Тема 1 Физиология растений – наука о функциях растительного организма

Введение

Тема 1 Физиология растений – наука о функциях растительного организма

Предмет физиологии растений. Физико-химический, экологический и эволюционный аспекты физиологии растений. Объект физиологии растений, его особенности. Разнообразие объектов, характеризующихся фототропным образом жизни. Проблемы современной физиологии растений. Специфика задач физиологических исследований. Задачи физиологии растений. Этапы развития физиологии растений, ее связь с общим развитием биологии и практикой.

 

 

Физиология растительной клетки

Тема 2 Структура, функции и взаимодействие отдельных компонентов и органоидов растительной клетки

Структурная организация клетки – основа ее биохимической активности и функционирования как целостной живой системы. Структура, функция отдельных компонентов и органоидов клетки, особенности их строения в связи с их биологическими функциями. Клеточная стенка. Цитоплазма. Ядро. Пластиды. Рибосомы, митохондрии, вакуоль, микротрубочки, микрофиламенты, пероксисомы, лизосомы. Эндоплазматический ретикулюм. Аппарат Гольджи. Мембранный принцип организации поверхности протоплазмы и органоидов растительной клетки. Биохимическая и функциональная разнокачественность мембран. Основные функции мембран.

Тема 3 Основные принципы действия регуляторных механизмов и энергетика клетки

Функциональное взаимодействие различных органоидов клетки. Основные принципы действия регуляторных механизмов клетки. Компартментация каталитических систем и метаболических фондов протопласта, как один из механизмов регуляции клеточного метаболизма. Регуляторная роль мембран.

Физико-химические свойства протоплазмы (проницаемость, вязкость, эластичность, раздражимость, движение цитоплазмы и органоидов и т.д.). Их физиологическое значение и роль во взаимодействии растения с внешней средой. Принципы регулирования физиологических процессов клеткой.

 

Тема 4 Энергетический обмен в растительной клетке

Источники энергии в биологических системах. Понятие макроэргической связи. Значение макроэргических соединений в метаболизме живого организма. Мембрана как структурная основа биоэнергетических процессов. Развитие представлений о механизме сопряжения окислительно-восстановительных реакций с образованием макроэргических соединений.

Фотосинтез

 

Тема 5 Фотосинтез как основа энергетики биосферы

История развития учения о фотосинтезе. Общее уравнение фотосинтеза. Принципиальная схема физико-химическая сущность фотосинтеза. Роль фотосинтеза в процессах энергетического и пластического обмена растительного организма. Космическая роль зеленого растения в трансформации вещества и энергии. Масштабы фотосинтетической деятельности в биосфере.

 

Тема 6 Фотосинтетический аппарат

Структурная и биохимическая организация фотосинтетического аппарата. Строение листа как органа фотосинтеза. Элементы ультраструктуры хлоропластов: двойная мембрана, строма, тилакоиды, граны. Значение внутренней компартментации хлоропласта. Химический состав и физические свойства тиллакоидных мембран.

Биогенез хлоропластов, пути и характеристика основных этапов образования. Фоторегуляция, гормональная и генетическая регуляция биогенеза хлоропластов.

 

Тема 7 Пигментные системы: хлорофиллы, билихромопротеины, каротиноиды

Хлорофиллы. Химическая структура, химические и физические (спектральные) свойства. Биосинтез хлорофилла

Билихромопротеины (фикобиллины). Распространение, химическое строение, спектральные свойства. Роль в фотосинтезе.

Каротиноиды. Химическое строение, свойства. Спектры поглощения. Функции в фотосинтезе.

Функциональное и экологическое значение спектрально-различных форм пигментов у фотосинтезирующих организмов.

 

Тема 8 Первичные процессы фотосинтеза, фотосистемы

Поглощение света пигментами. Электронно-возбужденные состояния пигментов (синглетное, триплетное). Типы дезактивации возбужденных состояний. Миграция энергии в системе фотосинтетических пигментов. Представление о фотосинтетической единице. Преобразование энергии в ре­акционном центре. Окислительно-восстановительные превращения хлорофилла реакционного центра. Представление о совместном функционировании двух фотосистем. Структура и назначение фотосистемы I и фотосистемы II. Реакции, связанные с выделением кислорода в фотосинтезе. Структура электронтранспортной цепи фотосинтеза.

