РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ (стр. 3 )

Физиологическая и биохимическая роль основных элементов питания. Азот и его значение в жизни растений. Круговорот азота в природе. Источники азота для растений. Симбиотическая фиксация молекулярного азота. Структурная и функциональная характеристика нитрогеназы. Минеральные формы азота, используемые растением. Ферментные системы, участвующие в усвоении нитратов, регуляция их синтеза и активности. Биохимические пути ассимиляции аммиака в растении. Синтез аминокислот, амидов. Запасные и транспортные формы минерального и органического азота, накопление нитратов в тканях. Круговорот азота по растению. Азотный обмен и дыхание. Азотный обмен и фотосинтез: взаимодействие азотного и углеродного потоков; роль первичных реакций фотосинтеза в усвоении окисленного азота. Сера. Основные соединения серы в растении, их роль в структурной организации клетки, участие в окислительно-восстановительных реакциях. Источники серы для растения. Механизм восстановления сульфатов, отдельные этапы процесса, ферментные системы. Фосфор. Значение разных типов фосфорсодержащих соединений в клетке. Поступление фосфора в клетку, пути его включения в обмен. Участие соединений, содержащих фосфор, в образовании клеточных структур, ферментных систем. Макроэргические соединения фосфора, их роль в энергетическом обмене. Калий, его значение в обмене растительного организма. Влияние калия на физические свойства протоплазмы, на ферменты углеводного обмена, синтез белков и др. Роль калия в поддержании ионного баланса в тканях, в процессах осморегуляции. Кальций и его роль. Участие в образовании клеточной стенки, поддержании структурной целостности мембран и регуляции их проницаемости. Регуляторная роль кальция. Магний. Формы участия магния в метаболизме. Магний в составе хлорофилла. Участие в реакциях переноса фосфатных групп, в формировании функционально-активных клеточных структур.

Микроэлементы. Роль микроэлементов в метаболизме растений. Металлы как компоненты простетических групп и как активаторы ферментных систем. Особенности поступления микроэлементов в растения. Физиологическая роль железа, меди, марганца, молибдена, цинка, бора и других микроэлементов. Участие микроэлементов в формировании и функционировании электрон-транспортных цепей фотосинтеза и дыхания, в азотном и углеводном обмене, в ростовых процессах и других реакциях метаболизма.

Физиологические основы применения удобрений. Гидропоника. Значение работ , в создании теории минерального питания. Корневое питание как важнейший фактор управления продуктивностью и качеством урожая. Генотипические различия в минеральном питании разных видов и сортов.

Транспорт веществ в растении

Восходящий и нисходящий ток веществ в растении. Передвижение органических веществ. Ближний и дальний (флоэмный) транспорт ассимилятов.

Транспортные формы веществ. Возможный механизм и регуляция флоэмного транспорта. Зависимость транспорта веществ от температуры, водного режима, минерального питания. Донорно-акцепторные взаимодействия и роль транспортных систем в интеграции физиологических функций целого растения.

Физиология роста и развития

Рост растений. Критерии роста и большая кривая роста. Основные этапы кривой роста и их характеристика. Покой семян и выход их из состояния покоя. Процессы стратификации и скарификации. Особенности ростовых процессов: наличие специфических меристем; рост клеток растяжением. Значение внешних факторов для ростовых процессов. Физиология роста и развития вегетативных органов растений (корня, стебля, листа). Основные свойства ростовых процессов: суточные и сезонные ритмы; корреляции и апикальное доминирование; полярность и факторы, определяющие поляризацию клеток, тканей и органов; физиологическая и травматологическая регенерация. Культура изолированных тканей. Дифференциация тканей. Кинетика ростовых процессов. Гормональная система растения. Определение фитогормонов.

Развитие растений. Теория циклического старения и омоложения растений. Этапы развития растений. Регуляция процесса развития. Влияние внешних условий на процесс развития. Фотопериодизм. Фотопериодические группы растений. Роль фитохрома в фотопериодической реакции. Физиологические основы покоя растений. Покой семян. Покой почек. Регуляция процессов покоя.

Физиологические основы устойчивости растений

Стресс и его физиологические основы. Специфические и неспецифические ответные реакции на стресс. Адаптивные защитно-приспособительные реакции. Активные формы кислорода и система антиоксидантной защиты

Устойчивость растений к засухе. Влияние на растения недостатка воды. Физиологические основы засухоустойчивости растений. Физиологические основы орошения.

Устойчивость растений к высоким и низким температурам. Холодостойкость растений. Морозоустойчивость растений. Причины гибели растений от мороза. Закаливание растений. Зимостойкость растений.

