Учебно-методический комплекс по дисциплине ОПД. Ф.02.1 “Физиология растений” (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Кабардино-Балкарский государственный университет

им. ”

Факультет биологический

Кафедра ботаники

утвержден “____ “ ____________ 2010 г. Зав. кафедрой

Согласовано

“____ “ ____________ 2010 г.

Декан_______

Учебно-методический комплекс

по дисциплине ОПД. Ф.02.1 “Физиология растений”

для студентов,

обучающихся по специальности 020201.65 “Биология”

Нальчик 2010

Слонов Людин Хачимович

Доктор биологических наук, профессор,

профессор кафедры ботаники

Учебно-методический комплекс по дисциплине ОПД. Ф.02.1 “Физиология растений” составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности

Шифр 020201.65 “ Биология”

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла специальных дисциплин и является обязательной для изучения

Содержания

1.Аннотация к УМКА…………………………………………………..4

2.Выписка из государственного образовательного стандарта……….4

3.Рабочая программа дисциплины……………………………………..6

4.Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………………..50

4.1.Методические рекомендации для преподавателя………………...50

4.2.Методические указания для студентов……………………………52

4.3.Организация контролируемой самостоятельной работы студентов………………………………………………………………...52

4.4.Обеспеченность образовательного процесса по дисциплинам специализированным и лабораторным оборудованиям……………...53

4.5.Карта обеспеченности литературой по дисциплине……………...55

4.6.Перечень обучающих и контролируемых компьютерных программ………………………………………………………………...58

5.Текущая и промежуточная аттестация студентов по дисциплине……………………………………………………………....59

6.Инновационные методы в процессе преподавания дисциплины……………………………………………………………...62

1.  Аннотация к УМКА

Учебно-методический комплекс по дисциплине “Физиология растений” является совокупностью учебно-методических материалов, способствующих эффективному освоению студентами образовательной программы, решению следующих основных задач:

1.Повышение качества подготовки студентов путем системно-методического обеспечения учебного процесса;

2.Четкое определение места и роли дисциплины в образовательной программе, ее основных учебно-научных целей и задач;

3.Отражение в содержании учебной дисциплины современные представления о природе основных физиологических и биохимических процессов зеленого растения, механизма их регуляции и основных закономерностях взаимоотношений организма с внешней средой;

4.Распределение учебного времени по разделам курса, видам учебных занятий;

5.Планирование и организация самостоятельной работы студентов;

6.Определение круга учебно-методического обеспечения дисциплины, необходимого для ее освоения;

7.Разработка системы текущего и итогового контроля знаний студентов;

2.Выписка из государственного образовательного стандарта.

Строение и функции растительного организма, регуляция жизненных функций и системы обеспечения гомеостаза; физиологические процессы зеленого растения: фотосинтез, дыхание, водообмен, рост и развитие, формирование иммунитета растений; молекулярные механизмы физиологических процессов,

ферменты, гормоны, биологически активные вещества; методы физиологии растений. Практикум.

Кабардино-Балкарский государственный

университет им.

“утверждаю” декан биологического факультета ________________ “____ “ _______________ 2010 г.

Рабочая программа дисциплины

Кафедра ботаники

Шифр и наименование дисциплины: ОПД. Ф.02.1 “Физиология растений”

Статус дисциплины: Обязательная

Специальности (направления): 020201.65 – Биология

Форма обучения - очная

Объем дисциплины в часах - 204 ч.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СЕМЕСТРАМ

Номер	Учебные занятия	Число курсовых работ	Форма итоговой аттестации
семестра	Общий	Аудиторные	СРС
	объем	Всего	Лекции	Лаб.	Практ.
	202	132	68	64		70		зачет, экзамен
5			18	36		34		зачет
6			50	30		36		экзамен

Рабочая программа составлена на основании учебного плана и типовой программы для студентов биологов 3-го курса государственных университетов.

Разработчик – доктор биол. наук, профессор

кафедры ботаники _____________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ботаники

“___”______________20_г.

Заведующий кафедрой ботаники

к. б.н., доцент _______________

Согласована с профилирующей кафедрой

“___”______________20__г.

Одобрена советом (методической комиссией) биологического факультета КБГУ

“___”______________20 г.

Председатель _________________

3. Рабочая программа дисциплины

3.1. Пояснительная записка

Дисциплина “Физиология растений” читается студентам биологам 3-го курса и рассчитано на два семестра(5,6). Она входит в федеральный компонент цикла специфических дисциплин и является обязательной для изучения. Форма обучения: очная. Объем дисциплины: 202 ч.

