Рецензент кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

С ОСНОВАМИ МИКРОБИОЛОГИИ

 

 

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов заочной формы обучения специальности

1-75 01 01 «Лесное хозяйство»

 

Минск 2011

УД К [581+579] (073)

ББК 28.55я73

Ф 50

 

 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета.

 

Составили:

Н. П. Ковбаса

М. И. Баранов

Рецензент кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры

лесоводства Л. С. Пашкевич

 

 

По тематическому плану изданий учебно-методической литературы университета на 2011 г. Поз….

Для студентов заочной формы обучения специальности 1-75 01 01 «Лесное хозяйство»

 

© УО «Белорусский государственный

технологический университет, 2011

ПРЕДИСЛОВИЕ

Физиология растений с основами микробиологии относится к числу фундаментальных общебиологических дисциплин. Целью дисциплины является формирование у будущих специалистов лесного хозяйства системных представлений о жизнедеятельности растений и микроорганизмов.

При изучении физиологии студенты получают знания об основных физиологических процессах, их взаимосвязи, зависимости от факторов внутренней организации растения и окружающей среды, узнают физиологическую основу лесохозяйственных мероприятий и агротехнических приемов выращивания растений. В связи с этим физиология является теоретической базой всех специальных дисциплин: лесоводства, лесных культур, лесозащиты и др.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

– сущность и механизмы жизненных процессов, протекающих в растениях и микроорганизмах, зависимость процессов жизнедеятельности от факторов внешней среды;

– механизмы регуляции физиологических процессов и пути оптимизации условий жизнедеятельности;

– взаимоотношения высших растений и микроорганизмов почвы, влияние микроорганизмов на корневое питание, рост и развитие растений.

Студенты должны уметь:

– оценивать состояние растений в конкретных условиях среды и диагностировать по внешним признакам более простые причины нарушения жизненных процессов;

– регулировать количество и качественный состав микроорганизмов почвы путем проведения агротехнических и лесохозяйственных мероприятий;

– повышать продуктивность и устойчивость растений в конкретных условиях роста.

Эффективность применения физиологических знаний на практике зависит от того, насколько целостным будет представление о механизмах и взаимосвязи сложных физиологических процессов в растительном организме. Такой уровень знаний достигается путем проработки довольно большого объема теоретического материала и закрепляется путем проведения исследований в лабораториях и анализов их результатов. Успешное освоение данной дисциплины невозможно без знания основ физики, химии, экологии, анатомии растений, биохимии. Все это, как показала практика, приводит к определенным трудностям в изучении физиологии растений и требует настойчивости и времени.

Изучение данной дисциплины проводится студентом самостоятельно в соответствии с учебной программой и методическими рекомендациями по изучению ее разделов, которые приведены в первой части пособия. Следует отметить, что изучение дисциплины без программы, только по учебникам, малоэффективно. Программа позволяет получить общее представление о содержании курса, его структуре, изучаемые вопросы здесь систематизированы по разделам. Методические рекомендации содержат соответствующие разъяснения и рекомендации, вопросы для самопроверки. Все это позволяет лучше понять логическую взаимосвязь между отдельными вопросами, с меньшими затратами труда уяснить сложные физиологические процессы.

 

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

 

Предмет и задачи физиологии растений. Физиология растений – теоретическая основа растениеводства. Связь физиологии растений с другими дисциплинами.

ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Общая характеристика клетки

Общие представления о строении клетки можно получить из следующей схемы на рис. 2.1.

При изучении раздела следует обратить внимание на различия в строении клеток различных тканей, растительных и животных клеток, на общие изменения в клетках, происходящие в процессе жизни. Необходимо усвоить назначение клеточных структур, их роль в процессах жизнедеятельности клетки и всего растения.

 

Химический состав клетки

Клетка состоит из органических и неорганических веществ. Растения синтезируют большое количество органических соединений. Одни из них содержатся во всех живых клетках всех растений (белки, нуклеиновые кислоты и др.) и активно превращаются в ходе обмена веществ. Их условно относят к группе веществ основного обмена (первичных). Вторые – вещества вторичного обмена – образуются не во всех растениях и даже не во всех клетках растения. Они могут полностью исключаться из обмена веществ. Эти соединения составляют большую химически разнообразную группу, включающую гликозиды, алкалоиды, танины, флавоноиды, эфирные масла, лигнин, живицу и др. С химической точки зрения их можно разделить на азотозсодержащие вещества, производные изопрена, безазотистые фенольные соединения, сахароспирты. В процессе самостоятельной работы необходимо усвоить природу и важнейшие соединения каждой группы веществ вторичного обмена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1. Схема строения клетки

 

Органические вещества могут быть разделены на группы по вы-полняемым функциям: конституционные, запасные, транспортные, регуляторные, защитные.

