МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Физиология растений
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра экологии, биохимии и биотехнологии
Направление подготовки44.03.05. Педагогическое образование(с двумя профилями подготовки)
ПрофильБиология/Химия
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость2 ЗЕТ
Учебный план44_03_05_БиХ-1-2020
Часов по учебному плану 72
в том числе:
аудиторные занятия 28
самостоятельная работа 44
Виды контроля по семестрам
зачеты: 5

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 3 (5) Итого
Недель 18,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 14 14 14 14
Практические 14 14 14 14
Сам. работа 44 44 44 44
Итого 72 72 72 72

Программу составил(и):
к.с.-х.н., доцент, Бородулина И.Д.

Рецензент(ы):
к.с.-х.н., уч. сек. ФГБНУ ФАНЦА, Никитина Е.Д.

Рабочая программа дисциплины
Физиология растений

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 22.02.2018г. №125)

составлена на основании учебного плана:
44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии

Протокол от 31.08.2020 г. № 1
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Соколова Г.Г.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии

Протокол от 31.08.2020 г. № 1
Заведующий кафедрой Соколова Г.Г.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Цель освоения дисциплины - изучение основ современной физиологии растений и формирование у студентов научного мировоззрения об основных физиологических процессах, протекающих в растительном организме, их взаимосвязи и регуляции.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.06

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-8: Способен осуществлять педагогическую деятельность на основе специальных научных знаний
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.- педагогические основы организации занятий по физиологии растений;
- словесные, наглядные и практические методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности по физиологии растений
3.2.Уметь:
3.2.1.- использовать методы обучения для эффективного усвоения знаний учащимися по курсу физиологии растений;
- осуществлять контроль за эффективностью учебно-познавательной деятельности по физиологии растений
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.- исследовательскими методами в сфере профессиональной деятельности;
- навыками стимулирования учебно-познавательной деятельности по физиологии растений

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Физиология растительной клетки
1.1. Физиология растений как наука. Организация растительной клетки Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.2. Сравнение проницаемости мембран живых и мертвых клеток. Накопление красителей в вакуолях Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
1.3. Организация растительной клетки.Сравнение и сходство растительной клетки и животной. Органеллы растительной клетки. Организация, свойства и функции мамбран Сам. работа 5 4 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 2. Фотосинтез
2.1. Структурная организация фотосинтетического аппарата. Пигментные системы фотосинтеза Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.2. Определение химических свойств пигментов листа. Разделение пигментов по Краусу.Разделение пигментов листа методом бумажной хроматографии Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.3. История развития представлений о фотосинтезе. Пигменты фотосинтеза и их свойства Сам. работа 5 4 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.4. Cветовая фаза фотосинтеза. Образование АТФ: xемиосмотическая гипотезы. Механизм синтеза АТФ. Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.5. Демонстрация фотосенсибилизирующей активности хлорофилла в модельном опыте. Наблюдение флуоресценции флорофилла.Обнаружение процесса фотосинтеза. Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.6. Световая фаза фотосинтеза. Сам. работа 5 4 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.7. Цикл Кальвина. Цикл Хетча-Слека-Карпилова,САМ-тип фотосинтеза, фотодыхание. Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.8. Продукты световой и темновой фазы. Экология фотосинтеза Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
2.9. Темновая фаза фотосинтеза Сам. работа 5 5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 3. Дыхание
3.1. История развития представлений о дыхании растений. Ферментные системы дыхания Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
3.2. Особенности дыхательного обмена у растений Сам. работа 5 4 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
3.3. Обнаружение каталазы в картофельном соке. Обнаружение пероксидазы в картофельном соке. Определение дыхательного коэффициента Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
3.4. Пути дыхательного обмена Лекции 5 0.5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
3.5. Влияние динитрофенола на поступление воды в ткань клубня картофеля Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
3.6. Гликолитический и апотомический путь окисления дыхательного субстрата. Энергетика дыхания. Экология дыхания Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 4. Водный обмен
4.1. Биологическое значение воды, ее физические свойства. Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
4.2. Механизмы поступления и транспорт воды по растению Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
4.3. Влияние ионов калия и кальция на форму плазмолиза. Наблюдение колпачкового плазмолиза в растворах нитрата калия и роданида калия Практические 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
4.4. Выделение воды растением (транспирация).Экология водного обмена Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
4.5. Явление осмоса. Перемещение воды по градиенту водного потенциала в искусственной «клеточке» Траубе. Тургор растительной клетки. Поглощение воды и ее выход из клеток корнеплода моркови. Определение водного потенциала растительных тканей методом Уршпрунга (по изменению длины брусочков ткани). Определение водного потенциала растительных тканей по изменению концентрации внешнего раствора (по В.С. Шардакову) Практические 5 2 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
4.6. Поступление воды в растение, ее транспорт и выделение Сам. работа 5 6 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 5. Физиология минерального питания
5.1. Классификация минеральных элементов. Азот, его значение в жизни растений Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
5.2. Физиологическая роль основных минеральных элементов и их поглощение корневой системой Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
5.3. Микрохимический анализ золы. Антагонизм ионов. Обнаружение нитратов в растениях Практические 5 2 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
5.4. Минеральное питание растений Сам. работа 5 5 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 6. Физиология роста и развития растений
6.1. Основные закономерности роста и развития растений Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
6.2. Регуляция ростовых процессов. Фитогормоны Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
6.3. Наблюдение ярусной изменчивости морфологических признаков. Изучение действия гетероакусина на рост корней Практические 5 2 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
6.4. Механизмы движения растений Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
6.5. Клеточные основы роста. Закон большого периода роста. Закономерности роста и развития. Теория омоложения Кренке Сам. работа 5 8 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
Раздел 7. Устойчивость растений
7.1. Общие принципы адаптивных реакций растений Лекции 5 1 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
7.2. Защитное действие сахаров на протоплазму клетки Практические 5 2 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3
7.3. Общие механизмы устойчивости растений Сам. работа 5 4 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Бородулина И.Д., Вечернина Н.А. Практикум по физиологии растений: учеб. пособие Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2010
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Под. ред. И.П. Ермакова. Физиология растений: М.: Академия, 2005
Л2.2 Полевой В.В. Физиология растений: М.: Высшая школа,, 1989
Л2.3 Н. И. Якушкина. Физиология растений: учеб. пособие для студ. биол. спец. высш. пед. завед М. : Просвещение,
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Курс в Moodle "Физиология растений" https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=467
6.3. Перечень программного обеспечения
Интернет-ресурсы, мультимедийный проектор