Устойчивость растений к засолению и затоплению. Влияние на растения избытка солей. Физиологические особенности солеустойчивых растений. Устойчивость к затоплению. Влияние на растения недостатка или отсутствия кислорода. Аллелопатические взаимодействия в ценозах.

Физиология и биохимия формирования качества урожая сельскохозяйственных культур (на примере одной культуры).

6.2. Разделы (модули) дисциплины и формы занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Л	ПЗ	СРС	Форма контроля (экзамен)	Всего часов
1.	Введение. Физиология растений – наука о функциях растительных организмов	2	2	40		44
2.	Процессы жизнедеятельности растительных организмов	2	6	83		91
	Экзамен				9	9
ВСЕГО:	4	8	123		144

6.3. План лекций

№ п/п	Кол-во часов	Тема лекции	Перечень учебных вопросов
1.	2	Введение в науку «Физиология растений»	1.Предмет, объект, задачи, методы изучения физиологии растений как науки. 2.Этапы развития физиологии растений 3.Место физиологии растений в системе биологических наук. 4.Проблемы современной фитофизиологии.
2.	2	Фотосинтез	1.Значение процесса фотосинтеза. 2.Лист как орган фотосинтеза. Особенности диффузии СО2 в листе. 3.Пигменты фотосинтеза. 4.Энергетика и этапы фотосинтеза.
4 часа	ИТОГО:

6.4. План практических занятий

№ п/п	Кол-во часов	Тема занятия	Перечень учебных вопросов
1.	2	Растительная клетка	1.Строение растительной клетки: a) Состав и строение цитоплазмы клетки. b) Цитоплазматическая мембрана: строение и функции. c) Клеточная стенка. d) Строение и функции органоидов цитоплазмы. e) Строение и функции ядра клетки. 2.Обмен веществ и особенности его регуляции. 3.Диффузия и осмос в растительной клетке. 4.Клетка как осмотическая система. 5.Поступление веществ в растительную клетку.
2.	2	Водный обмен	1. Распределение воды в клетке и в организме. 2. Транспирация. Строение листа. Устьица. 3. Структура устьиц у двудольных и однодольных растений. 4. Устьичная транспирация. 5. Влияние внешних условий на степень открытости устьиц. 6. Корень, как орган поглощения воды.
3.	2	Воздушное питание растений	1. Лист как орган фотосинтеза. Хлоропласты. Пигменты фотосинтеза 2. Этапы фотосинтеза: a) фотофизический; b) фотохимический (световой); c) ферментативный (темновой). 3. Влияние условий на интенсивность процесса фотосинтеза
4.	2	Минеральное питание	1.Макро и микроэлементы, их физиологическая роль. 2.Классификация химических элементов. 3.Недостаток элементов минерального питания. 4.Корневая система как орган поглощения солей. 5.Особенности усвоения молекулярного азота. 6.Химизм фиксации атмосферного азота.
8 часов	ИТОГО

6. 5. Лабораторный практикум не предусмотрен

6.6. Занятия, проводимые в интерактивной форме

№ п/п	Лекционный курс и темы практических занятий	Используемые интерактивные образовательные технологии	Кол-во часов
1.	Лекционный курс	Лекция-визуализация	4
ИТОГО: 33,3 % от аудиторных занятий	4

6.7.  Самостоятельное изучение разделов (тем)