Приведенные классификации условны, потому что не всегда возможно определить принадлежность вещества к той или другой группе. Наибольшее значение для растений имеют вещества основного обмена, в связи с чем их изучению следует уделять особенное внимание.

 

Субклеточные структуры

При изучении субклеточных структур особое внимание необходимо уделять клеточным мембранам и органеллам (ядру, пластидам, митохондриям), с которыми связаны важнейшие жизненные процессы. Будущим специалистам-лесоводам важно иметь представление о строении клеточной оболочки – основного компонента древесины, об изменениях, которые происходят в оболочке при развитии клетки.

 

Раздражимость клетки

Клетке, как части организма, присущи разнообразные функции: питание (фотосинтез, поглощение воды и минеральных веществ), дыхание, деление, развитие и др. Деление клеток изучалось в курсе ботаники, ряд других функций будет рассматриваться в других разделах физиологии растений. В данной теме необходимо ознакомиться с явлением раздражимости.

Раздражимость – свойство живой материи. Она характерна для всех клеток растения и лежит в основе их приспособительной реакции на различные воздействии. С раздражимостью специальных рецепторных клеток связана реакция всего растительного организма. Они, так же как и аналогичные клетки органов чувств животных, воспринимают внешнее воздействие, которое трансформируется в фактор электрической или химической природы. Этот фактор распространяется по растению и вызывает ответную реакцию соответствующих органов.

 

Обмен и превращение энергии

Химическая энергия питательных веществ, поглощенных гетеротрофными клетками или синтезированных автотрофными клетками, постепенно освобождается в катаболичных реакциях метаболизма и используется на различные процессы жизнедеятельности. При этом химическая энергия превращается в иные виды энергии. Центральным звеном в цепи ее использования и превращения является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Это нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных энергоемкой связью, разрыв которой и приводит к высвобождению энергии.

Синтез АТФ из АДФ (аденозиндифосфорная кислота) путем присоединения неорганического фосфора носит название фосфорилирование. Этот процесс проходит в хлоропластах (фотосинтетическое фосфорилирование), в митохондриях и в цитоплазме (окислительное и субстратное фосфорилирование).

 

Синтез белка в клетке

Признаки и свойства клеток определяются характером обмена веществ, который, в свою очередь, зависит от состава белков-ферментов. Таким образом, через синтез белков реализуется наследственная программа клетки. Синтезу белков предшествует образование аминокислот. Этот процесс будет рассматриваться в разделе «Минеральное питание».

При самостоятельном изучении данного раздела подробно следует рассмотреть принципы кодирования наследственной информации на ДНК; уяснить, что собой представляет триплет и ген. Важным является понимание процессов транскрипции и трансляции, механизма, который обеспечивает синтез белка в соответствии с генетической программой. Также необходимо знать, какие субклеточные структуры участвуют в синтезе белка.

 

Регуляция метаболизма

Регуляторные механизмы поддерживают высокую упорядоченность и согласованность биохимических процессов, обеспечивают направленные изменения метаболизма клетки при ее развитии и адаптации к внешней среде. Работа всех регуляторных механизмов сводится в конечном итоге к регулированию скорости и направленности химических реакций путем изменения активности ферментов (ферментативная регуляция), а также их синтеза и разрушения. Регуляция метаболизма клетки лежит в основе функционирования систем более высокого уровня, в том числе генетической системы регуляции.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Почему некоторые органические соединения имеют название «аминокислоты»? Приведите формулу и расскажите о свойствах этих соединений.

2. Как построена молекула белка? Чем отличаются протеины и протеиды?

3. Назовите виды структур молекул белка, с помощью каких внутримолекулярных связей они образуются?

4. Назовите факторы, которые приводят к нарушению белковой структуры. Какие результаты это имеет для живой клетки и почему?

5. Назовите основные функции белка в клетке.

6. К какому классу органических соединений относятся, чем отличаются и какие функции выполняют моно-, олиго-, полисахариды? Приведите примеры.

