Физиология роста и развития растений

По курсу «Физиология растений»

Введение

1. Предмет, цели, задачи и объекты физиологии растений. Связь физиологии растений с другими биологическими науками, ее место в биологии.

2. Общие принципы организации систем саморегуляции и интеграции в целом растении.

Физиология растительной клетки

3. Клетка – элементарная структурно-функциональная единица жизни. Основные структурные элементы эукариотической растительной клетки. Особенности строения в связи с их биологическими функциями.

4. Пространственно-временная организация клетки. Роль мембран. Современные представления о структуре и свойствах мембран. Функции мембран. Механизмы трансмембранного переноса веществ и ионов.

5. Клеточная стенка растений. Структура и функции. Первичная и вторичная клеточная стенка. Участие в строении клеточной стенки целлюлозы, лигнина, пектина, гемицеллюлоз.

6. Клетка как система взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Функциональное взаимодействие клеточных структур. Надежность и устойчивость клеточной организации.

Фотосинтез

7. Определение понятия «фотосинтез», его сущность и значение. Глобальная роль фотосинтеза в биосфере планеты. Масштабы фотосинтетической деятельности в биосфере.

8. Структурная организация фотосинтетического аппарата. Строение листа как специализированного органа фотосинтеза.

9. Хлоропласты. Ультраструктура. Онтогенез и филогенез пластид.

10. Пигментные системы фотосинтезирующих организмов.

11. Хлорофиллы. Химическая структура, спектральные свойства, функции, основные этапы биосинтеза.

12. Каротиноиды. Химическое строение, свойства, спектры поглощения, функции в фотосинтезе.

13. Первичные процессы фотосинтеза. Поглощение света пигментами. Электронно-возбужденные состояния. Миграция энергии в пигментных системах.

14. Фотосистемы и реакционные центры. Преобразование энергии и окислительно-восстановительные процессы в РЦ.

15. Фотосистема II и окисление воды.

16. Цитохромный комплекс и фотосистема I.

17. Циклический и нециклический транспорт электронов. Фотофосфорилирование. Механизм работы АТФ-синтазного комплекса.

18. Темновая фаза фотосинтеза. Взаимосвязь световой и темновой фаз.

19.Фотосинтетическое восстановление углерода. Пентозофосфатный восстановительный путь (цикл Кальвина). Ключевые ферменты цикла. Первичные продукты и их превращения. Регенерация акцептора СО₂. Стабильные продукты фотосинтеза.

20. Фотодыхание, гликолатный путь.

21. С₄- и САМ-типы фотосинтеза, механизмы и экологическое значение.

22. Экология фотосинтеза: влияние температуры, условий минерального питания и водоснабжения. Углекислотный и световой компенсационные пункты.

23. Эндогенные механизмы регуляции фотосинтеза. Процессы в хлоропластах при переходе к фотосинтезу. Клеточный, тканевый уровни регуляции фотосинтеза.

Дыхание

24. Общие представления о дыхании, его биологическое значение.

25. Дыхательные субстраты и дыхательный коэффициент.

26. Гликолиз и его этапы. Энергетический выход, функции гликолиза в клетке.

27. Окислительный пентозофосфатный путь. Этапы ОПФП, энергетический выход, роль в обмене веществ.

28. Цикл Кребса. Последовательность реакций, энергетический выход.

29. Дыхательная электротранспортная цепь митохондрий и окислительное фосфорилирование.

30. Альтернативный (цианидрезистентный) путь транспорта электронов. Регуляция и возможное физиологическое значение.

31. Связь между дыханием и брожением. Анаэробное дыхание: эволюционные и приспособительные аспекты.

32. Дыхание – центральное звено обмена веществ, роль дыхания в биосинтезах. Дыхание роста и дыхание поддержания.

33. Влияние факторов среды на скорость дыхания.

Водный обмен

34. Физические и химические свойства воды, важные для жизнедеятельности растений. Состояние и роль воды в растениях.

