Науки о биологическом многообразии: морфология и анатомия растений (стр. 6 )

5. Содержание дисциплины.

Модуль I. Организация растительной клетки.

Тема 1.

Основные этапы формирования клеточной теории. Основные черты строения растительных клеток.

История открытия и изучения клетки: исследования Роберта Гука (), Марчелло Мальпиги (), Неемия Грю (), Роберта Броуна (), Яна Пуркинье (). Создание Матиасом Шлейданом () и Теодором Шванном () в 1838 году клеточной теории. Вклад Рудольфа Вирхова () в развитие клеточной теории. Основные положения клеточной теории на современном этапе. Современные методы изучения клетки.

Общий план строения растительной клетки, ее формы и размеры. Отличительные черты строения растительной клетки от животной. Структура и компоненты протопласта, его производные.

Тема 2.

Физико-химические свойства и строение цитоплазмы.

Химический состав и субмикроскопическое строение основного вещества цитоплазмы – гиалоплазмы (цитозоля). Основные физико-химические свойства цитозоля: вязкость, преломление света, движение (круговое, струйчатое), их характеристика.

Роль мембранных структур в строении растительной клетки. Молекулярная организация биологических мембран. Основные механизмы поступления веществ в клетку, принцип избирательной проницаемости. Механизм плазмолиза и деплазмолиза.

Тема 3.

Общие черты организации и функции основных органоидов клетки.

Субмикроскопическое строение и физиологическая роль митохондрий.

Типы пластид, их субмикроскопическое строение и значение в структуре клетки. Основная функция хлоропластов – фотосинтез. Теория происхождения пластид. Генетическая взаимосвязь между различными типами пластид (по А. Шимперу).

Аппарат Гольджи, эндоплазматичекий ретикулум, рибосомы, лизосомы, сферосомы, микротрубочки и микрофиламенты, их строение и выполняемые функции.

Строение, химический состав и функции клеточного ядра. Ядрышко, его строение и значение. Хромосомный набор клетки. Строение и типы хромосом, их роль в составе клетки.

Тема 4.

Производные протопласта. Размножение и онтогенез клеток.

Производные протопласта: вакуоли, запасные вещества, конечные продукты обмена веществ, клеточная стенка.

Вакуоли: строение, размеры, положение в клетке, выполняемые функции. Вещества, входящие в состав клеточного сока, их характеристика и значение в жизнедеятельности растений.

Запасные вещества: белки, углеводы, липиды. Формы отложения, места локализации в клетке и физиологическая роль.

Конечные продукты обмена веществ: щавелевокислый кальций, углекислый кальций, кремнезем, гипс. Формы отложения, места локализации в клетке и в органах растений. Виды кристаллов оксалата кальция.

Клеточная стенка (первичная и вторичная), ее формирование, строение и значение в жизни растений. Главные химические элементы клеточной стенки: целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновые вещества. Биологическая роль лигнина, суберина, кутина, минеральных веществ (кремнезема, углекислого кальция) в структуре клеточной стенки. Поры, плазмодесмы, перфорации, их строение и значение в жизнедеятельности растений.

Типы деления ядра: амитоз, митоз, мейоз и их биологический смысл. Периоды клеточного цикла и изменения в них происходящие. Фазы митоза и мейоза. Место мейоза в онтогенезе растений. Особенности цитокинеза растительной клетки.

Модуль II. Растительные ткани.

Тема 6.

Общая характеристика тканей и принципы их классификации. Образовательные ткани (меристемы).

Морфологические различия клеток в организме в связи с происхождением и выполняемыми функциями. Разнообразие тканей и принципы их классификации. Классификация образовательных тканей по происхождению и по положению в теле растения, выполняемые функции. Отличительные черты строения меристематических клеток. Структура и особенности формирования верхушечной меристемы побега (апекса) и корня. Эволюция верхушечных меристем.

Тема 7.

Общая характеристика постоянных тканей: покровных, проветривания, механических, проводящих, выделительных, ассимилирующих, запасающих, всасывающих.

Многообразие постоянных тканей.

Типы покровных тканей, их характерные особенности, полифункциональность. Эпидермис – первичная покровная ткань. Особенности строения основных эпидермальных клеток, кроющих и железистых трихом, устьичного аппарата в связи с выполняемыми функциями. Типы устьиц у однодольных и двудольных растений. Перидерма – вторичная покровная ткань. Особенности формирования и строения феллемы, феллогена, феллодермы, их основные функции. Строение и функция чечевичек. Образование корки (ритидома).