 

Тема 9 Фотофосфорилирование

Фотоэнергетические реакции хлоропластов. Фотосинтетическое фосфорилирование. Характеристика основных типов фотофосфорилирования: циклического, нециклического, псевдоциклического. Физиологическое значение основных типов фотофосфорилирования. Механизм сопряжения электронного транспорта с формированием трансмембранного градиента электрохимического потенциала. Структурно-функциональная организация и механизм работы АТФ-синтазного комплекса.

 

Тема 10 Ассимиляция углерода

Классификация растений по метаболизму СО₂ в фотосинтезе. Метаболизм углерода в процессе фотосинтеза. С₃-путь фотосинтеза, основные этапы, их характеристика. Природа первичного акцептора углекислоты. Первичные продукты фотосинтеза, их превращения. Регенерация акцепторов СО₂. Стабильные продукты фотосинтеза, их природа. Первичный синтез углеводов. С₂-путь, фотодыхание и метаболизм гликолевой кислоты. С₄-путь фотосинтеза, его особенности и характеристика, метаболизм углерода по типу толстянковых (САМ-цикл), их экологическая роль.

 

Тема 11 Экология фотосинтеза

Показатели фотосинтеза: интенсивность, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности. Суточные и сезонные ритмы фотосинтетических процессов. Фотосинтез и урожай. Зависимость фотосинтеза от факторов окружающей среды: температуры, условий освещения (интенсивности, спектрального состава света), содержания углекислоты, условий минерального питания, водоснабжения. Эндогенная регуляция фотосинтеза.

Дыхание растений

Тема 12 Особенности дыхания растений

Значение дыхания в жизни растений. Развитие представлений о природе механизмов и путях окислительно-восстановительных превращений в клетке. Теория дыхания Палладина. Перекисная теория окисления Баха.

Пути окисления органических веществ в клетке. Унификация субстратов дыхания. Дыхательные субстраты. Глюкоза – основной дыхательный субстрат у растений. Механизм активации дыхательных субстратов, пути их включения в процессы биологического окисления. Использование в качестве дыхательных субстратов жиров и белков. Взаимосвязь превращения углеводов, белков и жиров.

 

Тема 13 Каталитические системы дыхания

Митохондрии. Их структура и функции. Ферментные системы дыхания. Участие ферментов различных классов в дыхании. Особенность растительных митохондрий – присутствие маликэнзима. Альтернативность каталитических механизмов биологического окисления. Механизмы активации водорода субстрата и молекулярного кислорода. Механизмы участия кислорода в метаболизме. Активные формы кислорода и их значение в жизнедеятельности растительной клетки. Антиоксидантные системы. Эволюция энзиматических систем, участвующих во взаимодействии клеток с кислородом.

 

Тема 14 Химизм дыхания

Пути диссимиляции углеводов.

Гликолиз, суть его реакций, энергетика. Синтез сахаров при обращении гликолиза. Цикл ди- трикарбоновых кислот, характеристика основных стадий цикла. Конверсия жиров в углеводы. Цикл Кребса-Корнберга (глоксилатный цикл). Пентозомонофосфатный путь окисления глюкозы и его роль в метаболизме клетки.

 

Тема 16 Экология дыхания

Дыхание в фотосинтезирующей клетке. Дыхание целого растения. Зависимость дыхания от биологических особенностей растений, его физиологического состояния, возраста, вида ткани. Влияние на дыхание внешних факторов (температуры, газового состава среды, интенсивности и качества света и др.). Количественные показатели газообмена. Потери на дыхание при хранении урожая. Аноксия и адаптация к ней дыхательных систем.

 

 

Водный обмен растений

 

Минеральное питание

 

Введение

Тема 1 Физиология растений – наука о функциях растительного организма

Предмет физиологии растений. Физико-химический, экологический и эволюционный аспекты физиологии растений. Объект физиологии растений, его особенности. Разнообразие объектов, характеризующихся фототропным образом жизни. Проблемы современной физиологии растений. Специфика задач физиологических исследований. Задачи физиологии растений. Этапы развития физиологии растений, ее связь с общим развитием биологии и практикой.