35. Термодинамические основы водообмена растений. Концепция водного потенциала и его компоненты.

36. Диффузия и осмос. Осмос как диффузия воды через полупроницаемую мембрану.

37. Растительная клетка как осмотическая система. Сосущая сила и тургорное давление.

38. Транспирация. Биологическое значение. Интенсивность транспирации, ее измерение.

39. Физиология устьичной транспирации. Устьичные движения и их механизмы.

40. Влияние внутренних и внешних факторов на транспирацию.

41. Поглощение воды корнями. Радиальное движение воды через корни. Корневое давление.

42. Передвижение воды по сосудистой системе. Водообмен между ксилемой и флоэмой. Организация и механизмы флоэмного и ксилемного транспорта в растениях.

43. Продуктивность транспирации и транспирационный коэффициент.

44. Водный дефицит и его влияние на физиологические процессы.

45. Особенности водообмена у растений разных экологических групп. Адаптация растений к изменению водного режима.

Минеральное питание

46. Потребность растений в минеральных элементах, их классификация. Физиолого-биохимическая роль основных элементов минерального питания.

47. Механизм поглощения ионов. Диффузия и адсорбция. Понятие свободного пространства.

48.  Корень как орган поглощения минеральных элементов. Радиальный транспорт ионов в тканях корня. Ксилемный транспорт.

49. Взаимосвязь поглощения элементов корнем с другими физиологическими функциями растений (дыхание, фотосинтез, водообмен, биосинтезы и др.). Синтетические и другие функции корня.

50. Азот и его значение для растений. Источники азота для растений. Биогеохимический цикл азота. Биологическая азотфиксация. Азотфиксирующие микроорганизмы.

51. Редукция нитрата. Этапы и ферменты.

52. Пути ассимиляции аммония в растении. Синтез первичных аминокислот. Реакции переаминирования.

53. Сера. Соединения серы в растительной клетке, их функции. Источники серы для растений. Восстановление сульфатов. Ассимиляция серы. Биогеохимический цикл серы.

54. Фосфор. Фосфоросодержащие соединения клетки, их роль. Поступление фосфора в клетку, пути включения в метаболизм. Фитин-запасная форма фосфора в клетке.

55. Калий. Значение в жизнедеятельности растений. Влияние на свойства протоплазмы, ионный баланс. Калий и регуляция движений устьиц.

56. Кальций. Структурная роль кальция (клеточная стенка, мембраны и т.д.). Регуляторная роль кальция.

57. Магний. Формы участия магния в метаболизме. Магний в составе хлорофилла.

58. Микроэлементы, роль в метаболизме. Металлы как элементы ферментов и компонентов ЭТЦ фотосинтеза и дыхания.

Физиология роста и развития растений

59. Общее представление о росте и развитии. Понятия «дифференцировка», «тотипотентность». Периодизация (этапы) онтогенеза высших растений.

60. Общие закономерности роста растений. Локализация роста. Клеточные основы роста. Рост делением, рост растяжением.

61. Ритмы роста растений. Большая кривая роста. Явление покоя и его биологическое значение.

62. Гормональная система растений. Общие принципы гормональной регуляции.

63. Ауксины – гормоны апекса побега. Физиологические эффекты ауксинов.

64. Цитокинины – гормоны корневого апекса. Физиологическое действие цитокининов. Взаимодействие с ауксинами.

65. Гиббереллины – гормоны листа. Основные физиологические эффекты гиббереллинов.

66. Абсцизовая кислота – сигнал водного стресса.

67. Этилен – сигнал механического стресса.

68. Брассиностероиды, жасминовая и салициловая кислоты, олигосахарины – гормональные вещества растений.

69. Рецепция световых сигналов. Фитохромная система (фоторецепция в красной области спектра).

70. Криптохром и фототропин (фоторецепция в синей области спектра).

71. Внутренние и внешние факторы регуляции роста и развития растений. Механизмы регуляции ростовых процессов.

72. Фотопериодизм. Типы фотопериодических реакций у растений, их распространение и значение.