуктивности (по А.А.Ничипоровичу). Работы
К.А.Тимирязева. Значение фотосинтеза в круговороте веществ и энергии на Земле.
Фотосинтез как фактор урожайности.
Раздел 6. Превращение и транспорт органических веществ в растении
Общие понятия об обмене веществ. Особенности обмена веществ растений как
фотосинтезирующих организмов.Ферменты, их общие свойства, классификация,
особенности отдельных групп ферментов. Понятие об изоферментах. Углеводный обмен
растений. Первичный синтез, взаимопревращения и распад углеводов. Ферменты
углеводного обмена. Обмен липидов у растений. Механизм синтеза и расщепления
липидов.Синтез белков и азотистый обмен у растений. Пути синтеза аминокислот,
полипептидов и белков. Пути синтеза различных веществ вторичного метаболизма,
регуляторов роста и др., их роль в жизни растений и практическое использование.
Изопреноидный обмен. Шикиматный путь образования веществ фенольной природы.
Орнитиновый цикл. Механизм транспорта ассимилятов по флоэме. Транспортные формы
веществ. Регуляция транспорта и распределения ассимилятов (трофическая,
гормональная, электрофизиологическая) в растении. Транспорт ионов в растении.
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.
Раздел 7. Рост и развитие растений.
Понятие о росте и развитии растений, их различия и единство. Генетическая
информация и пути ее реализации в онтогенезе. Тотипотентность клеток и их
специализация в процессе роста и развития. Зависимость роста от внешних условий (свет,
температура, влага, аэрация и др.).Методы учета роста. Типы роста. Фазы роста клеток.
Корреляция роста органов и частей растения. Полярность. Регенерация у растений.
Вегетативное размножение растений черенками, отводками и др. Культура клеток, тканей,
органов и ее использование в биотехнологии, селекции и для познания закономерностей
роста и развития.Регуляторы роста растений, их химическая природа, локализация и
передвижение в растениях, механизм действия. Ауксины, гиббереллины, цитокинины,
этилен и абсцизовая кислота и др.. Практическое применение природных регуляторов
роста. Синтетические регуляторы роста различного назначения (реторданты, дефолианты
и др.) и их использование в сельском хозяйстве. Жизненный цикл растений. Растения
моно- и поликарпические. Периоды онтогенеза. Фазы развития растений и этапы
органогенеза. Работы А.А. Сапегина и Ф.М. Куперман. Связь органогенеза с развитием
растений. Использование морфофизиологического анализа в растениеводстве и селекции.
Термопериодизм у растений. Покой растений, его виды и способы прерывания у растений.
Покой семян, методы стратификации. Фотопериодизм растений. Гормональная теория
развития М.Х. Чайлахяна. Теория циклического старения и омоложения Н.П. Кренке.
Использование теории развития растений в практике.
Раздел 8. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды
Значение теории устойчивости. Потери сельского хозяйства от неблагоприятных
факторов. Представление об общей и специфической устойчивости. Засухоустойчивость и
ксерофитизм. Действие засухи на растения. Особенности засухоустойчивых растений.
Адаптивно-приспособительные реакции. Классификация по времени. Стратегии
выживания. Неспецифические и специфические реакции. Понятие стресса у растений.
Стресс как сложный многоступенчатый процесс. Биохимическая адаптация. Механизмы
биохимической адаптации. Жаростойкость растений. Повреждения растений от высоких
температур. Пути повышения жаро- и засухоустойчивости растений. Работы Генкеля.
Действие на растения отрицательных температур, причины гибели и повреждения
растений от мороза. Морозоустойчивость и ритм развития растений. Зимостойкость.
Закаливание озимых. Подготовка к зимовке у древесных растений. Причины страдания
растений при перезимовке (выпревание, вымокание, ледяная корка, зимняя засуха).
Холодоустойчивость растений и ее значение для продвижения южных культур на север.
Действие низких положительных температур, пути повышения холодоустойчивости.
Солеустойчивость 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.
Вопросы для промежуточной аттестации
1. Предмет и задачи физиологии растений.
2. Типы термодинамических систем. Понятие сложности. Структурная и динамическая
организация.
3. Химический состав растений как отражение принципа системности.
4. Строение органоидов с позиции биологических систем.
5. Факторы, определяющие функцию биологических систем.
6. Основные представления об организации растительного организма.
7. Принципы термодинамической организации растительного организма.
8. Клетка как организм и как элементарная структурная единица растения. Источники
энергии в клетке.
9. Мембраны как главный элемент клеточных структур. Состав, строение и функция
биологических мембран.
10. Проницаемость мембран. Диффузия. Изменчивость мембран в онтогенезе клетки.
11. Химический потенциал. Активный транспорт ионов. Движение растворенных веществ
через мембраны.
12. Симпластный и апопластный путь транспорта веществ.
13. Основные структурные элементы эукариотической клетки. Особенности строения в
связи с их физиологическими функциями.
14. Химическая организация растительной клетки.