7. Перечислите соединения класса липидов и покажите их роль в живой клетке.

8. Приведите формулу фосфолипидов и покажите гидрофильную и гидрофобную части молекулы. Какое значение имеют эти свойства при строении клеточных мембран?

9. Какие вещества объединяются под названием «фитонциды»? Их роль в жизни растений.

10. Назовите виды нуклеиновых кислот, места их локализации в клетке и функции. Чем они отличаются?

11. Как кодируется наследственная информация в молекуле ДНК, что такое триплет и ген?

12. Как реализуется записанная на ДНК информация? Процессы транскрипции и трансляции.

13. Приведите общую схему строения клетки. Назовите клеточные структуры и их функции.

14. Какие органические вещества входят в состав клеточной оболочки и зачем она нужна клетке? Чем отличается первичная и вторичная клеточная оболочка?

15. В настоящее время большое внимание уделяется изучению клеточных мембран, которые выполняют важные и разнообразные функции. Какие это функции?

16. Приведите изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны и назовите вещества, которые входят в ее состав.

17. Какие изменения происходят в клетке при ее развитии?

18. Что такое «раздражимость»? Восприятие клеткой раздражающего воздействия и реакция на раздражение.

19. Что понимают под обменом веществ? Что такое метаболизм, какие направления метаболизма различают? Их характеристика.

20. Объясните суть авто- и гетеротрофных типов питания. Назовите примеры авто- и гетеротрофных клеток, тканей и органов растения.

21. К какой группе органических веществ относится АТФ? Ее химическое строение и роль в клетке.

22. Суть фосфорилирования. Назовите виды фосфорилирования АДФ, источники энергии и компоненты клетки, в которых осуществляется этот процесс.

23. Как называются небелковые части сложных ферментов и какое их назначение? Приведите примеры веществ, которые выполняют эту роль.

24. Почему большинство реакций в клетке не могут идти самопроизвольно и нуждаются в катализаторах? Как осуществляется ферментативный катализ?

25. Одним из свойств ферментов является специфичность их действия. Как это обеспечивается?

26. От каких факторов, как и почему зависит скорость ферментативной реакции?

27. Суть и основные типы окислительно-восстановительных реакций клетки. Класс и подклассы ферментов, катализирующих эти реакции.

28. Основные кофакторы дегидрогеназ и оксидаз, их химическая природа.

 

Водный обмен растений

Под водным режимом понимают совокупность процессов поглащения и транспирирования воды, а также перемещения ее по растению. Водный режим оказывает очень большое влияние на продуктивность растений, поэтому его регулирование с целью оптимизации является одной из первоочередных задач агротехники. Растениевод должен уметь правильно оценивать состояние водного режима. Это возможно только на основе глубокого понимания механизма поглощения, передвижения воды по растению и транспирации, а также зависимости этих процессов от экологических факторов.

 

Движение воды по растению

Движение воды как составной части водного режима также оказывает влияние на его состояние. Транспорт воды по растению характеризуется общей протяженностью пути, сопротивлением потока и скоростью движения, пропускной способностью ксилемы. Существуют участки ближнего транспорта по корню от ризодермы до сосудов ксилемы и от сосудов по жилкам листа до клеток мезофилла. Участок дальнего транспорта (ксилемного) у древесных растений отличается большой протяженностью и площадью поперечного сечения ствола. В связи с этим возникают дополнительные вопросы о силах и способах поднятия воды на большую высоту в стволе и проводящих зонах воды на поперечном сечении ствола. Следует уяснить роль эндодермы для продвижения воды в корнях, значение симпласта и апопласта в этом процессе, изучить проводящие элементы ксилемы у хвойных и лиственных пород.

 

Водный баланс

Водный баланс определяется соотношением между поглощением воды и транспирацией и является критерием оптимальности водного режима. Нарушение водного баланса приводит к появлению водного дефицита. Нарастание водного дефицита сопровождается нарушениями процессов жизнедеятельности и может привести к отмиранию растения.

Водный баланс находится в сложной зависимости от факторов внешней среды и особенностей структурной организации растения, которые влияют на процессы поглощения, транспирации и перемещения воды. Необходимо представлять закономерности совместного влияния различных факторов и уметь оценивать состояние водного режима на основании анализа условий роста. Следует знать суточные и сезонные изменения водного баланса, явление временного завядания растений и физиологические последствия глубокого водного дефицита. Необходимо уяснить буферную роль ствола древесных растений как резервуара влаги в устойчивости к засухе.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение осмоса, какое значение он имеет в жизни растения?