Наименование раздела (модуля)	Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение
Раздел №1. Введение. Физиология растений – наука о функциях растительных организмов	Редукционизм, органицизм и интегратизм как подходы к изучению живых систем. Сочетание различных уровней исследования (субклеточный, клеточный, организменный, биоценотический) как необходимое условие прогресса физиологии растений. Космическая роль зеленого растения. Этапы развития физиологии растений, их связь с общим развитием биологии и с практикой. Отечественные школы физиологов растений. Физиология растений - теоретическая основа растениеводства и новых отраслей биотехнологии. Физиологические основы продуктивности растений. Физиология растительной клетки Специфические особенности растительной и животной клеток. Автотрофность и гетеротрофность. Эволюция клеточной организации на примере сравнения прокариотной и эукариотной клетки. Функциональные взаимодействия различных органоидов клетки, их изменения в клеточном цикле и при ее дифференциации. Регуляторные системы клетки. Внутриклеточные факторы регуляции обмена: биохимические, генетические, мембранные.
Раздел №2. Процессы жизнедеятельности растительных организмов	Водный режим Общая характеристика водного обмена растительного организма. Растения и круговорот воды на Земле. Молекулярная структура и физические свойства воды. Взаимодействие молекул воды и биополимеров, гидратация. Свободная и связанная вода. Физиологическое значение различных фракций воды в растении. Основные закономерности поглощения воды клеткой. Набухание биоколлоидов, осмос - явления, лежащие в основе поступления воды в растение. Термодинамические показатели, определяющие поведение воды: активность воды, химический потенциал, водный потенциал. Составляющие водного потенциала: осмотический потенциал, матричный потенциал, потенциал давления. Градиент водного потенциала как движущая сила поступления и передвижения воды в системе "почва-растение-атмосфера", в клетках, тканях и целом растении. Механизм передвижения воды по растению. Пути ближнего и дальнего транспорта. Движущие силы восходящего тока воды в растении. Верхний и нижний концевые двигатели. Корневое давление, механизм его развития и значение в жизни растений. Натяжение воды в сосудах; значение сил молекулярного сцепления. Фотосинтез Масштабы фотосинтетической деятельности в биосфере. Эволюция биосферы и фотосинтез. Структурная организация фотосинтетического аппарата. Явление хроматической адаптации. Функциональное и экологическое значение спектрально-различных форм пигментов у фотосинтезирующих организмов. Функциональная роль хлоропласта. Потоки метаболитов в хлоропласт и из него. Экология фотосинтеза. Зависимость фотосинтеза от внешних условий и состояния организма. Фотосинтез и общая продуктивность растительных организмов и их сообществ. Фотосинтез в онтогенезе растения. Теория фотосинтетической продуктивности. Эволюция фотосинтеза. Хемосинтез. Бактериальный фотосинтез. Дыхание Физиологическая роль дыхания. Специфика дыхания у растений. Развитие представлений о природе механизмов и о путях окислительно-восстановительных превращений в клетке. Каталитические системы дыхания (дегидрогеназы, оксидазы, оксигеназы, карбоксилазы, трансферазы). Механизмы активации водорода субстрата и молекулярного кислорода. Пути окисления органических веществ в клетке. Унификация субстратов дыхания. Механизм активации дыхательных субстратов, пути их включения в процессы биологического окисления. Основные пути диссимиляции углеводов. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы и его роль в конструктивном обмене клетки. Гликолитический путь окисления; основные стадии. Гликолиз. Цикл Кребса. Глиоксалатный цикл. Механизмы регуляции циклов. Электрон-транспортная цепь митохондрий: структурная организация, основные компоненты, их окислительно-восстановительные потенциалы. Комплексы переносчиков электронов. Альтернативность каталитических механизмов биологического окисления. Окислительное фосфорилирование. Единство элементарных энергетических процессов в живой природе. Фосфорилирование на уровне субстрата и фосфорилирование в дыхательной цепи. Основные положения хемиосмотической теории сопряжения Митчела. Мембраны как структурная основа биоэнергетических процессов. Трансформация энергии на сопрягающих мембранах. Электрохимический потенциал - движущая сила фосфорилирования. Регуляция электронного транспорта и фосфорилирования. Дыхание как центральное звено обмена веществ. Значение дыхания в конструктивном метаболизме. Связь с другими функциями клетки. Дыхание роста и дыхание поддержания. Количественные показатели газообмена (поглощение кислорода, выделение углекислоты, дыхательный коэффициент). Регуляция дыхания. Зависимость дыхания от внешних и внутренних факторов. Минеральное питание Роль растений в круговороте минеральных элементов в биосфере. Потребность растений в элементах минерального питания. Основная функция ионов в метаболизме: структурная и каталитическая. Почва как источник минеральных элементов. Твердая фаза почвы, почвенный раствор, состав и структура почвенного поглощающего комплекса. Система взаимодействия "корень-почва". Рост корня как основа поступления минеральных элементов. Ближний транспорт ионов в тканях корня. Симпластический и апопластический пути. Дальний транспорт. Восходящее передвижение веществ по растению: пути и механизмы. Перераспределение и реутилизация ионов в растении. Взаимосвязь минерального питания с процессами роста и развития растений. Механизм поглощения ионов. Роль процессов диффузии и адсорбции, их характеристика. Понятия водного свободного пространства и Доннановского свободного пространства. Транспорт ионов через