Классификация механических тканей, структурные особенности клеток, выполняемые функции, положение в теле растения. Типы колленхимы, ее значение в строении растений на ранних этапах онтогенеза. Склеренхима: строение и свойства древесинных и лубяных волокон. Типы склереид, строение, расположение в тканях органов.

Характерные особенности проводящих тканей, их положение в теле растения. Основные элементы ксилемы, их строение. Гистогенез сосуда. Процесс тиллообразования. Основные элементы флоэмы, их строение. Гистогенез ситовидной трубки. Классификация проводящих пучков.

Особенности строения ассимиляционной паренхимы.

Типы всасывающих тканей, их положение в теле растения.

Типы запасающих тканей, вещества запаса.

Наружные и внутренние выделительные ткани, их классификация. Особенности строения клеток, продукты выделения.

Модуль Ш-IV. Строение и развитие вегетативных органов семенных растений.

Тема 9.

Строение и типы семян. Условия прорастания. Строение проростка.

Определение семени. Разнообразие семян цветковых растений по величине и форме. Структура семенной кожуры. Строение зародыша в зависимости от степени сформированности. Типы семян в зависимости от места локализации запасных питательных веществ. Типы покоя и банк семян.

Условия, необходимые для прорастания семян: вода, свет, температура, воздух, стимуляторы роста. Типы прорастания семян.

Строение проростков однодольных и двудольных растений.

Тема 10.

Корень. Типы корней и корневых систем. Первичное и вторичное строение, специализация и метаморфозы корней.

Корень: определение, основные и дополнительные функции. Образование корней в ходе эволюции. Типы корней и корневых систем. Ветвление корней, мощность развития корневых систем и распределение их в почве в зависимости от условий обитания. Подземная ярусность. Экологические типы корней.

Микроскопическое строение и апикальный рост корней. Первичная анатомическая структура корня в зоне всасывания. Виды паренхимы первичной коры и выполняемые ими функции. Стадии развития эндодермы в онтогенезе однодольных и двудольных растений. Гистологический состав центрального цилиндра, особенности развития и расположения ксилемы и флоэмы. Этапы формирования вторичной структуры корня: заложение камбия, образование феллогена и проводящих пучков коллатерального типа, линька корня.

Определение метаморфоза. Типы метаморфизированных корней в зависимости от условий местообитаний и от выполняемых функций: запасающие, воздушные, дыхательные, втягивающие, гаустории, способные к симбиозу, их общая характеристика. Типы корнеплодов, их строение, значение и использование человеком.

Тема 11.

Морфологическое строение побега. Почки и их типы.

Понятие о побеге и выполняемых им функциях. Метамерная структура побега. Типы надземных побегов в зависимости от длины междоузлий. Направление роста и типы ветвления побегов: дихотомическое, моноподиальное, симподиальное, ложнодихотомическое. Кущение – особая форма ветвления злаков. Типы интенсивности развития боковых побегов: акротония, мезотония, базитония.

Типы почек в зависимости от строения: вегетативные, генеративные, вегетативно-генеративные. Почки открытые и голые. Типы почек по положению на побеге, в пазухе листа, по функциональному значению, степени сформированности, роль в жизни растения. Пластохрон.

Тема 12.

Стебель. Особенности морфологии, выполняемые функции. Анатомическое строение стебля травянистых и древесных растений. Метаморфозы побега.

Стебель, выполняемые функции и морфологическое строение. Формирование анатомической структуры стебля в результате деятельности меристематических тканей. Развитие эпидермы, тканей первичной коры и центрального цилиндра. Первичная структура стебля двудольных растений, ее типы. Структура стебля однодольных растений. Особенности «вторичного» утолщения.

Заложение камбия и этапы формирования вторичной структуры у двудольных растений. Анатомическое строение древесного стебля двудольных и хвойных растений. Гистологический состав коры и древесины. Сезонная деятельность камбия и формирование годичных колец. Возрастные изменения в древесине. Отличительные особенности строения стебля травянистых растений от древесных.

Листовые следы и прорывы, веточные следы и прорывы ветвления.

Основные метаморфозы побега, их общая характеристика.

Тема 13.

Лист. Морфологическое и анатомическое строение, выполняемые функции. Листопад.

Лист: определение, основные и дополнительные функции. Пути возникновения листьев в ходе эволюции. Заложение и развитие листа в ходе онтогенеза. Морфологическое строение. Типы простых и сложных листьев. Листорасположение. Листовой цикл. Формации листьев. Листовая мозаика. Гетерофиллия и анизофиллия.