15. Физико-химические свойства протоплазмы. Ее строение. Функции основной плазмы.
16. Плазмаллема. Структура. Функции. Пиноцитоз.
17. Движение цитоплазмы и органоидов.
18. Процессы возбуждения и торможения в протоплазме (явление раздражимости)
растительных клеток.
19. Изменение в протоплазме в зависимости от внешних и внутренних факторов.
20. Рибосомы и эндоплазматический ритикулюм растительной клетки. Структура и
функциональная изменчивость этих органоидов.
21. Аппарат Гольджи. Структура. Функции. Роль в образовании матрикса клеточной
стенки растений.
22. Строение, химический состав и функция клеточной оболочки.
23. Лизосомы,
сферосомы,
пероксисомы,
глиоксисомы,
микротрубочки
и
микрофиламенты.
24. Вакуоли. Структура. Состояние и роль воды в центральной вакуоли.
25. Структура и функция митохондрий растительной клетки. Изменчивость
ультроструктуры митохондрии при разнообразных воздействиях.
26. Строение пластид. Изменчивость структуры и функции.
27. Организация клеточного ядра. Структурная и функциональная изменчивость в
онтогенезе клетки.
28. Роль клеточной оболочки в поглощении и транспорте воды и ионов в растительной
клетке.
29. Корневая система как орган поглощения. Структура поглотительной зоны.
30. Влияние на поглощение воды внешних факторов. Физиологическая сухость почвы.
31. Формы почвенной влаги. Доступная и недоступная вода в почве. Коэффициент
завядания.
32. Виды транспирации, их значение в жизни растений и методы учета транспирации.
33. Единицы транспирации: интенсивность транспирации, коэффициент транспирации,
экономность транспирации, продуктивность транспирации.
34. Корневое давление, обнаружение его и измерение. Гутация и "плач" растений.
Суточные и сезонные изменения корневого давления.
35. Передвижение воды по растению. Верхний и нижний концевые двигатели водного
тока в растении.
36. Значение воды в жизни растений. Распределение воды в растении. Состояние воды в
клетках растений. Физиологическое значение различных форм воды.
37. Понятие о сосущей силе. Зависимость сосущей силы от тургора и осмотического
потенциала.
38. Зависимость транспирации от внутренних условий. Роль эпидермиса, устьиц и
межклетников. Фазы транспирации.
39. Влияние на транспирацию внешних условий и суточный ход.
40. Водный режим, водный баланс, водный дефицит растений.
41. Электронтранспортная цепь митохондрий.
42. Типы окислительно-восстановительных реакций.
43. Дыхание как окислительно-восстановительный процесс. Теории Баха и Палладина.
44. Химизм анаэробной фазы дыхания. Промежуточные и конечные продукты гликолиза.
Ферменты гликолиза.
45. Химизм аэробной фазы дыхания. Ферменты цикла Кребса.
46. Глиоксилатный цикл. Особенности и место прохождения. Промежуточные и конечные
продукты цикла. Ферменты цикла.
47. Пентозофосфатный цикл окисления углеводов.
48. Зависимость интенсивности дыхания от ферментов внешней среды.
49. Особенность дыхания разных органов и тканей растений. Изменения в дыхании с
возрастом растений.
50. Дыхательный коэффициент, зависимость его от дыхательного субстрата и
соотношения внешних и внутренних факторов.
51. Конституционные и запасные вещества растений. Взаимосвязь превращений веществ в
растениях.
52. Превращение белков в растении. Роль ДНК и РНК в синтезе белков. Ферменты их
обмена.
53. Превращение углеводов в растении. Ферменты углеводного обмена.
54. Жировой обмен в растении. Ферменты жирового обмена.
55. Транспортные формы и скорость передвижения органических веществ в растении.
56. Поглощение элементов минерального питания корнем.
57. Радиальный и ксилемный транспорт минеральных веществ.
58. Поглощение и превращение азота растением. Орнитиновый цикл. Круговорот азота в
растении и природе.
59. Физиологическое значение фосфора. Круговорот фосфора в природе.
60. Метаболизм серы в растении. Круговорот серы в природе.
61. Калий, кальций и магний в обмене веществ растений.
62. Микроэлементы. Физиологическое значение.
63. Физиологические расстройства при недостатке элементов минерального питания.
64. Признаки недостатка элементов минерального питания.
65. Взаимодействие ионов. Физиологически кислые и щелочные соли.
66. Выращивание растений без почвы. Питательные смеси. Гидропоника и аэропоника.
67. Влияние внешних и внутренних факторов на поглотительную активность корня.
68. Хлоропласты: их структура, онтогенез, пигменты пластид. Роль в процессе
фотосинтеза.
69. Организация пигментной системы мембраны хлоропластов. Хлорофиллы. Их
физико-химические свойства.
70. Физико-химические свойства каротиноидов и фикобилинов.
71. Поглощение света. Флуоресценция и перенос энергии возбуждения.
72. Приложимость законов фотохимии к фотосинтезу.
73. Фотосистема II. Мембранная организация фотосистемы.