3.2. Цели и задачи изучения дисциплины

3.2.1. Цели преподавания дисциплины

Курс "Физиология растений" относится к числу фундаментальных биологических дисциплин. Он предназначен для будущих педагогов и при его изучении студенты получают круг знаний о сложнейших процессах, протекающих в растительных организмах, о взаимодействии различных клеток, тканей и органов при осуществлении растениями разных функций, о целостном переходе к явлениям жизнедеятельности, приобретают теоретическую основу для всей системы мероприятий, направленных на повышение общей продуктивности, питательной ценности и качества растений. Знакомятся с методами проведения научно-исследовательских работ, получают навыки самостоятельной исследовательской работы.

3.2.2. Задачи изучения дисциплины

Задача курса - дать студентам современные представления о природе основных физиологических и биохимических процессов зеленого растения, механизмах их регуляции и основных закономерностях взаимоотношений организма с внешней средой.

Программа включает введение и 14 разделов, содержащих представления о механизмах главных физиологических функций зеленого растения - процессов газообмена, ассимиляции веществ, роста, развития, размножения, движения, выделения, транспорта веществ, водообмена, защиты и устойчивости растений и др. Анализ функций дается в эволюционном аспекте. Значительное место отводится характеристике процессов фотосинтеза и дыхания, составляющих основу энергетического и пластического обмена растения. Рассматриваются общие принципы организации и механизмы действия регулятивных систем в клетке и в целом организме, физиология минерального питания и гетеротрофного способа питания и др. Большое внимание уделяется экологическим проблемам физиологии и биохимии.

3.Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины

Физиология растений тесно связана с другими биологическими дисциплинами — анатомией и морфологией растений, систематикой, биохимией, биофизикой, генетикой, микробиологией, цитологией, молекулярной биологией, экологией и другими, представляющими различные аспекты в изучении единой целостной системы живых организмов.

3.3. Тематический план дисциплины

№	Разделы курса	Формы организации работы	Количество часов
1	2	3	4
1	Введение	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	2
2	Строение и функции растительного организма	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	26
3	Системы регуляции и интеграции у растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	6
4	Фотосинтез	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	32
5	Дыхание растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	30
6	Водный обмен	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	28
1	2	3	4
7	Физиология минерального питания	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	28
8	Выделение веществ	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	8
9	Биогенез клеточных структур и онтогенез растительной клетки	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	2
10	Рост и развитие растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	9
11	Физиология размножения растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	2
12	Движения растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	7
13	Механизмы защиты и устойчивости у растений	Лекция, лабораторные, самостоятельная работа	22

3.4. Содержание дисциплины

3.4.1. Лекции

Введение

Знакомство с дисциплиной, этапами развития, её связями с другими биологическими науками, с основными проблемами современной фитофизиологии - 2ч.

1. Строение и функции растительного организма

1.1.  Строение растительной клетки. Биологические мембраны и их функции - 2ч.

1.2.  Субклеточные структуры растительных клеток и функциональные системы высших растений - 2ч.

2. Системы регуляции и интеграции у растений

2.1. Внутриклеточные и межклеточные системы регуляции и механизмы их действия - 2ч.

2.2. Организменный уровень интеграции (механизмы интеграции, раздражимость) - 2ч.

3. Фотосинтез

3.1.  Понятие, общее уравнение фотосинтеза, история вопроса, значение зеленых растений для биосферы. Две фазы фотосинтеза - 2ч.

3.2.  Пигменты пластид (хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины) и их функции – 2ч.

3.3.  Световая фаза фотосинтеза. Фотофосфорилирование (миграция энергии и транспорт электронов при фотосинтезе. Фотофосфорилирование. Локализация электрон - и протонтранспортных реакций в тилакоидных мембранах) – 2ч.

3.4.  Темновая фаза фотосинтеза. Химизм С3-пути фотосинтеза (цикл Кальвина) – 2ч.

3.5.  С4-путь фотосинтеза, фотосинтез по типу толстянковых. Фотодыхание и метаболизм гликолевой кислоты – 2ч.

3.6.  Эндогенные и экзогенные механизмы регуляции фотосинтеза. Глобальный фотосинтез и проблема пищевых и энергетических ресурсов – 2ч.

4. Дыхание растений

4.1.  Понятие, общее уравнение дыхания (начальный этап изучения дыхания. Представления об активации кислорода и водорода. Взаимосвязь дыхания и брожения) – 2ч.