2. Что такое водный потенциал клетки, тургорное давление и сосущая сила?

3. Приведите формулу взаимосвязи Р, Т, S и график зависимости их от степени насыщенности клетки водой.

4. Как функционирует осмотический механизм образования корневого давления? Приведите доказательства активного поглащения воды корнем.

5. В практической работе важно знать условия, от которых зависит водопоглощающая деятельность корней. Какие же внешние факторы и как влияют на этот процесс? Механизм этого влияния.

6. Назовите формы влаги, которая имеется в почве при влажности на уровне полной полевой влагоемкости, влажности устойчивого увядания, а также величины водоудерживающих сил этих форм влаги.

7. Приведите данные, подтверждающие известное высказывание К. А.Тимирязева, что транспирация является «неизбежным злом» для растения. В чем заключается физиологическая роль транспирации?

8. Какие факторы вызывают движение устьиц и какова цель этого движения? Механизм гидроактивной реакции устьиц.

9. Какие факторы и как влияют на интенсивность транспирации?

10. Почему посадку лесных культур и деревьев в парках проводят осенью или весной, но не летом?

11. Каковы движущие силы и как обеспечивается поднятие воды на большую высоту у деревьев? За счет какой энергии поднимается вода?

12. Дайте определение водного баланса и водного дефицита. Какими способами можно обеспечить поддержание водного баланса растений при их выращивании?

13. На продуктивность растений отрицательно влияют даже относительно небольшие трудности с водообеспечением. Почему? Через какие нарушения недостаток воды сказывается на росте?

 

Поглощение энергии света

Для того чтобы понять механизм поглощения света в световой фазе фотосинтеза необходимо уяснить, что такое фотосинтетически активная радиация (ФАР), разобраться в особенностях строения листа, которые обеспечивают максимально эффективное поглощение света. Зная световой баланс листа (на какие цели расходуется попадающая на лист световая энергия), можно рассчитать КПД фотосинтеза листа.

Пигментами-акцепторами света являются зеленые (хлорофиллы) и желтые (каротиноиды) пигменты, которые локализуются в хлоропластах. Следует изучить их строение, свойства, спектры поглощения и их связь со спектром действия фотосинтеза, факторы внешней среды, которые оказывают влияние на синтез пигментов. Пигменты на мембранах хлоропластов по-особому организованы и образуют реакционные центры (РЦ), фотосинтетические единицы (ФСА), светособирающий комплекс (ФСК).

 

Темновая фаза фотосинтеза

Темновая фаза фотосинтеза идет в матриксе хлоропластов.

В темновой фазе происходит поглощение СО₂ и восстановление ее до углеводородов за счет энергии АТФ и НАДФН₂, которые образовались в световой фазе. В непосредственном воздействии света биохимические реакции темновой фазы не нуждаются.

Темновая фаза осуществляется в различных растениях тремя путями, которые называются С₃-, С₄- и САМ-путями фотосинтеза. В случае С₃-пути фиксации СО₂ в цикле Кальвина происходит карбоксилирование РДФ (рибулезодифосфата) с образованием ФГК (фосфоглицериновой кислоты), затем идет восстановление СО₂ путем восстановления ФГК до ФГА (фосфоглицеринового альдегида), и на последнем этапе происходит регенерация РДФ. При этом часть молекул ФГА выводится из цикла и используется на синтез фруктозодифосфата (ФДФ). Далее из ФДФ образуются другие углеводы – продукты фотосинтеза. Следует самостоятельно ознакомиться с образованием сахарозы и крахмала, путями взаимопревращений углеводов.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение и приведите общее уравнение фотосинтеза. В чем заключается суть световой и темновой фаз этого процесса?

2. Дайте определение понятиям ФСА, РЦ, ФС. Где в хлоропластах локализованы компоненты фотосистем?

3. Покажите химическую природу пигментов хлоропластов и приведите формулу этих соединений, в которых она была бы отражена.

4. Назовите основную функцию пигментов хлоропластов и объясните механизм, через который она выполняется.

5. Приведите спектр поглощения хлорофиллов и каротиноидов. Какими внутримолекулярными связями обусловлено поглощение соответствующих участков спектра?

