Программа дисциплины (syllabus) (стр. 7 )

Литература: Основная (1.2,3,4), дополнительная (15)

Тема 14. Физиология минерального питания.

План:

1.  Устойчивость растений к неблагоприятным факторам.

Роль растений как первичных продуцентов в круговороте веществ и энергии в экосистеме. Макроэлементы. Микроэлементы. Ультрамикроэлементы. Оптимальная потребность в элементах минерального питания. Роль отдельных элементов в метаболизме. Классификация элементов по группам на основе биохимической и физиологической функций. Усвоение питательных элементов растениями, влияние рН среды, температуры, влажности. Значение мембранных ионных насосов в поглощении веществ клеткой. Метаболизм элементов. Круговорот азота в биосфере. Особенности азотного питания бобовых растений. Доступные формы фосфорных соединений. Круговорот серы в природе. Значение калия, магния, кальция. Значение металлов-микроэлементов в жизни растений. Минеральные ферменты как активаторы ферментных систем. Источники азотного питания. Превращение азота в почве. Пути восстановления нитратов. Накопление нитратов и влияние на окружающую среду. Растения индикаторы по содержанию в них минеральных элементов. Процесс поглощения и передвижения минеральных элементов по радиальному транспорту. Учение о биогеохимических провинциях. Корневая система как орган поглощения, усвоения минеральных солей и обмена веществ. Антогонизм ионов, синергизм, аддативность. Механиз поступления минеральных веществ из почвы в корни растений. Корневые выделения. Использование водных растений для самоочищения водоемов, от избытка тяжелых металлов. Рациональное применение минеральных удобрений. Пути использования их вцелях экологической безопасности.

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам. Представление об устойчивости как процесса адаптации растений. Физиология стресса. Пути приспособления различных растений к действию неблагоприятных факторов среды (химическим препаратам, засолению, физическим факторам, болезням). Устойчивость к абиотическим факторам. Влияние пониженных температур. Повышение холодоустойчивости растений. Зимостойкость растений. Влияние низких отрицательных температур. Выпревание, вымокание и выпирание от ледяной корки. Роль белков и мембран в устойчивости клетки и организма в целом. Покой и проблема морозоустойчивости. Влияние окружающей среды на покой почек и семян. Закаливание.

Теплоустойчивость растений. Причины повреждения и гибели от действия высоких температур. Физиология жароустойчивости растений и засухоустойчивости. Пойкилогидровые и гомеогидровые растения. Борьба с засухой. Водный стресс и его проявление в растениях.

Газоустойчивость растений. Реакция растений на различные фитотоксины. Значение внутренних и внешних факторов для восприимчивости растений к атмосферным загрязнителям. Приспособление растений к недостатку кислорода. Способы повышения газоустойчивости. Метаболизм органических загрязнителей воздуха (ксенобиотиков) в растениях.

Солеустойчивость. Типы солеустойчивости культурных растений. Приспособление галофитных и гликофитных форм растений к засолению. Влияние солей на растительный организм. Диагностика стойкости растений на солончаках и солонцах. Действие ионизирующих излучений на растение. Характер реакции растений на облучение. Предпосевное облучение семян.

Устойчивость к биотическим факторам. Устойчивость к болезням. Механизм повреждающего действия токсинов на клетку растения-хозяина. Адаптивная способность грибов как важный фактор приспособления к паразитированию.

Устойчивость растений. Анатомо-морфологические, физиолого-биохимические особенности устойчивости. Проницаемость растительных тканей как показатель устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. Белки, их связь с устойчивостью. Роль физически активных веществ фитоалексинов в иммунитете растений. Иммунитет. Основные закономерности устойчивости растений к окружающей среде. Реакция растений на внешние воздействия.

Использование достижений биотехнологии в повышении устойчивости сельскохозяйственных культур.

Литература: Основная (1.2,3,4), дополнительная (19)

Тема 15. Рост и развитие растений.

План:

Основные понятия по росту и развития. Специфика роста и развития на разных уровнях организации. Рост клеток. Фазы роста. Типы роста. Общие для всех живых организмов закономерности роста и характерные только для растений. Методы изучения роста. Регуляция процессов роста. Влияние факторов внешней среды на интенсивность роста. Влияние фитогормонов стимуляторов природной и синтетической природы. Их химическая природа и свойства. Ингибиторы роста этилен, абсцисовая кислота и соединения фенольной природы. Синтетические ингибиторы роста – гербициды, ретарданты, морфактины, влияние на окружающую среду. Механизм их проникновения и действия. Тропизмы. Натии. Влияние внешних факторов среды на двигательные реакции растений. Развитие растений. Этапы онтогенеза. Эмбриогенез. Ювенильный этап. Зрелость. Размножение. Способы размножения. Старость. Взаимосвязь между ростом и развитием на отдельных этапах онтогенеза. Факторы, влияющие на рост и развитие растений. Фотопериодизм. Индукция цветения. Детерминация (определение) пола. Влияние факторов среды на детерминацию пола. Короткодневные, длиннодневные растения. Влияния соотношений длины дня и ночи на развитие растений. Культура изолированных клеток в изучении регуляции морфогенеза. Процесс прорастания семян, рост и развитие, старение клеток и тканей под воздействием различных факторов среды: макро-микроэлементов, регуляторов роста, света, электромагнетизма. Использование достижений биотехнологии в решении экологических проблем.

Литература: Основная (1.2,3,4), дополнительная (19)

Тема 16. Генетика. Введение.

План:

1.  Генетика и ее место в биологии.

2.  Цели, задачи предмета.

3.  Понятие о наследственности и изменчивости.

Генетика (от греч. genesis — происхождение) — наука, кото­рая изучает два фундаментальных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость.

Датой рождения генетики считается 1900 г., когда были заново открыты установленные Грегором Менделем в 1865 г. закономер­ности наследования признаков. С этого момента начинаются ши­рокие исследования, в ходе которых были сформулированы пред­ставления о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологи­ческих рядов наследственной изменчивости и др.

Качественно новый этап развития генетики связан с усовер­шенствованием техники научных исследований. Сложные совре­менные приборы позволили установить строение нуклеиновых кислот, показать их значение в явлениях наследственности и рас­шифровать генетический код, выявить этапы биосинтеза белка. В настоящее время без учета достижений генетики немыслима пол­ноценная деятельность человека во многих сферах науки и произ­водства: в биологии, медицине, сельском хозяйстве. Знание гене­тики помогает понять развитие жизни на Земле, раскрывает мате­риальную основу эволюционных преобразований.

Основные понятия генетики. Благодаря наследственности, т. е. свойству организмов обеспе­чивать морфологическую и функциональную преемственность между поколениями, осуществляется непрерывность живой мате­рии. Обеспечение преемственности признаков и свойств — одна из сторон наследственности, обусловленная постоянством струк­туры ДНК; вторая сторона — точная передача специфического для каждого организма типа развития, т. е. становление в ходе он­тогенеза определенных признаков и свойств, присущих только этому типу организмов.

Клетки, через которые осуществляется преемственность поко­лений, — половые при половом размножении и соматические при бесполом — несут в себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а только задатки их развития. Эти задатки получили название генов. Ген — это участок молекулы ДНК или участок хромосомы, определяющий возможность развития отдельного признака.

Признак, обусловленный каким-либо геном, может и не раз­виваться. Действительно, возможность проявления генов в виде признаков в значительной степени зависит от условий внешней среды. Следовательно, предмет генетики составляет и изучение условий проявления генов в виде признаков.

У всех организмов одного и того же вида каждый ген распола­гается в одном и том же месте, или локусе, строго определенной хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом есть только один ген, ответственный за развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом (в соматических клетках) содержатся две гомологич­ные хромосомы и соответственно два гена, определяющие разви­тие одного какого-то признака. Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за разви­тие одного признака, называются аллельными.

Для генов приняты буквенные обозначения. Аллельные гены обозначаются одинаковыми буквами латинского алфавита. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, т. е. имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их можно обозначить так: АА. Но в результате мутации (от лат. mutatio — изменение) может произойти замена одного нуклеотида ДНК на другой. Признак, обусловленный этим геном, тоже несколько из­менится. Генотип, включающий исходный и мутантный гены, будет обозначаться АА,.

Мутация, вызывающая изменение структуры гена, т. е. появле­ние варианта исходного гена, приводит и к появлению варианта признака.

Совокупность всех генов одного организма называется геноти­пом. Однако возможность проявления гена и характер возникше­го признака зависят, как будет показано дальше, от условий сре­ды. В понятие среды входят не только условия, в которых живет данный организм, не только условия, окружающие клетку, но и другие гены. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов. Таким образом, для каждого отдельно взятого гена существует генотипическая среда. В связи с этим известный совет­ский генетик Михаил Ефимович Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов.

В пределах одного вида организмы не похожи друг на друга. Эта изменчивость видна, например, в пределах вида Человек разум­ный, каждый представитель которого имеет свои индивидуаль­ные особенности. Подобная индивидуальная изменчивость суще­ствует у организмов любого вида всего живого мира. Таким обра­зом, изменчивость — свойство организмов, как бы противопо­ложное наследственности.