4.2.  Основные пути окисления дыхательного субстрата

4.2.1.Типы окислительно-восстановительных реакций. Оксидоредуктазы. Гликолиз и виды брожения – 2ч.

4.2.2. Цикл ди - и трикарбоновых кислот (цикл Кребса) и цикл – 2ч.

4.2.3. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы и прямое окисление сахаров. Взаимосвязь различных путей окисления – 2ч.

4.2.4. Дыхательная электронтранспортная цепь и окислительное фосфорилирование. Регуляция процессов дыхания – 2ч.

5. Водный обмен

5.1.  Значение, структура и свойства воды (физические свойства, молекулярное строение, структура льда и жидкой воды, состояние воды в растворах) – 2ч.

5.2.  Водный обмен растительных клеток (формы воды в клетке, механизмы поглощения воды, растительная клетка как осмотическая система, термодинамические показатели водного режима) – 2ч.

5.3.  Механизмы передвижения воды по растению и её расходования – 2ч.

5.4.  Особенности водного обмена у растений различных экологических групп и физиологические основы орошаемого земледелия – 2ч.

6. Физиология минерального питания

6.1.  Минеральное питание (развитие учения о минеральном питании, содержание минеральных веществ в растениях, физиолого-биохимическая роль азота и особенности питания растений азотом – 2ч.

6.2.  Физиолого-биохимическая роль других необходимых и незаменимых макро - и микроэлементов – 2ч.

6.3.  Механизмы поглощения ионов минеральных веществ растительной клеткой и транспорт веществ в растении (поглощение, ближний и дальний транспорт, пассивный и активный мембранный транспорт, метаболизм корней в связи с первичной ассимиляцией минеральных веществ) – 2ч.

6.4.  Влияние внешних и внутренних факторов на минеральное питание растений (влияние внешних и внутренних факторов на поглотительную активность корней, минеральное питание в онтогенезе растений, Физиолого-биохимические основы применения удобрений – 2ч.

7. Выделение веществ (способы выделения, функционирование специализированных секреторных структур у растений, механизмы выделения) – 2ч.

8. Биогенез клеточных структур и онтогенез растительной клетки (синтез нуклеионовых кислот и белков, самосборка и биогенез клеточных структур, фазы онтогенеза растительной клетки) – 2ч.

9. Рост и развитие растений

9.1.  Понятие «рост» и «развитие», этапы онтогенеза высших растений, дифференцировка и рост растений, регенерация у растений (определение понятия «рост», «развитие», эмбриональный этап и ювенильный, этап старости и отмирания, морфогенез побега и корня, коррелятивный рост, периодичность роста, способы регенерации у растений) – 2ч.

9.2.  Механизмы морфогенеза и влияние факторов внешней среды на рост и развитие растений (включение генетических программ, индукция поляризации у растений, «эффект положения», основные факторы внешней среды и рост и развитие растений) – 2ч.

10. Физиология размножения растений (способы размножения, половое размножение цветковых растений, вегетативное размножение и его использование в растениеводстве
) – 2ч.

11. Движения растений (разные способы движения, внутриклеточные - движение цитоплазмы и органоидов, локомоторный способ движения у жгутиковых, таксисы, ростовые движения, тропизмы, тургорные обратимые движения, эволюция способов движения) – 2ч.

12. Механизмы защиты и устойчивости у растений

12.1.  Способы защиты и надежность растительных организмов. Физиология стресса – 2ч.

12.2.  Физиолого-биохимические механизмы приспособления растений к неблагоприятным факторам внешней среды.

12.2.1. Засухоустойчивость и устойчивость к перегреву, устойчивость к низким температурам – 2ч.

12.2.2. Соле-, газо - и радиоустойчивость, устойчивость к недостатку кислорода и к инфекционным болезням – 2ч.

Всего 68 лекционных аудиторных часов.

Литература – см. раздел 2.3.