6. Приведите спектр действия фотосинтеза. Почему в разных лучах спектра скорость процесса разная?

7. При выращивании растений в некоторых случаях может наблюдаться хлороз. Что это за явление, полезно или вредно оно для растения, какими факторами вызывается?

8. Объясните суть механизма световой фазы фотосинтеза. Из каких этапов она состоит и где локализована?

9. Что такое ЭТЦ фотосинтеза и какова ее роль?

10. Изложите суть и приведите общую схему С₃-пути темновой фазы фотосинтеза. Что является источником энергии и водорода для этого и в виде каких соединений они поступают?

11. Назовите основные продукты фотосинтеза и покажите пути их образования.

12. Приведите световой баланс листа. Что такое КПД фотосинтеза листа и чему он равен?

13. Приведите уравнение баланса органического вещества растения и покажите роль физиологических процессов в формировании урожая.

14. Какой величины достигает КПД фотосинтеза фитоценоза? Покажите пути повышения этого показателя.

15. Что такое листовой индекс и как он связан с продуктивностью фитоценоза?

16. Приведите данные о структурно-функциональных различиях между листьями светолюбивых и теневыносливых растений. Какое это имеет значение для практической работы специалиста лесного хозяйства?

17. Как зависит фотосинтез от факторов внутренней организация растений?

18. Покажите характер (на графиках) и причины зависимости фотосинтеза от света, температуры, СО₂. Приведите основные параметры кривых.

19. Опишите строение хлоропласта. Какие процессы фотосинтеза проходят на структурах этой органеллы?

20. Назовите виды органических питательных веществ и их функции.

21. Где и в каком виде откладываются в древесных растениях запасные вещества? Группы деревьев по преобладающим видам запасных веществ.

22. Какие преобразования происходят с питательными веществами в фотосинтезирующих клетках?

23. Какие превращения происходят с запасными веществами в вегетативных органах древесных растений в течение года?

24. Что происходит с питательными веществами при созревании и прорастании семян?

25. Назовите состав ксилемного и флоэмного соков.

26. Охарактеризуйте путь органических питательных веществ по растению. В какой форме они перемещаются на разных этапах этого пути?

 

Дыхание и обмен веществ

 

Клетки растений для поддержания жизнедеятельности нуждаются в постоянном притоке энергии. Энергия поступает с питательными органическими веществами – продуктами фотосинтеза и освобождается в процессе дыхания. Признаком дыхания является поглощение кислорода воздуха. В связи с этим живые организмы, которые осуществляют данный процесс, называются аэробами. Существуют также организмы, живущие в бескислородной среде. Они получает энергию за счет брожения или анаэробного дыхания и называются анаэробами.

 

Сущность и значение дыхания

При изучении дыхания в дальнейшем рекомендуется придерживаться следующей схемы.

Процесс дыхания включает две стадии: а) окисления субстрата; б) окислительное фосфориллирование. Первая стадия в зависимости от окисляемого субстрата может идти различными путями. Для углеводов, в частности, есть два пути. Первый – является основным и изучается подробно, он включает этапы гликолиза и цикл Кребса. Второй – это пентозофосфатный цикл. Окисление жира и белка проходит иными путями, связанными с циклом Кребса.

В процессе дыхания в результате аэробного окисления органических питательных веществ выделяется энергия и образуются промежуточные метаболиты, которые используются растением для синтеза аминокислот, белков, жиров и других веществ. Энергия, аккумулируемая в АТФ, используется растением на процессы роста, движения, поглощения воды и минеральных веществ, поддержания процессов синтеза. При дыхании окисляются и выводятся вредные вещества, а образующаяся метаболическая вода помогает выжить растению при недостатке влаги в почве.

По теории В. И. Палладина в первой, анаэробной стадии дыхания происходит окисление субстрата. Общее уравнение этого процесса имеет следующий вид: С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О + 12R = 6CO₂ + 12RH₂.

На второй стадии, аэробной, происходит окисление RH₂ и регенерация акцепторов водорода R.

Уравнение второй стадии имеет следующий вид: 12 RH₂ + 6О₂ = 12R + 12Н₂О

При изучении раздела следует уяснить такие понятия, как субстраты дыхания, дыхательный коэффициент и его зависимость от степени восстановленности субстрата, интенсивность дыхания.