Microsoft Windows
Microsoft Office
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
http://www.consultant.ru/
http://elibrary.asu.ru
http://elibrary.ru
http://www.scopus.com
https://link.springer.com/
http://www.biolib.de/
https://biomolecula.ru/
https://openlibrary.org/
http://cyberleninka.ru/
https://bioumo.ru/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
315Л лаборатория физиологии растений; лаборатория цветочно-декоративных растений и дендрологии - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 14 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; лабораторные столы – 5 шт.; компьютер: марка Intel Dual Core - 1 единица; стационарный экран: марка Projecta Pro Screen MW - 1 единица; вытяжной шкаф автономный SPO3A1; печь муфельная ЭКПС10; термостат с охлаждением ТСО – 1/80; центрифуга лабораторная с ротором BioSan; термостат жидкостный с магнитной мешалкой WB-4MS BioSan; бокс абактериальной воздушной среды БАВнп-01 Ламинар-С; микроскоп Альтами 104 - 4 шт.; холодильник Atlant – 1 шт.; автоматические дозаторы Black Thermo 15 шт.; набор реактивов и лабораторной посуды для физиологии растений
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Настоящие методические указания предназначены для студентов с целью оказания им помощи в планировании и организации самостоятельной работы при изучении курса «Физиология растений».
Самостоятельная работа студентов является составной частью учебного процесса и так же, как и аудиторное время, подлежит планированию и контролю. Для самостоятельной работы, проверки знаний и контроля за изучением курса проводится тестирование, семинарские занятия и защита отчетов по лабораторным занятиям.
На заочном факультете аудиторные занятия, организуемые во время экзаменационной сессии, ввиду крайне недостаточного объема, не могут обеспечить проработку учебного курса. Их назначение − обобщение учебного материала, разъяснение наиболее сложных вопросов, ознакомление с существующей лабораторной практикой физиологических работ, современными методами анализа и оборудованием.
Рабочая программа курса «Физиология растений» для студентов биологического факультета включает 8 разделов. Они составляют основу для понимания механизмов физиологических явлений в растительных организмах, их координации на разных уровнях биологической организации.
При освоении курса физиологии растений необходимо учитывать, что затруднения чаще всего возникают из-за недостатков в освоении тех дисциплин, на которых базируется и с которыми тесно связана физиология. К их числу в первую очередь относится анатомия растений. Без четкого представления о структурной организации тканей и органов растений, об особенностях строения их клеток невозможно правильное представление и об идущих в них физиологических процессах.
Недостаточная подготовка по общей и органической химии делает, по существу, неполноценным усвоение связанных с обменом веществ биологических вопросов. Природа сил, определяющих процесс жизнедеятельности, течение энергетических процессов, основы многих методов, используемых физиологией, будут трудно восприниматься без должного освоения физики. Существенную помощь в изучении разделов водного режима, минерального питания может оказать освоение курса почвоведения.
Определенные трудности возникают из-за недостатка учебной литературы. Учебников по физиологии растений, соответствующих, с одной стороны, современному состоянию развития физиологии растений и одновременно, с другой стороны, отражающих с достаточной полнотой особенности жизнедеятельности лесных объектов, по сути дела, нет. Поэтому, необходимо пользоваться не только предложенной основной литературой, но и дополнительными источниками, что указаны в конце данного раздела.
Серьезным недостатком, особенно при самостоятельной работе студентов, является недопонимание необходимости последовательной и систематической проработки учебной дисциплины. Проработку следует строить на последовательном освоении разделов в соответствии с предлагаемой рабочей программой и с учетом нижеизложенных указаний. Рекомендуется при этом вести конспект, а затруднительные вопросы решать, прибегая к помощи учебников, справочной литературы или преподавателя.
При освоении первого раздела «Физиология растительной клетки» следует разобраться в особенностях строения субклеточных структур растительных клеток, определяющих протекание в них физиологических процессов. Узловыми вопросами раздела являются строение, функции биополимеров (ДНК, белка), механизмы ферментативной и генетической регуляции, природа энергетического обмена. Основным недостаткам при изучении данного раздела является непонимание того, что основой любого физиологического процесса являются вещества и нуклеопротеиды; их особенности, меняющиеся под влиянием условий среды. Они также обусловливают способность организма к саморегуляции и самовоспроизведению, к обмену веществ.
