Учебно-методический комплекс дисциплины «Физиология растений» (стр. 9 )

  Опыты с растениями тыквы  и огурца показали, что почвенная засуха вызывает глубокое нарушение фосфорного обмена в корневой системе, что приводит уменьшению в корнях количества АТФ, нуклеиновых кислот-РНК и ДНК, уменьшению содержания белков и увеличению в 7-10 раз сахаров, особенно фруктозы и глюкозы.

  Холодоустойчивость – способность растений длительное время переносить низкие положительные температуры. Она свойственна растениям умеренной полосы. К холодоустойчивым культурам относится ячмень, овес, лен, вика и др. Тропические и субтропические растения при температуре немного выше 0 с повреждаются и отмирают. Степень холодоустойчивости разных растений, а также разных органов одного и того же растения неодинакова.

  Основная причина гибели теплолюбивых растений от действия низких положительных температур прежде всего связана с дезорганизацией обмена нуклеиновых кислот и белков, нарушением проницаемости протоплазмы, прекращением тока ассимилятов и накоплением токсических веществ в клетке. Холодоустойчивость  определяется  способностью растений сохранять нормальную структуру протоплазмы и изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры.

  Повышению холодоустойчивости растений способствуют внесение калийных удобрений, повышенная влажность воздуха и хорошая освещенность.

  Путем закаливания прорастающих семян в течение ряда поколений  выведены холодоустойчивые сорта томата.

  Тема 15 О системном подходе в физиологии растений и биокибернетике

1. Общая характеристика системно-структурного анализа в физиологии растений.

2. Растительный организм –саморегулирующая система

  Системно-структурный анализ в настоящее время выдвигается как важный методологический потход для всех наук, для каждого исследования. Под системой понимают комплекс элементов, определенное их количество и структуру, а структура - это набор элементов и определенная  связь между ними.

  Внутренне строение системы в биологии определяется тремя факторами - качество элементов, количеством их и структурой, которые взаимосвязаны и не могут быть изолированы друг от друга. Методологическая особенность и специфика системного подхода в исследованиях заключается в том, что он ориентирует на раскрытие и познание целостного обьекта как системы, ее механизмов, на выявление многообразных типов связей и установление их критериев.

  У растений имеются специализированные тканей ассимиляционные, проводящие, покровные и др., которые служат в качестве основных элементов целостной кибернетической системы. Организм как система живет благодаря существованию трех взаимосвязанных потоков: вещества, энергии и информации, обеспечивающих устойчивость живой системы, упорядоченность, стойкость процессов, протекающих в растениях.

  Основными факторами упорядочения процессов в организмах уменьшающих энтропию, являются ферменты. Задача заключается в том, чтобы установить основные связи в системе и чтобы они были проникнуты обьективностью и охватывали все атрибуты материи: вещество, движение, связь

  Растительный организм - саморегулирующая, адаптивная система – характеризуется большим числом переменных, множеством внутренних связей и как открытая система для отправления всех физиологических функций и процессов поглощает, трансформирует и использует лучистую энергию солнца. Саморегулирование растения осуществляется системой управления, в основе которой лежит восприятие, переработка, хранение и передача информации генетическими, физиологическими и экологическими регуляторами, функционирование которых обеспечивает развитие и динамическое стационарное состояние растения.

  Регулиторные системы, действующие на всех уровнях (органеллы, клетка, ткань, орган, организм) обеспечивают сохранение динамического физиологического гомеостаза в результате компенсаторных регулировок, активно программирующихся в организме в ответ на получаемые извне и внутри клеток информации. Для описания возникновения и переработки

инфоормации о состоянии организма служит отрицательное приращение энтропин. Когда система получает какую-либо инфоромацию, энтропия этой системы уменьшается, а энтропия источника информации увеличивается.

  В растительном организме имеется пространственная и временная иерархия взаимосвязанных механизмов управления. Механизмы управления делят на два типа: внутренний и внешний. Примером внутреннего механизма управления могут слуюить примеры из области термодинамики и химической кинетики - закон действующих масса и принцип Ле Шателье. Закоен действующих масс устанавливает зависимость скорости химической реакции от концентраций  реагирующих веществ и соотношение между концентрациями продуктов реакции и исходных веществ в состоянии их химического равновесия. С помощью закона действующих масса для равновесия вычисляют максимально достижимые степени  превращения при обратимых реакциях. Принцип Ле Шателье утверждает, что если система, находящаяся в равновесии подвергается внешнему воздействию, выводящему ее из термодинамического равновесия, которое приводит к изменению какого-либо из параметров, то в системе идут процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия

  Ключевым элементом регуляторной системы являются генетическое управление и системы, связанные с биосинтезом НК и белков-ферментов7 Известно, что ДНК способна к самовоспроизведению ДНК структурных генов через посредство РНК передает закодированную в ней информацию для точного и специфического процесса синтеза ферментов, которые в значительной мере определяют метаболические реакции организма и удельные константы скоростей. Генетическое управление устанавливает внутренние функциональные свойства энергетической системы растительного организма. Генетический механизм - внутренняя кибернетическая система, обеспечивающая приращение энтопин.