 

Окисление субстрата

Подробно изучается только путь окисления глюкозы – гликолиз и цикл Кребса. Окисление проходит без непосредственного участия кислорода, т. е. анаэробно. Электроны и протоны переносятся от окис-ляемого субстрата на кофермент, НАД⁺ и ФАД (никотинамиддинуклеатид и флавинадениндинуклеотид – в уравнении В. И. Паладина радикал R), которые при этом восстанавливаются. Восстановленным коферментам передается также значительная доля энергии субстрата дыхания. Регенерация необходимых для первой фазы окисленных форм коферментов НАД⁺ и ФАД происходит во второй фазе. Несмотря на то, что окисление в первой фазе является анаэробным, в бескислородной среде идет только процесс гликолиза. Цикл Кребса в отсутствие кислорода останавливается, а дальнейшее превращение продуктов гликолиза осуществляется другими путями, в частности идет процесс брожения.

Гликолиз представляет собой цепь из 10 биохимических реакций, которые локализуются в цитоплазме клеток, в ядре, матриксе митохондрий и по сути своей является анаэробным окислением глюкозы до пировиноградной кислоты (ПВК). Упрощенно можно выделить три группы реакций. Первая – это фосфорилирование глюкозы и расщепление ее на 2 молекулы ФГА (фосфоглицериновый альдегид). Вторая – окисление ФГА до ФГК (фосфоглицериновая кислота). При этом происходит первое субстратное фосфорилирование (образование АТФ). Третья – превращение ФГК в ПВК, идет второе субстратное фосфорилирование.

Цикл Кребса (замкнутая цепь из 8 биохимических реакций) локализован в матриксе митохондрий, куда поступает ПВК. В митохондриях происходит ее окислительное декарбоксилирование, активизация остатков уксусной кислоты, путем образования ацетил КоА. В цикле Кребса продолжается окисление и декарбоксилирование ацетила.

 

Синтез и распад жиров

Синтез и превращение некоторых углеводов рассматривались в разделе «Фотосинтез». Образование аминокислот будет изучаться в разделе «Минеральное питание». В этой теме необходимо ознакомиться с вопросами синтеза и распада жиров.

В растении содержатся жидкие жиры – масла. Масла являются запасными веществами. Они не растворимы в воде, поэтому не транспортируются по растению, а синтезируются в запасающих клетках. Для перемещения до мест потребления масла предварительно превращаются в растворимые углеводы.

Заключительный этап превращения масел в сахар представляет собой повернутые назад реакции гликолиза.

Продукты распада липидов (ФГА, Ац-КоА и др.) могут также окисляться в процессе дыхания без предварительного превращения в сахар.

Процесс гидролиза масел, включения в процесс дыхания или превращения в сахар идет по схеме, приведенной на рис. 2.3.

 

 

Рис. 2.3. Схема окисления и превращения жиров в сахара

 

Вопросы для самоконтроля

1. Сущность дыхания и его роль. Приведите общее уравнение и уравнения фаз дыхания.

2. Изложите суть и содержание этапов фазы окисления субстрата. Локализация процессов этой фазы в клетке.

3. Что такое электрон-транспортная цепь дыхания? Где она находится в клетке и какова ее роль?

4. Какие органические вещества используются растениями в качестве субстратов дыхания и как они включаются в этот процесс?

5. Как и почему в зависимости от дыхательного субстрата изменяется дыхательный коэффициент?

6. Приведите схемы синтеза жиров и превращения жиров в углеводы.

7. Какова роль дыхания в обмене веществ?

8. Какое влияние оказывает дыхание на рост и продуктивность растений? Предложите приемы регулирования дыхания с целью достижения его наибольшей эффективности.

9. Приведите изображение митохондрии, покажите ее структурные элементы, их функциональное назначение.

10. Как и почему дыхание зависит от внешних факторов (содержания углекислоты, температуры, водообеспечения и др.)?

11. Почему растения не могут долго жить в анаэробных условиях, хотя и не гибнут сразу после попадания в среду без кислорода?

Основы микробиологии

Вопросы для самоконтроля

1. Какие организмы изучает микробиология?

2. Назовите основное отличие прокариотической клетки от клетки эукариот.

3. На какие группы подразделяются бактерии по форме клеток?

4. Назовите основные особенности строения клеток прокариот.

5. По каким признакам различают грамположительные и грамотрицательные бактерии?

6. Какие критерии используются для определения типов питания прокариот?