плазматическую мембрану. Пассивный перенос. Активный транспорт ионов (первичный и вторичный активный транспорт). Уравнение Нернста. Движущие силы транспорта ионов и формы потребляемой энергии. Механизмы транспорта ионов через мембраны: АТФазы, редокс-цепи, ионные каналы, портерные системы (симпорт, антипорт, унипорт). Кинетика процессов поглощения. Участие мембранных структур клетки в поглощении и компартментации ионов. Роль вакуоли. Пиноцитоз. Взаимосвязь процессов поглощения веществ корнем с другими функциями растения (дыханием, фотосинтезом, водообменом, биосинтезами, ростом). Азот и его значение в жизни растений. Круговорот азота в природе. Источники азота для растений. Симбиотическая фиксация молекулярного азота. Структурная и функциональная характеристика нитрогеназы. Минеральные формы азота, используемые растением. Ферментные системы, участвующие в усвоении нитратов, регуляция их синтеза и активности. Биохимические пути ассимиляции аммиака в растении. Синтез аминокислот, амидов. Запасные и транспортные формы минерального и органического азота, накопление нитратов в тканях. Круговорот азота по растению. Азотный обмен и дыхание. Азотный обмен и фотосинтез: взаимодействие азотного и углеродного потоков; роль первичных реакций фотосинтеза в усвоении окисленного азота. Сера. Основные соединения серы в растении, их роль в структурной организации клетки, участие в окислительно-восстановительных реакциях. Источники серы для растения. Механизм восстановления сульфатов, отдельные этапы процесса, ферментные системы. Фосфор. Значение разных типов фосфорсодержащих соединений в клетке. Поступление фосфора в клетку, пути его включения в обмен. Участие соединений, содержащих фосфор, в образовании клеточных структур, ферментных систем. Макроэргические соединения фосфора, их роль в энергетическом обмене. Калий, его значение в обмене растительного организма. Влияние калия на физические свойства протоплазмы, на ферменты углеводного обмена, синтез белков и др. Роль калия в поддержании ионного баланса в тканях, в процессах осморегуляции. Кальций и его роль. Участие в образовании клеточной стенки, поддержании структурной целостности мембран и регуляции их проницаемости. Регуляторная роль кальция. Магний. Формы участия магния в метаболизме. Магний в составе хлорофилла. Участие в реакциях переноса фосфатных групп, в формировании функционально-активных клеточных структур. Металлы как компоненты простетических групп и как активаторы ферментных систем. Особенности поступления микроэлементов в растения. Физиологическая роль железа, меди, марганца, молибдена, цинка, бора и других микроэлементов. Участие микроэлементов в формировании и функционировании электрон-транспортных цепей фотосинтеза и дыхания, в азотном и углеводном обмене, в ростовых процессах и других реакциях метаболизма. Физиологические основы применения удобрений. Гидропоника. Значение работ , в создании теории минерального питания. Корневое питание как важнейший фактор управления продуктивностью и качеством урожая. Генотипические различия в минеральном питании разных видов и сортов. Транспорт веществ в растении Восходящий и нисходящий ток веществ в растении. Передвижение органических веществ. Ближний и дальний (флоэмный) транспорт ассимилятов. Транспортные формы веществ. Возможный механизм и регуляция флоэмного транспорта. Зависимость транспорта веществ от температуры, водного режима, минерального питания. Донорно-акцепторные взаимодействия и роль транспортных систем в интеграции физиологических функций целого растения. Физиология роста и развития Рост растений. Критерии роста и большая кривая роста. Основные этапы кривой роста и их характеристика. Покой семян и выход их из состояния покоя. Процессы стратификации и скарификации. Особенности ростовых процессов: наличие специфических меристем; рост клеток растяжением. Значение внешних факторов для ростовых процессов. Физиология роста и развития вегетативных органов растений (корня, стебля, листа). Основные свойства ростовых процессов: суточные и сезонные ритмы; корреляции и апикальное доминирование; полярность и факторы, определяющие поляризацию клеток, тканей и органов; физиологическая и травматологическая регенерация. Культура изолированных тканей. Дифференциация тканей. Кинетика ростовых процессов. Гормональная система растения. Определение фитогормонов. Развитие растений. Теория циклического старения и омоложения растений. Этапы развития растений. Регуляция процесса развития. Влияние внешних условий на процесс развития. Фотопериодизм. Фотопериодические группы растений. Роль фитохрома в фотопериодической реакции. Физиологические основы покоя растений. Покой семян. Покой почек. Регуляция процессов покоя. Физиологические основы устойчивости растений Стресс и его физиологические основы. Специфические и неспецифические ответные реакции на стресс. Адаптивные защитно-приспособительные реакции. Активные формы кислорода и система антиоксидантной защиты Устойчивость растений к засухе. Влияние на растения недостатка воды. Физиологические основы засухоустойчивости растений. Физиологические основы орошения. Устойчивость растений к высоким и низким температурам. Холодостойкость растений. Морозоустойчивость растений. Причины гибели растений от мороза. Закаливание растений. Зимостойкость растений. Устойчивость растений к засолению и затоплению. Влияние на растения избытка солей. Физиологические особенности солеустойчивых растений. Устойчивость к затоплению. Влияние на растения недостатка или отсутствия кислорода. Аллелопатические взаимодействия в ценозах. Физиология и биохимия формирования качества урожая сельскохозяйственных культур (на примере одной культуры).

7. Библиотечно-информационные ресурсы