Лекция 18. Основные понятия процессов роста и развития растений.

Общие представления о росте и развитии растений. Закономерности роста, типы роста. Кинетика ростовых процессов. Основные этапы развития растений.

.

Лекция 19. Фазы роста растений и их характеристики.

Клеточные основы роста. Особенности роста органов растений. Корреляции ростовых процессов различных органов, регенерация.

Лекция 20. Регуляция ростовых процессов.

Влияние на рост и развитие внутренних и внешних факторов. Физиологические основы действия фитогормонов. Фитохромная и криптохромная системы, электрофизиологические процессы роста.

Лекция 21. Ростовые движения растений.

Процессы раздражимости и возбудимости. Типы движения растений (внутриклеточные движения, тропизмы, настии, нутации) и их механизмы.

Лекция 22. Развитие растений.

Основные этапы онтогенеза (эмбриональный, ювенильный, репродуктивный, зрелости, старения). Морфологические, физиологические и метаболические особенности этапов онтогенеза. Состояние покоя у растений. Типы покоя и их значение для жизнедеятельности растений.

Модуль 4.

Раздел 8. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ

Лекция 23. Устойчивость как приспособление растений к условиям существования.

Общие понятия: стресс, адаптация, устойчивость. Типы ответных реакций растений на действие неблагоприятных факторов.

Лекция 24. Действие факторов среды на растительный организм.

Характеристика факторов внешней среды. Механизмы устойчивости и пути адаптации растений к различным неблагоприятным факторам внешней среды (температуры, кислотность почвы, засоление, водный дефицит и др.). Закаливание растений. Радиоустойчивость растений и ее механизмы.

Лекция 25. Общие механизмы устойчивости и характеристики адаптационного процесса.

Общие принципы адаптивных реакций растений на экологический стресс. Изменение экспрессии генов и включение синтеза стрессовых, мембранных, структурных белков; перестройки мембранных систем и физиологических процессов; синтез протекторных соединений и др. Биохимическая адаптация. Пути повышения устойчивости растений.

Лекция 26. Физиология растений – теоретическая основа продуктивности растений.

Физиология растений - теоретическая основа растениеводства и новых отраслей биотехнологии. Физиологические основы продуктивности растений. Главные проблемы современной фитофизиологии.

Практические (семинарские) занятия

Лабораторные занятия

Самостоятельная работа

В дисциплине «Физиология растений» реализуются следующие виды самостоятельной работы студентов: самостоятельное изучение теоретического материала (0,75 з.е.), написание реферата (0,25 з.е.) в 5 семестре, решение задач (0,5 з.е.) в 6 семестре.

Самостоятельное изучение теоретического материала предполагает работу с учебной литературой, итогом работы является конспект, схема, таблица.

На самостоятельное изучение выносятся в соответствии с тематикой лекций следующие вопросы:

Модуль 1.

Раздел 1.

Вклад русских ученых в становление и развитие физиологии растений как науки.

Физиология растений – теоретическая основа рационального землепользования.

Раздел 2.

Строение и функции органоидов растительной клетки. Клеточная стенка: химический состав, структурная организация, ультраструктура и физические свойства. Функции и эволюция клеточной стенки Плазмодесмы. Образование и рост клеточной стенки. Гиалоплазма как коллоидная система. Движение гиалоплазмы.

Раздел 3.

Физические и химические свойства воды. Молекулярное строение воды. Состояние воды в растворах.

Особенности водного обмена различных групп растений: ксерофиты, мезофиты, гидрофиты.

Раздел 4.

Почва как источник минеральных элементов. Твердая фаза почвы, почвенный раствор, состав и структура почвенного поглощающего комплекса.

Источники азота для растений. Симбиотическая фиксация молекулярного азота.

Водная, песчаная и почвенная культуры, их применение в физиологии растений. Питательные смеси. Физиологически кислые и физиологически основные соли. Гидропоника. Физиологические основы применения удобрений.

Модуль 2.

Раздел 5.

Методы определения дыхательного газообмена у растений.

Митохондрии. Их структура и функции. Изменение ультраструктуры митохондрий в зависимости от функционального состояния организма

Соотношение различных путей ассимиляции углеводов в зависимости от факторов среды.

Основные положения хемиосмотической теории сопряжения Митчелла.

Методы определения составляющих дыхательного газообмена.

Раздел 6.

Хлоропласты. Основные элементы структуры хлоропластов (двойная мембрана, матрикс, тилакоиды, граны). Онтогенез хлоропластов.

Пигменты фотосинтеза. Особенности фотосинтетических пигментов у различных групп организмов. Компенсаторная хроматическая адаптация

Первичные процессы фотосинтеза.Модели переноса энергии возбуждения между молекулами пигментов. История открытия флуоресценции.