Способность к фотосинтезу − это фундаментальная особенность жизнедеятельности зеленых растений, которая представляет собой глобальный окислительно-восстановительный процесс, использующий световую энергию солнца для синтеза органических соединений (преимущественно углеводов) из неорганических веществ − СО2 и H2O. При освоении этого раздела следует последовательно разобраться в структурной организации фотосинтетического аппарата, понять сущность процессов световой фазы фотосинтеза: поглощения и миграции энергии света, преобразования энергии квантов света в энергию химических связей органических соединений, сопряженного с образованием из воды О2 и синтезом АТФ и НАДФН2. Затем следует перейти к изучению темновых реакций, где происходит поглощение СО2 и образование конечных продуктов − углеводов и аминокислот. Наиболее труден для самостоятельного изучения процесс фотодыхания.
При изучении хлоропластов следует обратить внимание на тот факт, что данный органоид непрерывно осуществляет фотосинтез путем наилучшего обеспечения хлорофилла светом, поглощения СО2, оттока или превращения продуктов фотосинтеза.
Разобравшись в механизме физико-химических процессов, можно переходить к изучению влияния внутренних и внешних факторов среды на фотосинтез.
При изучении раздела «Дыхание» важно уяснить энергетическую функцию дыхания, его всеобщность и необходимость для процессов жизнедеятельности. Особое внимание следует уделить при изучении химизма дыхания его энергетической стороне − путям образования макроэргического соединения АТФ, энергетической эффективности разных этапов дыхания, ее зависимости от типа используемого субстрата и присутствия О2. Однако, изучая энергетический обмен, не следует упускать из виду то, что при дыхании образуется ряд промежуточных продуктов, которые могут вовлекаться в иные важные для жизнедеятельности реакции метаболизма.
При изучении влияния фактора внешней среды на дыхание необходимо, прежде всего, обращать внимание на их значение для энергетической эффективности дыхания, прямое и опосредованное их действие.
Питательные вещества служат основным субстратом для получения энергии, необходимой для роста и поддержания процессов жизнедеятельности и для синтетических процессов. Регулярное снабжение ими тканей и органов осуществляется как за счет поступления веществ от фотосинтезирующих органов, так и за счет мобилизации запасных веществ. Для древесных растений, особенно листопадных, запасные вещества являются основным источником поддержания жизнедеятельности в период весеннего роста.
Отчетливо выражена роль запасных веществ у семян, когда зародыш до появления первых листьев ведет полностью гетеротрофный образ жизни.
Запасные вещества приобретают особое значение для гетеротрофных органов и тканей в условиях отсутствия или затруднений в снабжении их продуктами питания.
Особое внимание следует обратить на координацию процессов жизнедеятельности растительного организма и трофические связи между разными частями растений на основе транспорта веществ в виде водных растворов (ксилемный и флоэмный потоки).
При освоении раздела по водному режиму растений прежде всего следует понять значение воды и особенностей ее физико-химических свойств в процессах жизнедеятельности.
Водный режим обеспечивается тремя взаимосвязанными процессами: поступлением Н2О, ее транспортом и транспирацией. Очень важно понять природу сил, обеспечивающих водный обмен (водный и осмотический потенциал, дыхание, цитоплазма). При этом необходимо учитывать, что водный обмен является тем процессом, от которого в существенной степени зависит интенсивность иных физиологических процессов и продуктивность растений.
Изучая механизм поглощения минеральных элементов, входящих в состав всех метаболических систем, обеспечивающих жизнедеятельность растений, необходимо учитывать, что хотя макроэлементы поступают в водных растворах, тем не менее, механизмы их поглощения отличны от механизмов поступления воды. Это определяется свойствами ионов как заряженных частиц. Добывание питательных веществ ведется в основном за счет активной работы цитоплазмы с затратой метаболической энергии.
Отсюда и тесная зависимость этого процесса от дыхания корней и условий среды, влияющих на дыхание.
Существенной является необходимость четкого представления о формах, в виде которых поглощаются, транспортируются минеральные элементы, об их превращениях в растениях, о способности к реутилизации.
Продуктивность растений, насаждений тесно связана с содержанием минеральных элементов в почве и активностью почвенных микроорганизмов (азотфиксаторы, аммонификаторы, нитрификаторы и др.). Путем внесения удобрений или другими приемами агротехники можно повысить плодородие. Поэтому на эти вопросы раздела должно быть обращено серьезное внимание.