Анатомическое строение листовой пластинки. Ассимилирующая ткань – мезофилл, его строение и расположение в листьях. Типы жилкования, строение проводящих пучков. Отличительные особенности строения листьев (хвои) голосеменных растений. Влияние внешних условий среды обитания на формирование анатомической структуры листа (теневые и световые листья, гидрофильные и ксерофильные).

Продолжительность жизни листьев. Листопад, его биологическое значение.

Модуль V-VI. Размножение растений.

Тема 16.

Понятие о размножении. Типы размножения. Чередование поколений.

Размножение как одно из основных свойств живого организма. Типы размножения: бесполое (вегетативное, собственно бесполое) и половое. Способы вегетативного размножения. Разновидности спор, особенности их формирования. Биологический смысл бесполого размножения. Биологическая роль полового процесса. Эволюция способов полового размножения. Чередование поколений у высших растений и его значение в ходе эволюции. Изоморфная и гетероморфная смена поколений. Типы редукционного деления. Разнообразие циклов развития высших растений.

Тема 17.

Особенности размножения и цикл развития голосеменных растений.

Анатомо-морфологические особенности спорофита. Строение мужских и женских шишек (стробилов). Строение семяпочки, мегаспорогенез, формирование женского гаметофита (первичного эндосперма). Микроспорогенез, формирование мужского гаметофита (пыльцы). Особенности опыления и оплодотворения. Развитие семени. Цикл развития голосеменных растений.

Тема 18.

Общий план строения цветка. Теории происхождения цветка и морфологическая природа его частей. Соцветия.

Определение и общий план строения цветка. Стерильные и фертильные части цветка, их расположение на цветоложе и морфологическое разнообразие. Строение и развитие околоцветника. Эволюция формы околоцветника в связи со способами опыления. Типы симметрии цветка. Принципы построения диаграмм и составления формул цветка.

Возможные предки покрытосеменных растений. Теории происхождения цветка: псевдантовая теория Веттштейна; стробилярная или эуантовая теория Арбера и Паркина; теломная теория. Современные взгляды на морфологическую природу частей цветка.

Соцветия, их типы, биологическое значение.

Тема 19.

Андроцей. Морфологическое и анатомическое строение тычинки. Микроспорогенез, развитие и строение мужского гаметофита. Цветение и опыление.

Морфологическое строение тычинки. Типы андроцея в зависимости от числа тычинок, их срастания, длины тычиночных нитей. Расположение тычинок в цветке, гомология с микроспорофиллами. Развитие и строение пыльника. Микроспорогенез. Строение оболочки микроспор (спородермы). Значение спорово-пыльцевого анализа для палинологии. Развитие и строение мужского гаметофита (пыльцы). Приспособления предотвращающие преждевременное прорастание пыльцы.

Приспособления растений к разным способам опыления. Приспособления, исключающие самоопыление: самостерильность, дихогамия, гетеростилия, раздельнополость, двудомность, их биологическое значение. Виды перекрестного опыления. Агенты опыления.

Тема 20.

Строение и типы гинецея. Мегаспорогенез, развитие и строение женского гаметофита.

Плодолистики как гомологи мегаспорофиллов. Строение пестика. Типы завязей: верхняя, нижняя, полунижняя и их эволюционное значение. Эволюция и типы гинецея: апокарпный простой и множественный, синкарпный, паракарпный, лизикарпный. Типы семяпочек: ортотропная, анатропная, гемитропная, камилотропная, амфитропная и их строение. Типы плацентации: угловая, постенная или париетальная, центрально-осевая или колончатая. Мегаспорогенез, различные пути формирования и типичное строение женского гаметофита (зародышевого мешка).

Тема 21.

Двойное оплодотворение покрытосеменных растений. Апомиксис. Развитие и строение плодов, принципы их классификации.

Сущность двойного оплодотворения покрытосеменных растений. Развитие зародыша, способы формирования эндосперма: нуклеарный, целлюлярный, гелобиальный (промежуточный). Типы апомиксиса: партеногения, апогамия, апоспория, их биологическое значение. Истинная и ложная полиэмбриония. Развитие и строение плодов. Морфологическое разнообразие плодов, принципы их классификации и эволюция. Приспособления плодов и семян к распространению.

6. Планы семинарских занятий.

Семинарские занятия не предусмотрены учебным планом.

7. Темы лабораторных работ.