3.4.2. Лабораторные работы

№№ п/п	Названия лабораторных работ	Содержание	Объем в часах
1.	2.	3.	2.
Физиология растительной клетки
1.	Явления плазмолиза и деплазмолиза	Свойства протопласта. Клетка как осмотическая система	2
2.	Различная проницаемость плазмалеммы и тонопласта (колпачковый плазмолиз)	Проницаемость разных мембран, действие катиона К+ на свойства протоплазмы	2
3.	Проницаемость живой и мертвой цитоплазмы для веществ клеточного сока	Изучается изменение полупроницаемости мембран под действием разных факторов	2
1	2	3	4
4.	Определение осмотического давления клеточного сока плазмолитическим методом	Используя явления плазмолиза, определяют величину осмотического давления клеточного сока	2
5.	Определение сосущей силы клеток упрощенным методом (по Уршпрунгу)	Изучается зависимость сосущей силы от состояния тургорного давления	2
6.	Определение сосущей силы (водного потенциала) растительной ткани методом полосок по Лилиентштери	Определение водного потенциала путем нахождения изотонического раствора, где не происходит изменение длины полосок из клубня картофеля	2
7.	Определение жизнеспособности семян методом окрашивания (по )	Метод основан на непроницаемости живой цитоплазмы для некоторых красок	2
Фотосинтез
8.	Получение вытяжки пигментов зеленого листа. Разделение пигментов по Краусу. Омыление хлорофилла щелочью. Получение феофитина	Изучение химических свойств пигментов листа	2
9.	Спектры поглощения пигментов. Флуоресценция хлорофилла	Изучение оптических свойств пигментов	2
10.	Фотосенсибилизирующее действие хлорофилла	Продемонстрировать в модельных реакциях с выделением из растений пигментов фотосенсибилизирующую роль хлорофилла	2
11.	Определение площади листьев	Разные методы определения площади листьев	2
Дыхание растений
12.	Поглощение кислорода воздуха прорастающими семенами	Опыт для доказательства поглощения кислорода в процессе дыхания	2
13.	Определение интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода (по Бойсен-Йенсену)	Опыт для доказательства выделения СО2 в процессе дыхания	2
14.	Определение дыхательного коэффициента семян	Опыт о зависимости величины дыхательного коэффициента от окисляемых веществ	2
15.	Обнаружение дегидрогеназ в растительном материале	Изучить способ обнаружения и определения дегидрогеназ в растениях – ферменты, катализирующие перенос водорода от окисляемого субстрата к акцептору	2
16.	Определение активности каталазы в растительных объектах	Об активности каталазы судят по объему кислорода, выделяющегося в результате разложения перекиси водорода	2
Водный обмен растений
17.	Поглощение воды растением	Опыты по определению поглощения воды растением с использованием прибора Веска	2
18.	Передвижение воды по растению	Опыты за передвижением краски по сосудам растений	2
19.	Определение интенсивности транспирации по уменьшению массы срезанных листьев	Расход воды растением (транспирация) методом быстрого взвешивания	2
20.	Влияние внешних условий на состояние устьиц (по Молишу)	Определение состояния устьиц методом инфильтрации жидкостей	2
21.	Определение водного дефицита растений	Определение водного дефицита, относительной тургесцентности и дефицита относительной тургесцентности для характеристики водного режима растений	2
Минеральное питание растений
22.	Микрохимический анализ золы	Химический состав растений	2
23.	Антагонизм ионов калия и кальция	Изучение антагонизма ионов по разным формам плазмолиза	2
24.	Обнаружение нитратов в растениях	Обнаружение нитратов с использованием дифениламина	2
Электрофизиология
25.	Определение электрической проводимости поврежденных и здоровых клубней картофеля	Электропроводность поврежденных и здоровых клубней картофеля	2
26.	Определение зависимости электрической проводимости тканей листа пшеницы от условий минерального питания и водного режима	Влияние условий минерального питания и водного режима на электропроводность тканей листа	2
Превращение органических веществ
27.	Анализ запасных веществ	С помощью качественной реакции выявить основные запасные вещества	2
28.	Получение шкалы гидролиза крахмала амилазой при разных температурах	Гидролиз крахмала под действием амилазы при разных температурах	2
29.	Обнаружение амилазы в прорастающих семенах	Изучается внеклеточное действие амилазы на крахмал	2
Устойчивость растений к неблагоприятным внешним воздействиям
30.	Влияние сахарозы на морозоустойчивость растительных клеток	Установить влияние сахарозы на морозоустойчивость	2
31.	Определение жаростойкости растений (по )	Установить повреждение листа при разных температурах по количеству появившихся бурых пятен по 4-х бальной системе	2
32.	Определение температурного порога коагуляции (по )	Гибель клеток устанавливается по потери ими способности плазмолизироваться	2
Всего лабораторных аудиторных занятий на 1 подгруппу:	64

Количество подгрупп 3х 64 =192 ч.