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.В.1 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-4 | способностью применять принципы структурной и функциональной организации биологических объектов и владением знанием механизмов гомеостатической регуляции; владением основными физиологическими методами анализа и оценки состояния живых систем |
| ПК-1 | способностью эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - строение фотосинтетического и дыхательного аппарата растений на разных уровнях организации биологических объектов; - биохимические, биофизические основы основных жизненных функций растительных объектов; - молекулярные, субклеточные и клеточные механизмы регуляции и интеграции важнейших процессов растительного организма; - о молекулярных основах сложных функций и механизмах их регуляции в системе целого организма; - о закономерностях жизнедеятельности растений; - о структуре, свойствах и функциях мембран; - молекулярные основы механизмов преобразования энергии в клетке, различных метаболических процессов (дыхания, фотосинтеза, водообмена, транспорта), их регуляции и адаптации; - методы исследования биологических объектов; - качественные и количественные методы обнаружения биологических компонентов в растительных объектах |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - демонстрировать знание принципов клеточной организации биологических объектов, биохимических и физиологических основ их жизнедеятельности; - проследить взаимосвязь обмена веществ и физиологических процессов, адаптации растений на разных уровнях организации; - прогнозировать изменения в живых организмах при нарушении метаболических процессов или их регуляции; - применять методы статистического анализа полученных данных, правила методического оформления лабораторной, самостоятельной и курсовых работ; - подбирать адекватные методы для исследования биологических объектов; - ставить цели и задачи при выполнении научно-исследовательской работы, подбирать адекватные методы для исследования биологических объектов |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - научной терминологией курса; - информацией о биохимических основах и молекулярных механизмах жизнедеятельности биологических объектов; - информацией о биохимических основах и молекулярных механизмах жизнедеятельности биологических объектов при их адаптации; - навыками экспериментирования в исследовательской работе с применением технических средств; - быстрой ориентацией поиска нужной литературы, оценкой достоверности и корректности выводов; - навыками работы на современном лабораторном оборудовании; - самостоятельно проводить исследования на современном лабораторном оборудовании |
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 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 1.2. | Сравнение проницаемости мембран живых и мертвых клеток. Накопление красителей в вакуолях | Лабораторные | 5 | 4 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 1.3. | Организация растительной клетки.Сравнение и сходство растительной клетки и животной. Органеллы растительной клетки. Организация, свойства и функции мамбран | Сам. работа | 5 | 15 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 2. Фотосинтез | ||||||
| 2.1. | Определение химических свойств пигментов листа. Разделение пигментов по Краусу.Разделение пигментов листа методом бумажной хроматографии | Лабораторные | 5 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.2. | История развития представлений о фотосинтезе. Пигменты фотосинтеза и их свойства | Сам. работа | 5 | 13 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.3. | Cветовая фаза фотосинтеза. Образование АТФ: xемиосмотическая гипотезы. Механизм синтеза АТФ. | Лекции | 5 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.4. | Демонстрация фотосенсибилизирующей активности хлорофилла в модельном опыте. Наблюдение флуоресценции флорофилла.Обнаружение процесса фотосинтеза. | Лабораторные | 5 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.5. | Световая фаза фотосинтеза. | Сам. работа | 5 | 15 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.6. | Структурная организация фотосинтетического аппарата. Пигментные системы фотосинтеза | Лекции | 5 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.7. | Цикл Кальвина. Цикл Хетча-Слека-Карпилова,САМ-тип фотосинтеза, фотодыхание. | Лекции | 5 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 2.8. | Темновая фаза фотосинтеза | Сам. работа | 5 | 15 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 3. Дыхание | ||||||
| 3.1. | История развития представлений о дыхании растений. Ферментные системы дыхания | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 3.2. | Особенности дыхательного обмена у растений | Сам. работа | 6 | 10 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2 |
| 3.3. | Обнаружение каталазы в картофельном соке. Обнаружение пероксидазы в картофельном соке. Определение дыхательного коэффициента | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.1 |
| 3.4. | Пути дыхательного обмена | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 3.5. | Влияние динитрофенола на поступление воды в ткань клубня картофеля | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 4. Водный обмен | ||||||
| 4.1. | Биологическое значение воды, ее физические свойства. | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 4.2. | Влияние ионов калия и кальция на форму плазмолиза. Наблюдение колпачкового плазмолиза в растворах нитрата калия и роданида калия | Сам. работа | 6 | 10 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 4.3. | Выделение воды растением (транспирация).Экология водного обмена | Сам. работа | 6 | 10 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 4.4. | 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) | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 4.5. | Поступление воды в растение, ее транспорт и выделение | Сам. работа | 6 | 10 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 5. Физиология минерального питания | ||||||