74. Фотосистема I. Мембранная организация фотосистемы.
75. Путь углерода в фотосинтезе. С-3 - путь фотосинтеза.
76. С-4 - путь фотосинтеза.
77. Фотосинтез по типу САМ.
78. Фотодыхание.
79. Ассимиляция углекислоты листьями растений.
80. Двойственная роль устьиц в процессе фотосинтеза.
81. Водный стресс и фотосинтез.
82. Основные положения теории фотосинтетической продуктивности (по А.А.
Ничипоровичу).
83. Влияние температуры на нетто-фотосинтез.
84. Метаболизм белков, роль ДНК и РНК в их биосинтезе.
85. Обмен углеводов, энзимы углеводного обмена.
86. Обмен липидов, энзимы жирового обмена.
87. Транспорт веществ в растении. Системы транспорта веществ в растении.
88. Общие представления о росте растений. Внутренние и внешние условия роста.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
111.
112.
113.
114.
115.
Условия дифференциации клеток. Осевые градиенты веществ.
Фитогормоны: ауксины, гиббереллины.
Фитогормоны: цитокинины, ингибиторы, брассинолиды.
Синтетические регуляторы роста.
Полярность.
Взаимодействие частей и органов растений. Корреляция роста тканей и органов.
Периодичность роста. Понятие о глубоком и вынужденном покое.
Регенерация тканей.
Фотоморфогенез. Роль красного и дальнего красного света. Свойства фитохрома.
Движение растений. Таксисы. Настии. Нутации.
Тропизмы. Тургорные движения.
Понятие онтогенеза растений. Периоды, стадии и фазы онтогенеза. Растения моно- и
поликарпические.
12 этапов органогенеза (по Ф.М .Куперман).
Основные закономерности развития растений. Трофические факторы развития.
Теория циклического старения и омоложения Н.П. Кренке.
Понятие устойчивости растений. Становление механизмов устойчивости.
Холодостойкость. Физиологические основы холодостойкости. Способы ее
повышения.
Морозостойкость. Физиологические основы морозостойкости. Способы ее
повышения.
Зимостойкость. Физиологические основы зимостойкости. Способы ее повышения.
Засухоустойчивость. Приспособление растений к засухе. Приемы ее повышения.
Жаростойкость. Физиологические основы жаростойкости. Способы ее повышения.
Ксероморфная структура растений. Закон В.Р. Заленского.
Солеустойчивость. Физиологические основы солеустойчивости. Способы ее
повышения.
Устойчивость растений к инфекционным болезням.
Углеродный обмен и продуктивность растительного покрова.
Продуктивность растительного сообщества. Фотосинтез и урожай.
Антропогенные факторы среды и устойчивость растений.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
а) основная литература:
1. Физиология растений /Алёхина Н.Д., и др., под ред. Ермакова И.П./ М.: Высшая
школа, 2005г.
2. Медведев С.С. Физиология растений. СПб.: СПб. Гос.ун-та. 2004г.
б) дополнительная литература:
1. Уоринг Ф.,Филлипс И. Рост растений и дифференцировка. - М.:Мир, 1984.
2. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений.- М.:Мир, т.1,2 - 1986.
3. Рубин Б.А. Курс физиологии растений. М. Высшая школа, 1976.
4. Либберт Э. Физиология растений.- М.: Мир, 1976.
5. Лебедев С.И. Физиология растений. – М.: Агропромиздат,1988.
6. Полевой В.В. Физиология растений.- М.:Высшая школа, 1989.
7. Якушкина Н.И. Физиология растений.- М.:Просвещение, 1993.
8. Максимов Н.А. Краткий курс физиологии растений. - М:Сельхозгиз,1958.
9. Слейчер Р. Водный режим растений.- М:"Мир",1970.
10. Люттге У., Хигинботам Н. Передвижение веществ в растениях. - М:Колос,1984
11. Нобел П. Физиология растительной клетки. - М:Мир, 1973.
12. Кларксон Д. Транспорт ионов и структура растительной клетки.- М:Мир 1978.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лабораторное оборудование: микроскопы, автоклав, сухо-жаровой шкаф,
термостаты,
центрифуги,
дистиллятор,
холодильники,
аналитические
весы,
спектрофотометр, ФЭК, вытяжной шкаф, электроплитка. Лабораторная посуда: чашки
Петри, пробирки, пипетки, колбы, градуированные стаканы и цилиндры, ножницы,
пинцеты. Химические реактивы. Компьютеры.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО № 877 с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 050100 –
Педагогическое образование, профиль – Биология.
Автор:
Доцент кафедры микробиологии
и физиологии растений, к.б.н.
__________________ В.А. Спивак
Программа одобрена на заседании кафедры микробиологии и физиологии растений
от 25.02.2011 года, протокол № 2.
Зав. кафедрой микробиологии и
физиологии растений, д.б.н., профессор
____________________ С.А. Степанов
Декан биологического факультета
д.б.н., профессор
____________________ ГВ. Шляхтин