7. Что является источником энергии и водорода для фотолитоавтотрофов?

8. Охарактеризуйте тип питания хемолитоавтотрофов.

9. Дайте определение анаэробного дыхания.

10. В чем состоит сущность процесса брожения?

11. Какие факторы влияют на распространение микроорганизмов в почве?

12. Назовите этапы биологического круговорота углерода в биосфере. Какие микроорганизмы по типам питания участвуют на каждом этапе?

13. Назовите этапы круговорота азота в биосфере.

14. Что такое «фиксация» азота? Назовите симбиотические микроорганизмы, осуществляющие «фиксацию». Какой тип питания у этих микроорганизмов?

15. Покажите, какие взаимоотношения устанавливаются между микроорганизмами в почве, а также между микроорганизмами и растениями.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите необходимые растениям микро- и макроэлементы. Каковы их поглощаемые формы и физиологическая роль?

2. Сформулируйте правила и закон «минимума» Ю. Либиха.

3. В чем заключается сущность и значение реутилизации? Назовите необходимые минеральные элементы, которые имеют хорошую и слабую подвижность.

4. Назовите формы питательных веществ почвы. Как они доступны для растения? В какой форме преимущественно содержатся в почве N, P, K?

5. Какова роль клеточной оболочки в поглощении минеральных элементов?

6. Как обеспечивается избирательность поглощения ионов корнями растений?

7. Как и за счет какой энергии функционирует механизм активного поглощения ионов корнями? Приведите доказательства активного поглощения.

8. Что является движущей силой ионов при пассивном поглощении и какими способами осуществляется их перенос через плазмолемму?

9. Какие преобразования осуществляются в растениях с соединениями азота? Суть процессов аминирования, амидирования и переаминирования.

10. На поглощение ионов растениями большое влияние оказывает рН почвенного раствора, аэрация почвы и ее температура. Каков механизм этого влияния?

11. Что такое «микориза»? Назовите виды микоризы и охарактеризуйте взаимоотношения между микоризообразователями.

12. Назовите основные требования к применению удобрений.

13. По каким признакам можно определить недостаток для растений хорошо и слабо подвижных элементов?

 

Рост и развитие растений

Данный раздел посвящен вопросам роста и развития растительного организма, которое тесно связано с другими физиологическими процессами, интегрирует в себе эти процессы.

Проблемы развития занимают центральное место в биологии. Это наиболее сложный и интересный раздел курса.

 

Фитогормоны

Фитогормоны – это органические вещества, которые вырабатываются в неспецифических тканях и действуют как регуляторы и координаторы онтогенеза. Необходимо изучить химическое строение, локализацию биосинтеза, особенности транспортирования, физиологичекое действие ауксинов, гиббериллинов, цитокининов абсцизинов и этилена. Следует знать, с какой целью используют в растениеводстве препараты ауксинового типа, цитокинины, этилен, что собой представляют и где применяются гербициды, арборициды, ретарданты.

 

Полярность

Полярность является внутренним фактором и координирует развитие растения в пространстве, обусловливает форму клетки, органов и всего растения в целом.

Полярность – это физиологическая неравномерность противоположных полюсов клеток, органов и целого растения, обусловленная специфической ориентацией в пространстве структур и процессов. Необходимо уяснить роль полярности в морфогенезе, почему необходимо учитывать полярность при укоренении черенков и прививке растений.

 

Механизм и характер роста

Рост – это процесс новообразования элементов структуры растения (клеток, тканей, органов), который сопровождается необратимым увеличением его размеров и массы благодаря делению и растяжению клеток. Рост характеризует количественные изменения в растении и локализован в меристемах (апикальных, латеральных и интеркалярных). Для характеристики роста используются такие показатели, как динамика и скорость роста. При самостоятельном изучении раздела следует уяснить, что собой представляет S-образная кривая роста (закон Ю. Сакса), какие периоды роста выделяют на этой кривой. Необходимо уяснить сущность абсолютной и относительной скорости роста, механизм роста дерева по диаметру, как идет формирование годичных слоев, что такое побеги с преформированным и не преформированным ростом.

 

Ростовые движения

Различают ростовые и тургорные движения, которые носят приспособительный характер с целью получения питания, защиты или размножения растения. Следует понять сущность настий, тропизмов, знать, что такое фото-, гео- и хемотропизмы.

 

Виды покоя растения и семян