Огромную роль в регуляции кооперативных взаимодействий специализированных клеток у многоклеточных организмов с различным характером метаболических реакций играют химические сигналы − гормоны. Раздел роста и развития является узловым в физиологии растений. Именно в явлениях роста, развития обнаруживается значение многочисленных связей между различными физиологическими процессами, между разными уровнями биологической организации. Здесь тесно переплетаются между собой трофические процессы и процессы регуляции, т. е. для явлений роста и развития характерна высокая степень интеграции, регуляторные процессы. Вопросы гормональной регуляции требуют особого внимания как в силу новизны, так и ввиду большого значения гормонов в проявлениях полярности, корреляционных процессах, в состоянии покоя и ростовых движениях. Природные гормоны и их синтетические аналоги находят практическое применение.
Природа фото- и термопериодических процессов, которые участвуют в регуляции развития и в координации его с имеющимися условиями среды, довольно сложна и неоднозначна, но в ней необходимо детально разобраться.
Раздел «Устойчивость растений. Формирование иммунитета растений». Механизмы защиты и адаптивных реакций являются важными и требуют особого внимания. Выявление устойчивости (или резистентности) рассматривается как основная задача в работах по интродукции, особенности устойчивости должны учитываться при подборе пород для лесовосстановления, степного полезащитного лесоразведения, для озеленения городов и ландшафтного строительства. С учетом особенностей видовой и сортовой изменчивости строится агротехника, а выведение устойчивых и районированных сортов является важнейшей целью в селекции растений.
Устойчивость специфична для вида или сорта. Она может меняться в течение жизни и быть различной у разных частей растения. Этот момент необходимо учитывать при выращивании и размножении растений.
Контрольные работы по учебному плану заочного обучения не могут охватить полностью курс. Формальный подход к их выполнению, когда студент зачастую ограничивается лишь проработкой части раздела, связанного с контрольной работой, не может дать четкого представления о механизмах, значении и взаимосвязи физиологических процессов. Проработку следует строить на последовательном освоении разделов в соответствии с предлагаемой рабочей программой.
Лишь проработав предшествующие разделы и разделы, связанные непосредственно с контрольной работой, следует приступать к оформлению самой контрольной работы. Общие же вопросы второй контрольной работы требуют проработки всего курса. При такой последовательности самостоятельной работы достигается качественное освоение курса физиологии растений, студент же получает удовлетворение от понимания роли и развития физиологических процессов, несмотря на всю их сложность и неоднозначность.
К экзамену допускаются студенты, выполнившие весь объем контрольных мероприятий, и студенты заочной формы обучения, проработавшие и освоившие лабораторные работы, вынесенные на аудиторные занятия.