.  Другими важнейшими регуляторными элементами являются протоплазматические мембраны растительной клетки. На состояние и регуляторные функции мембранных систем клетки большое влияние оказывают факторы внешней среды. Это относится также к фитогормонам и ингибиторам. Синтезируемые растением фитогормоны и ингибиторы проявляют репрессорные и индукторные функции биосинтезов, метаболизмов и транспорта пластических веществ, являясь внешними механизмами управления

3.Методические указания к лабораторно - практическим занятиям

  Тема 1 Физиология растительной клетки.

  Живая цитоплазма способна удерживать некоторые вещества, находящиеся в клеточном соке При повреждении она утрачивает избирательную проницаемость, поэтому вещества, входящие в состав клеточного сока свободно выходят наружу. На клетках с окрашенным клеточном соком за этим легко проследить по выходу пигментов из клеток

  Задание 17 Изменение проницаемости цитоплазмы при повреждении. Результаты опыта записать по схеме и заполнить таблицу

  Задание 2. Накопление красителей  вакуолях. Сделать выводы и записать результаты.

Вопросы для контроля:

1.Физиология растений и животных6 цели6 задачи?

2.Методы физиологии растений?

3.Клетка, состав и строение?

4.Строение ядра и цитоплазмы и значение?

5.  Мембранные системы их значение?

Литература: .  Практикум по физиологии растений, Изд. Москва,1972 7 С.38-39. Дополнительная:. 22.

  Тема:  2. Водный обмен растений.

Задание 1. Сравнение транспирации верхней и нижней сторон листа хлоркобальтовым методом. ( по Шталю)

  Метод кобальтовой пробы основан на изменении цвета фильтровальной бумажки, пропитанноой хлористым кобальтом, при поглощении ею паров воды, испаряемых поверхностью листа. По времени, необходимому для перехода окраски кобальтовой бумажки из голубой в розовую, судят об интенсивности растений.

  Зарисовать эпидермис верхней и нижней сторон листа. Сделать выводы о причинах различной интенсивности испарения верхней и нижней сторон листа данного растения

  Вопросы для контроля :

1. Корневая система, как орган, воспринимающий воду?

Корневое давление, сосущая и нагнетающая деятельность корневой системы Транспирация, виды и его значение? Ксерофиты, гигрофиты и мезофиты?

Литература: .  Практикум по физиологии растений, Изд. Москва,1972 ; 1,2. Дополнительная: 23.

Тема 3: Фотосинтез.

Фотосинтез – процесс усвоения растениями световой энергии и использование ее для образования органических веществ из углекислого газа и воды.

Задание 1. Химические свойства пигментов листа. Разделение пигментов по

  Краусу

  Метод основан на различной растворимости пигментов в спирте и бензине. Эти растворители при сливании не смешиваются и образуют две фазы - бензиновую и нижнюю спиртовую, благодаря чему происходит разделение компонентов смеси.

  В конце работы зарисовать картину распределения отдельных пигментов, с в выводах обьясняют  их различную растворимость в спирте и бензине7

  Вопросы для контроля:

1. Лист, как орган фотосинтеза?

2. Хлоропласты, их строение, химический состав и функции?

3. Физический и химический состав хлорофиллов?

Кратиноиды, их роль в растении?

Литература: .  Практикум по физиологии растений, Изд. Москва,1972 .- С.55-59; 1,2. Дополнительная: 24.

  Тема 4. Дыхание растений.

  Дыханием называют процесс окисления органических веществ до углекислого газа и воды при участии кислорода воздуха

  Задание 1. Обнаружение пероксидазы в соке клубня картофеля.

  Пероксидаза – фермент, катализирующий окисление полифенолов и некото ароматических аминов с помощью кислорода водорода или органических перекисей. Пероксидаза образует с перекесью водорода комплексное соединение, в результате чего перекись активируется и приобретает способность действовать как акцептор водорода.

  Отмечают окраску в пробирках и обьясняют результаты опыта, которые записывают по схеме

Литература: .  Практикум по физиологии растений, Изд. Москва,1972 7 С.97-99; 1,2, Дополнительная : 25,26.

  Тема 5: Минеральное питание растений.

  В состав растений входят почти все известные в настоящее время элементы, однако многие из них не относятся к необходимым и незаменимым. Элемент считается необходимым, если: 1) отсутствие исключает нормальный жизненный цикл растений; 2) недостаток элементов из питательной смеси на рост растений.