Раздел 2. Содержание учебных модулей дисциплины и методические указания по их изучению

2.1. Модуль 1. Физиология растительной клетки. Основные процессы жизнедеятельности растений. Фотосинтез. Дыхание растений

2.1.1. Содержание модуля

Тема 1.1. Строение растительной клетки, химический состав ее компонентов, функции. Растительные ткани, их классификация, строение, функции

Строение растительной клетки. Структура и функции клеточной стенки. Строение и функции ядра. Химический состав цитоплазмы. Строение пластид – хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Липиды. Углеводы. Белки. Ферменты. Органы, ткани, функциональные системы высших растений.

Растительные ткани способствуют передвижению воды, растворенных минеральных и органических веществ. Классификация растительных тканей. Меристематические ткани: первичная и вторичная меристема. Верхушечная (апикальная), боковая (латеральная), вставочная (интерколярная), раневая (травматическая) меристемы. Покровные ткани: эпидерма, пробка, кора. Основные ткани: ассимиляционная, запасающая, поглощающая паренхима, аэрохима. Механические ткани: колленхима, склеренхима, склереиды. Проводящие ткани: сосуды (трахеи), трахеиды. Проводящие пучки: открытые и закрытые, ситовидные трубки, сосудисто-волокнистые пучки. Выделительные ткани: млечники, выделительные клетки, железистые волоски, нектарники, тидотоды.

Тема 1.2. Фотосинтез, его фазы, зависимость от внешних и внутренних факторов.

Строение хлоропласт. Миграция энергии и транспорт электронов при фотосинтезе.

Лист как орган фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза. Метаболизм углерода при фотосинтезе. Зависимость от внутренних и внешних факторов.

Световая фаза фотосинтеза. Фотофосфорилирование. Путь углерода в фотосинтезе (темновая фаза фотосинтеза). С₃-путь фотосинтеза (цикл Кальвина). С₄-путь фотосинтеза (цикл Хетча и Слэка). Фотосинтез по типу толстянковых (суккулентов).

Регуляция процессов фотосинтеза в целом растении. Экология фотосинтеза. Фотосинтез, рост и продуктивность растений.

Космическая роль растений.

Тема 1.3. Дыхание растений, общее уравнение, представление об активации кислорода. Окислительное фосфорилирование. Дыхательный коэффициент.

Общее уравнение дыхания. Представление об активизации кислорода. Основные пути окисления дыхательного субстрата гликолиз. Цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Прямое окисление сахаров.

Дыхательная электротранспортная цепь и окислительное фосфорилирование. Электроннотранспортная цепь митохондрий. Эндогенные механизмы регуляции дыхания у растений. Разнообразие путей переноса электронов и протонов. Субстраты дыхания и дыхательный коэффициент. Регуляция процессов дыхания. Зависимость дыхания от факторов внешней и внутренней среды. Изменение интенсивности дыхания в онтогенезе.

2.1.2. Методические указания по его изучению

Курс физиологии растений начинается с изучения строения и функции растительной клетки. Ее компонентов, их химического состава, функций. Каждый органоид клетки имеет важное значение.

Следует обратить внимание на отличия растительной клетки от животной клетки, строение мембран, пластид (хлоропластов, хромопластов, лейкопластов), особенно изучить хлоропласт, химический состав, их значение для фотосинтеза.

Студенты должны получить четкое представление о строении всех видов тканей, местоположении их в растении, функции.

Фотосинтез является основным процессом, определяющим урожай растений. Продуктивность фотосинтеза зависит не только от физиологического состояния растений, но и от целого комплекса внешних условий – освещенности, температуры, влажности и т.д.

Студент должен знать анатомическое строение хлоропласт листа, формулу хлорофилла а, в, с, d, уравнение фотосинтеза.

Изучается сущность световой фазы (образование АТФ и НАДФ-Н), метаболизм углерода при фотосинтезе (темновая фаза). С₃-путь фотосинтеза (цикл Кальвина); С₄-путь фотосинтеза (цикл Хетча-Слэка); фотосинтез по типу Толстянковых (САМ-метаболиза).

Уметь определять интенсивность фотосинтеза от внешних факторов проводить расчеты фотосинтетической деятельности посевов (ФАР).

Освоить методы извлечения и разделения пигментов зеленого листа. Изучить химические и оптические свойства хлорофилла, каротина и ксантофилла.

Ознакомиться с некоторыми методами обнаружения и количественного учета фотосинтеза. Студент должен уметь извлечь и разделить пигменты листа: получение спиртовой и бензиновой вытяжек пигментов, разделение пигментов методом Крауса, методом хроматографической адсорбции. Ознакомиться с химическим составом хлорофилла: опыление, получение феофитина и металлозамещенного хлорофилла.

Изучить оптические свойства хлорофилла и желтых пигментов листа: обнаружение флюоресценции хлорофилла, получение спектра поглощения хлорофилла, каротина и ксантофилла.

Выявит зависимость спектра поглощения хлорофилла от его концентрации.

Дыхание сложный физиологический процесс, протекающий в каждой живой клетке. Дыхание происходит в митохондриях.

Дыхание связано с механизмом фотосинтеза. Студент изучает анаэробное и аэробное дыхание, химизм дыхания, группы ферментов. У аэробных растений при дыхании происходит окислительное расщепление органических веществ с участием кислорода в воздухе.

При изучении этой темы студенты изучают гликолиз воды, цикл Кребса – переход ди- и трикарбоновых кислот, где применяются множество ферментов.

Студенты знакомятся с дыхательной электротранспортной цепью и окислительным фосфорилированием.

В изучении этой темы входит расчет дыхательного коэффициента у сельскохозяйственных растений.

Изучают зависимость факторов внешней и внутренней среды, а также измеряют интенсивность дыхания в онтогенезе.