№ модуля, лабор. занятия	Темы лабораторных работ и формы текущего и промежуточного контроля	Объекты изучения	Количество часов
I	Организация растительной клетки	12
1	Общий план строения растительной клетки.	Листья птицемлечника, пейрескии, луковица лука, плоды рябины, шиповника.	2
2	Движение цитоплазмы. Плазмолиз. Деплазмолиз.	Листья элодеи канадской, зебрины, тычиночные нити традесканции злаколистной.	2
3	Запасные вещества растительной клетки.	Клубни картофеля, семена фасоли, гречихи, овса, готовый препарат зерновки пшеницы	2
4	Конечные продукты обмена веществ (кристаллы).	Сухая чешуя луковицы лука, черешки листьев бегонии, листья алоэ.	2
5	Коллоквиум		2
6	Тестирование		2
II	Растительные ткани	12
7	Образовательные ткани: первичные меристемы, митоз	Готовые препараты кончика корня лука, конуса нарастания костреца безостого.	2
8	Покровные ткани	Эпидермис листьев пеларгонии, традесканции, готовый препарат поперечного среза стебля бузины, поперечные спилы березы, сосны.	2
9	Механические ткани	Черешки листьев бегонии, стебель колеуса, мацерированные стебли льна, готовые препараты поперечных срезов стебля тыквы, льна, канатника, мякоть плода груши.	2
10	Проводящие ткани	Мацерированные корни хрена, стебли традесканции, готовые препараты продольных срезов стебля сосны и подсолнечника.	2
11	Проводящие пучки	Постоянные препараты поперечных срезов стеблей кукурузы, тыквы, кирказона, корневища орляка, корня бобов.	2
12	Коллоквиум или тестирование		2
III-IV	Строение и развитие вегетативных органов семенных растений	24
13-14	Строение зародыша, семени и проростка покрытосеменных растений.	Семена и разновозрастные проростки бобов, гороха, фасоли, редиса, пшеницы, кукурузы. Готовые препараты продольных срезов зерновок пшеницы и ржи.	4
15	Корень: морфологическое строение, первичная структура.	Проростки пшеницы, кукурузы, редиса. Готовые препараты поперечного среза корня, имеющего первичную структуру. Гербарий, демонстрирующий типы корневых систем.	2
16	Вторичная структура корня.	Постоянные препараты поперечных срезов корня тыквы в момент заложения камбия и в зоне проведения.	2
17	Метаморфозы корня.	Корнеплоды моркови, редьки, свеклы, корневые шишки хлорофитума. Постоянные препараты поперечных срезов корнеплодов, корня-присоски и корня бобового растения в зоне формирования клубенька.	2
18	Морфология облиственного побега. Анатомическое строение травянистого стебля.	Комнатные растения: пеларгония, колеус, олеандр и др. постоянные препараты поперечных срезов стебля кирказона и кукурузы.	2
19-20	Морфология безлистного побега. Анатомическое строение древесного побега.	Побеги тополя, березы, сирени, клена. Спилы многолетних древесных побегов. Постоянные препараты поперечных срезов стеблей сосны и липы.	4
21	Морфологическое и анатомическое строение листа.	Комнатные растения: пеларгония, традесканция зебровидная, листья пырея ползучего или костра безостого. Демонстрационный гербарий простых и сложных листьев. Постоянные препараты поперечных срезов листьев сосны обыкновенной и камелии японской.	2
22	Метаморфозы побега. Аналогичные и гомологичные органы.	Корневище пырея ползучего, клубень картофеля, луковица, лука, усы земляники, колючки боярышника, розы, барбариса и др.	2
23	Контрольная работа		2
24	Коллоквиум		2
V-VI	Размножение растений	22
25	Строение размножение сосны обыкновенной.	Гербаризированные побеги сосны обыкновенной, женские шишки 1-3 годов развития, мужские сошишия, пыльца. Постоянные препараты поперечного среза мужских шишек.	2
26	Строение цветка. Околоцветник.	Живые и заспиртованные цветки редьки дикой, лютика, гороха, лапчатки, незабудки, картофеля, настурции, яблони.	2
27	Андроцей.	Живые и заспиртованные цветки купальницы, лютика, редьки, чины, подсолнечника, фиалки. Постоянный препарат поперечного среза пыльника.	2
28-29	Гинецей.	Живые и заспиртованные цветки чины, купальницы, шиповника, дремы, картофеля, яблони, бузины (смородины). Постоянный препарат поперечного среза завязи.	4
30	Формулы и диаграммы цветков.	Цветки лилии, лютика, редьки, яблони, бобов (гороха, чины).	2
31	Плоды.	Свежие, засушенные и заспиртованные плоды различных типов.	2
32-33	Соцветия. УИРс.	Живые и гербаризированные растения с различными типами соцветий.	4
34-35	Коллоквиум.		4
ИТОГО		70

Для проведения лабораторных работ необходимы микроскопы, бинокуляры, в ряде случаев лупы, пеналы, содержащие необходимые инструменты для приготовления временных препаратов.