| 5.1. | Классификация минеральных элементов. Азот, его значение в жизни растений | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 5.2. | Микрохимический анализ золы. Антагонизм ионов. Обнаружение нитратов в растениях | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 5.3. | Минеральное питание растений | Сам. работа | 6 | 10 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 6. Физиология роста и развития растений | ||||||
| 6.1. | Основные закономерности роста и развития растений | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 6.2. | Наблюдение ярусной изменчивости морфологических признаков. Изучение действия гетероакусина на рост корней | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 6.3. | Механизмы движения растений | Сам. работа | 6 | 4 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 6.4. | Клеточные основы роста. Закон большого периода роста. Закономерности роста и развития. Теория омоложения Кренке | Сам. работа | 6 | 21 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| Раздел 7. Устойчивость растений | ||||||
| 7.1. | Общие принципы адаптивных реакций растений | Лекции | 6 | 1 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 7.2. | Защитное действие сахаров на протоплазму клетки | Лабораторные | 6 | 2 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 7.3. | Общие механизмы устойчивости растений | Сам. работа | 6 | 24 | ОПК-4, ПК-1 | Л1.1, Л2.3, Л2.2, Л2.1 |
| 7.4. | Экзамен | 6 | 27 | |||
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по разделам и темам дисциплины в полном объеме размещены в онлайн0курсе на образовательном портале "Цифровой университет АлтГУ" - https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=467 ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-2. Способен применять принципы структурно-функциональной организации, использовать физиологические, цитологические, биохимические, биофизические методы анализа ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА 1. Фотолиз воды – это а) накопление воды в листе под действием света б) диссоциация воды на ионы под действием света в) выделение водяных паров из устьиц под действием света г) нагнетание воды в листья под действием света 2. Процессы, происходящие в световую фазу: а) превращение энергии солнечного света в НАДФ и АТФ б) накопление крахмала в) расщепление крахмала г) расщепление НАДФ и АТФ с выделением свободных электронов 3. При повышении углекислого газа в воздухе фотосинтез: а) снижается б) увеличивается в) не изменяется г) сначала снижается, затем увеличивается 4. При С3-фотосинтезе акцептором углекислого газа является: а) 3-фосфоглицериновый альдегид б) пировиноградная кислота в) рибулозо-1,5-дифосфат г) ферредоксин 5. При прорастании семян резко возрастает: а) фотосинтез б) дыхание в) транспирация г) транспорт веществ Ключ к тестам № вопроса ответ 1 б 2 а 3 б 4 в 5 б ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА 1. Перечислите не менее 3 уникальных свойств фотосинтеза (адсорбция СО2 в атмосфере; поддержание аэробной жизни на планете; предотвращение рассеивания солнечной энергии в космосе; процесс идет против термодинамического равновесия; крупномасштабность процесса; с помощью фотосинтеза осуществляется круговорот углерода (за 4 года – в атмосфере; за 300 лет – в тропосфере и океанах); продукты фотосинтеза являются строительным материалом, пищей и лекарственным сырьем для человека; в процессе фотосинтеза восстанавливаются нитраты и сульфаты; поддержание озонового слоя) 2. В какой ткани листа непосредственно протекает фотосинтез? (в мезофилле) 3. Почему темновая фаза фотосинтеза называется «темновой»? (не зависит от света) 4. Укажите продукты световой фазы фотосинтеза (НАДФН2, АТФ). 5. Укажите важнейший растительный фермент листьев, который играет центральную роль в биологическом круговороте неорганического углерода (Рубиско – рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) 6. Перечислите 2-3 сходства процессов дыхания и фотосинтеза (образуется энергия в виде АТФ; имеют одинаковые промежуточные продукты (ФГК, ФГА, ПВК, ФЭП, малат); наличие ЭТЦ; окислительно-восстановительные процессы; энзиматические процессы; циклические процессы; наличие воды обязательно) 7. Согласны ли Вы с утверждением, что эффект Пастера – это торможение распада сахаров и более эффективное их использование в присутствии кислорода? Да Нет 8. Последовательность расположения переносчиков электронов в электронтранспортной цепи дыхания определяется ….. (величиной окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала)) 9. Перечислите механизмы устьичных движений (калиевый насос; фотосинтетический, осмотический, гидродинамический) 10. Количество воды, испаренное с единицы листовой поверхности в единицу времени, называется ….. (интенсивностью транспирации) 11. Назовите механизмы поступления и транспорта воды в растение (нижний концевой двигатель (корневое давление) и верхний концевой двигатель (транспирация) 12. Элемент минерального питания растений, не входящий в состав ни одного органического соединения клетки – … (K – калий) 13. Перечислите фитогормоны-стимуляторы роста и развития растений (ауксины, гиббереллины. цитокинины) 14. Верно ли утверждение, что истинный рост – это баланс новообразования и деструкции? Да Нет 15. Перечислите виды покоя у растений (вынужденный и глубокий) 16. Что такое апикальное доминирование главного корня/побега? (Развивающаяся апикальная почка/апекс корня ингибирует рост пазушных почек/боковых корней, т.