Содержание разделов и тем лекционного курса

Модуль 1.

Раздел 1. Физиология растений как наука. задачи физиологии растений.

Лекция 1. Введение. Цели и задачи. Предмет и методы изучения. История.

Физиология растений – наука о жизнедеятельности растительного организма. История становления физиологии растений как науки. Предмет, цели и задачи курса. Методы исследования. Место физиологии растений в системе биологических наук. Место зеленого растения в экономике природы. Население Земли и пищевые ресурсы.

Раздел 2. Физиология растительной клетки.

Лекция 2. Физиология растительной клетки. Клетка как осмотическая система.

Общая схема организации растительной клетки. Методы исследования. Свободное пространство. Значение воды для жизнедеятельности растений. Водный обмен растительных клеток. Формы воды в клетке. Основные закономерности поглощения воды клеткой. Осмос и его законы. Осмотическое и тургорное давление. Сосущая сила. Химический потенциал воды и водный потенциал клетки. Растительная клетка - осмотическая система.

Раздел 3. ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ

Лекция 3. Водный режим растений. Функции и формы воды в растениях.

Водные характеристики почвы. Корневая система как орган потребления воды. Корневое давление, значение, механизм и методы определения. Гуттация и плач растений. Распределение воды в клетке и организме. Формы воды в почве. Физиологическая засуха и ее причины. Коэффициент завядания.

Лекция 4. Поглощение, транспорт воды, транспирация. Экология водного режима.

Механизмы передвижения воды по растению. Теория сцепления. Водообмен между ксилемой и флоэмой в целом растении. Верхний и нижний концевые двигатели. Влияние внешних условий на поступление воды в растение. Транспирация, ее формы и физиологическое значение. Количественные показатели: интенсивность, экономичность, продуктивность, транспирационный коэффициент. Методы измерения. Устьичная транспирация и механизм ее регулирования. Кутикулярная транспирация. Действие факторов внешней среды: свет, температура, влажность воздуха. Суточные колебания транспирации.

Раздел 4. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Лекция 5. Минеральное питание. Роль минеральных элементов.

Роль растений в круговороте минеральных элементов в биосфере. Потребность растений в элементах минерального питания. Содержание и соотношение минеральных элементов в почве и в растениях и факторы, их определяющие. Классификации элементов, необходимых для растений. Основная функция элементов в метаболизме: структурная и каталитическая. Физиологическая роль макро- и микроэлементов.

Лекция 6. Механизмы поглощения и транспорта минеральных элементов. Основы применения минеральных удобрений.

Ближний транспорт ионов в тканях корня. Симпластический и апопластический пути. Дальний транспорт. Восходящее передвижение веществ по растению: пути и механизмы. Перераспределение и реутилизация ионов в растении. Взаимодействие ионов (антагонизм, синергизм, аддитивность). Значение работ Д.Н. Прянишникова, Д.А. Сабинина в создании теории минерального питания. Корневое питание как важнейший фактор управления продуктивностью и качеством урожая. Генотипические различия в минеральном питании разных видов и сортов.

Модуль 2.

Раздел 5. ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ

Лекция 7. Физиологическая роль дыхания. Специфика дыхания у растений.

Специфика дыхания у растений. Развитие представлений о природе механизмов и о путях окислительно-восстановительных превращений в клетке. Каталитические системы дыхания (дегидрогеназы, оксидазы, оксигеназы, карбоксилазы, трансферазы и др.). Механизмы активации водорода субстрата и молекулярного кислорода. Метаболизм дыхательного субстрата.

Лекция 8. Электронно-транспортная цепь дыхания растений

Электрон-транспортная цепь митохондрий: структурная организация, основные компоненты, их окислительно-восстановительные потенциалы. Комплексы переносчиков электронов.

Лекция 9. Основные пути диссимиляции углеводов.

Гликолитический путь окисления; основные стадии. Цикл Кребса. Глиоксилатный цикл. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы и его роль в обмене клетки. Механизмы регуляции циклов.

Лекция 10. Фосфорилирование.

Единство элементарных энергетических процессов в живой природе. Фосфорилирование на уровне субстрата и фосфорилирование в дыхательной цепи. Мембраны как структурная основа биоэнергетических процессов. Электро-химический потенциал – движущая сила фосфорилирования. Регуляция электронного транспорта и фосфорилирования.

Лекция 11. Роль дыхания в продукционном процессе.

Составляющие дыхания: дыхание роста, дыхание поддержания и их соотношение в онтогенезе и в условиях меняющихся факторов среды.

Раздел 6. ФОТОСИНТЕЗ РАСТЕНИЙ

Лекция 12. Общие представления о природе фотосинтеза и его роли в развитии биосферы.

Развитие учения о фотосинтезе. Общее уравнение фотосинтеза, его компоненты. Структурная организация фотосинтетического аппарата. Роль фотосинтеза в процессах энергетического и пластического обмена растительного организма. Масштабы фотосинтетической деятельности в биосфере. Эволюция биосферы и фотосинтез.

Лекция 13. Пигменты фотосинтеза.

Хлорофиллы: химическая структура, спектральные свойства, функции. Основные этапы биосинтеза молекулы хлорофилла. Хлорофилл-белковые комплексы. Фикобилины: распространение, химическое строение, спектральные свойства, роль в фотосинтезе. Каротиноиды: химическое строение, спектральные свойства, функции.

Лекция 14. Первичные процессы фотосинтеза.

Поглощение света и передача энергии возбуждения. Возбужденное состояние электронов и пути дезактивации. Представление о фотосинтетической единице. Антенные комплексы. Преобразование энергии в реакционных центрах. Представление о совместном функционировании двух фотосистем. Эффекты Эмерсона. Электрон-транспортная цепь фотосинтеза.

Лекция 15. Электронно-транспортная цепь фотосинтеза и фотофосфорилирование.

Основные функциональные комплексы ЭТЦ. Системы фотоокисления воды и выделения кислорода при фотосинтезе. Типы функциональной организации ЭТЦ: нециклический, циклический и псевдоциклический потоки электронов и фотофосфорилирования. Стехиометрия сопряжения электронного транспорта и образования АТФ. Регуляция электрон-транспортной цепи фотосинтеза.

Лекция 16. Темновая стадия фотосинтеза.

Природа первичных акцепторов углекислого газа (углекислоты). Фиксация углекислого газа в цикле Кальвина-Бенсона, ключевые ферменты. Фотодыхание. Первичные продукты фотосинтеза. Фиксация углекислого газа в цикле Хэтча-Слэка-Карпилова. Особенности углекислотного метаболизма у С₃-, С₄ и САМ-растений. Эволюция механизма концентрирования СО₂

Лекция 17. Экология фотосинтеза.

Влияние на фотосинтез температуры, условий освещения, содержания углекислоты, условий минерального питания, водоснабжения. Световая кривая фотосинтеза. Компенсационная точка при фотосинтезе и ее зависимость от особенностей организма. Ассимиляционное число. Фотосинтез в онтогенезе растения.

Модуль 3.

Раздел 7. РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