Особенности организации ЭТЦ фотосинтеза у про- и эукариот.

Регуляция фотосинтетической ассимиляции СО₂ у растений различных экологических групп.

Экология фотосинтеза. Фотосинтез в условиях промышленной фитотроники и в замкнутых системах жизнеобеспечения.

Модуль 3.

Раздел 7.

Методы определения темпов роста растений. Ритмика ростовых процессов и биологические часы.

Рост растений и среда.

Влияние температуры, света, воды, газового состава атмосферы, элементов минерального питания на ростовые процессы.

Клеточные основы роста. Фазы роста клеток и их характеристики. Изменения морфологии и метаболизма при прохождении каждой фазы. Понятие о клеточном цикле, влияние различных факторов на деление клеток.

Фитогормоны (ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, брассиностероиды), их строение, биосинтез, транспорт, физиологическое действие.

Тропизмы (фото-, гео-, электро-, термотропизмы). Гормональная природа тропизмов. Настии. Сейсмонастические движения.

Модуль 4.

Раздел 8.

Первичные неспецифические стрессовые реакции растений.

Особенности стрессовых реакций на различных уровнях организации растительных организмов.

Особенности приспособительных реакций растений к гипо- и аноксии.

Реакции сверхчувствительности, их роль в формировании устойчивости растений.

Фитоалексины, механизмы действия.

Особенности физиологических процессов растений на ценотическом уровне.

Темы рефератов

Реферат в 5 семестре

Основные субклеточные структуры растительной клетки (Ядро, аппарат Гольджи, ЭР, лизосомы, глиоксисомы, сферосомы, пероксисомы).

Митохондрии (Структура, химический состав, функциональная активность. Геном митохондрий. Пластидная система.)

Вакуолярная система (Состав вакуолярного сока, тонопласт, транспортные системы тонопласта. Рибосомы. Метаболические взаимодействия клеточных органоидов).

Влияние факторов внешней среды на работу нижнего концевого двигателя (Температура, аэрация, водоудерживающая сила почвы).

Механизмы адаптации растений к дефициту влаги. (Природа засухоустойчивости растений. Физиологические основы орошения. Действие избытка влаги и механизмы адаптации к нему).

Система взаимодействия "корень-почва". (Корень как орган поглощения минеральных элементов и воды, а также место специфических синтезов. Рост корня как основа поступления минеральных элементов).

Механизм поглощения ионов. (Роль процессов диффузии и адсорбции, их характеристика. Понятия водного свободного пространства и Доннановского свободного пространства. Транспорт ионов через плазматическую мембрану. Пассивный перенос. Активный транспорт ионов (первичный и вторичный активный транспорт). Уравнение Нернста. Движущие силы транспорта ионов и формы потребляемой энергии. Механизмы транспорта ионов через мембраны: АТФазы, редокс-цепи, ионные каналы, портерные системы (симпорт, антипорт, унипорт).

Кинетика процессов поглощения. (Участие мембранных структур клетки в поглощении и компартментации ионов. Роль вакуоли. Пиноцитоз. Взаимосвязь процессов поглощения веществ корнем с другими функциями растения (дыханием, фотосинтезом, водообменом, биосинтезами, ростом и др.)).

Сера. Основные соединения серы в растении, их роль в структурной организации клетки, участие в окислительно-восстановительных реакциях. Источники серы для растения. Механизм восстановления сульфатов, отдельные этапы процесса, ферментные системы.

Фосфор. Значение разных типов фосфорсодержащих соединений в клетке. Поступление фосфора в клетку, пути его включения в обмен. Участие соединений, содержащих фосфор, в образовании клеточных структур, ферментных систем. Макроэргические соединения фосфора, их роль в энергетическом обмене.

Калий, его значение в обмене растительного организма. Влияние калия на физические свойства протоплазмы, на ферменты углеводного обмена, синтез белков и др. Роль калия в поддержании ионного баланса в тканях, в процессах осморегуляции.

Кальций. Структурообразовательная роль кальция. Участие в образовании клеточной стенки, поддержании структурной целостности мембран и регуляции их проницаемости. Регуляторная роль кальция.

Магний. Формы участия магния в метаболизме. Магний в составе хлорофилла. Участие в реакциях переноса фосфатных групп, в формировании функционально-активных клеточных структур.

Регуляция клеточного дыхания. Зависимость дыхания от внешних и внутренних факторов.

Пути окисления органических веществ в клетке. Унификация субстратов дыхания. Механизм активации дыхательных субстратов, пути их включения в процессы биологического окисления.