к. апикальная почка главного побега) 17. Какие виды регенерации у растений вы знаете? (физиологическая и травматическая) 18. Укажите фермент, отвечающий за фотопериодическую реакцию у растений (фитохром) 19. Можно ли растения, прошедшие яровизацию, «разъяровизировать»? Да Нет 20. Назовите белки, синтезируемые в растении при действии высоких температур (белки теплового шока или БТШ) Критерии оценивания: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ в целом: «зачтено» – верно выполнено более 60% заданий; «не зачтено» – верно менее 60% заданий. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| не предусмотрено |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце 6 семестра экзамена. Экзамен проводится в устной форме по билетам. В билет входит 2 теоретических вопроса. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА 1. Физиология растений как наука. Предмет, цель и задачи физиологии растений. 2. Общий план строения растительной клетки. Особенности, связанные с типом питания. 3. Общее уравнение фотосинтеза и значение этого процесса. 4. Пигменты фотосинтеза. Их структура, классификация и функции. Явление хроматической адаптации. 5. Первичные реакции фотосинтеза (фотофизический и фотохимический этапы). Представление о ССК и РЦ. 6. Характеристика основных компонентов фотосистем и принцип их последовательности в ЭТЦ. 7. Z-схема. 8. Механизм фотофосфорилирования. Нециклическое, циклическое и псевдоциклическое фотофосфорилирование. 9. С3-путь восстановления СО2. С4-путь и САМ-метаболизм. 10. Фотодыхание. 11. Фотосинтез и продуктивность растений. Пути повышения продуктивности. 12. Дыхание: определение, значение, общее уравнение. Сходство и различие с фотосинтезом. 13. Понятие о дыхательных субстратах и дыхательном коэффициенте. 14. Гликолиз. Схема процесса, энергетический выход, регуляция. 15. Цикл Кребса. Схема процесса, энергетический выход, регуляция. 16. Цианидрезистентное дыхание, его физиологическая роль. 17. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Химизм, значение, связь с гликолизом. 18. Глиоксилатный цикл. Химизм, значение. 19. Глюконеогенез. Значение его для растений. 20. Вода, ее физические и химические свойства. Биологическое значение. 21. Формы воды в клетке. Набухание и аквапорины. 22. Осмотические явления в клетке. Термодинамические показатели: активность, химический и водный потенциал, осмотический потенциал. Градиент водного потенциала. 23. Механизмы поступления и передвижения воды в клетке. 24. Строение корня. Поступление воды в корень и ее передвижение к сосудам. Апопластный и симпластный путь. 25. Передвижение воды по растению. Понятие о нижнем концевом двигателе. Плач. Гуттация. Проблемы эмболии. Адгезия и когезия. 26. Транспирация. Физические законы транспирации. Кутикулярная и устьичная транспирация. Механизм действия устьиц, регуляция устьичных движений. 27. Классификация растений по отношению к водному режиму. Механизмы засухоустойчивости растений. 28. Элементы минерального питания растений и их классификация. 29. Транспорт веществ через клеточные мембраны. Пассивный транспорт (диффузия, облегченная диффузия). 30. Физиологическая роль азота для растений. Аммонификация, нитрификация и денитрификация. Биологическая азотфиксация (механизм). 31. Метаболизм Р и S в растениях. Микроэлементы: функции и значение для растений. 32. Фитогормоны – стимуляторы роста (ауксины, гиббереллины, цитокинины) и ингибиторы (абсцизовая кислота, этилен). 33. Основные понятия о росте и развитии. Онтогенез растительной клетки. 34. Ростовые движения (тропизмы, настии). 35. Периодичность роста. Понятие о покое. Управление покоем. 36. Понятие о развитии растений. Этапы индивидуального развития растений. 37. Факторы внешней среды, регулирующие развитие растений. Яровизация. Фотопериодизм растений. Роль фитохрома. 38. Представление о стрессе, надежности, адаптации у растений. Устойчивость растений к низким температурам. 39. Солеустойчивость и устойчивость к недостатку кислорода. Газо- и радиоустойчивость растений. 40. Устойчивость растений к инфекционным заболеваниям. Критерии оценивания на экзамене Студенту предлагается два теоретических вопроса из разных разделов курса. Каждый вопрос оценивается отдельно в соответствии с критериями, описанными ниже. Затем выставляется средняя отметка за экзамен. Оценка «отлично» - студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленный вопрос, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса. Оценка «хорошо» - студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и практических занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Оценка «удовлетворительно» - студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа. Оценка «неудовлетворительно» - студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, несформированными навыками анализа явлений, процессов, неумением давать аргументированные ответы, слабым владением монологической речью, отсутствием логичности и последовательности. Выводы поверхностны. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
v06_03_01_Биология_уск-12-2019 Физиология растений.docx
|
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 | Н. И. Якушкина. | Физиология растений: учеб. пособие для студ. биол. спец. высш. пед. завед | М. : Просвещение, | |
| Л2.2 | Полевой В.В. | Физиология растений: | М.: Высшая школа,, 1989 | |
| Л2.3 | Под. ред. И.П. Ермакова. | Физиология растений: | М.: Академия, 2005 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Курс в Moodle "Физиология растений" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Office стандартный 2010, Интернет-ресурсы, мультимедийный проектор Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 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. |