Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс] / Режим доступа
Скачать 0.57 Mb.
|
| ТЕМА «ДЫХАНИЕ» Суть дыхания. Определение, суммарное уравнение дыхания. Развитие учения о дыхании. Дыхание и горение. Дыхание как биологическое окисление. Значение дыхания. Две формы энергии, запасаемые при дыхании – АТФ и ΔµН+. Роль промежуточных продуктов дыхания в специфике метаболизма различных растений. Особенности дыхания у растений. Необходимость альтернативных путей в связи с прикрепленным образом жизни. Типы окислительно-восстановительных реакций при дыхании. Три этапа основного пути дыхания организмов: а) гликолиз, б) цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса – ЦТК), в) окислительное фосфорилирование (ОФ) в электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) дыхания. Гликолиз, место прохождения, основные этапы. Анаэробные превращения конечного продукта гликолиза – пировиноградной кислоты (ПВК). Брожение и дыхание. Генетическая связь между этими процессами. Работы С. Костычева. Структура митохондрий растений. Аэробная стадия дыхания (цикл Кребса). Последовательность окисления и восстановления органических кислот. Электрон-транспортная цепь митохондрий, ее расположение и основные компоненты. Путь электрона и водорода субстрата в ЭТЦ. Значение окислительно-восстановительного потенциала в расположении переносчиков. Альтернативные пути переноса электронов на кислород в ЭТЦ митохондрий и немитохондриальные пути терминального окисления у растений. Ферменты дыхания основные (оксидоредуктазы) и вспомогательные. Четыре мультиэнзимных комплекса митохондрии по Грину. Альтернативные пути – глиоксилатный цикл, неоглюкогенез и пентозофосфатный цикл. Окислительное фосфорилирование. Виды окислительного фосфорилирования – коферментное (в дыхательной цепи) и субстратное. Роль сопрягающих мембран. Сопряжение переноса электронов и фосфорилирования. Свободное окисление. Роль протонофоров. Коэффициент фосфорилирования Р/О и его величина (В. Скулачев). Механизм окислительного фосфорилирования. Теория химического сопряжения, конформационная теория и хемиоосмотическая теория (А. Ленинджер, Э. Рекер, П. Митчелл, П. Бойер). Дыхание как центральное звено обмена. Связь дыхания с фотосинтезом и другими функциями клетки. Общая схема взаимосвязи дыхания с метаболизмом. Дыхание роста и дыхание поддержания. Дыхательный коэффициент. Количественные показатели газообмена и расходование субстрата. Основные легко обнаруживаемые эффекты дыхания. Интенсивность дыхания и методы ее определения. Единицы измерения. Зависимость дыхания от внешних и внутренних факторов. Изменение дыхания в онтогенезе.
Тема 1.Физиология растительной клетки. 1) Получение искусственной клеточки «Траубе». МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) раствор медного купороса CuSO4 (1,5н); 2) кристаллическая желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6]; 3) пробирка; 4) пипетка. 2) Явление плазмолиза и деплазмолиза. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) луковица синего лука или лист традесканции; 2) 1М раствор сахарозы; 3) лезвие бритвы; 4) скальпель; 5) пинцет; 6) препаровальная игла; 7) микроскоп; 8) предметные и покровные стекла; 9) стакан с дистиллированной водой; 10) стеклянная палочка; 11) кусочки фильтровальной бумаги; 12) спиртовки; 13) спички. 3) Изменение проницаемости цитоплазмы при повреждении. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) корнеплод столовой свеклы; 2) пробочное сверло диаметром 8 мм; 3) штативы с пробирками; 4) колбочка; 5) спиртовка; 6) хлороформ; 7) 30%-ная уксусная кислота; 8) 50%-ный спирт; 9) 1М раствор KNO3; 10) все для микроскопирования; 11) ФЭК или спектрофотометр. 4) Определение водного потенциала рефрактометрическим методом. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) различные комнатные растения; 2) ручной пресс; 3) марля; 4) рефрактометр; 5) 50%-ный спирт для протирания; 6) фильтровальная бумага; 7) рефрактометрические таблицы Н.А. Гусева. 5) Определение водного методом Шардакова. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) штативы с двумя рядами пробирок; 2) пипетки на 10 и 0,5 мл (микропипетка); 3) сверла диаметром 0,9 см; 4) резиновые пластинки; 5) проволочки; 6) пробки для пробирок; 7) стеклянные палочки; 8) растения с листьями; 9) 1М раствор сахарозы; 10) метиленовая синь. Тема 2. Водный режим растений. 1) Влияние внешних условий на процесс гуттации. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) 5-8 дневные проростки злаков в стаканчиках; 2) кристаллизаторы и стеклянные колпаки; 3) лед; 4) горячая вода; 5) хлороформ; 6) термометр. 2) Сравнение транспирации хлоркобальтовым методом. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) подложки из стекла или пластиковые пластинки; 2) хлоркобальтовые бумажки; 3)скрепки, нитки или резиновые кольца; 4) все для микроскопирования; 5) комнатные растения. 3) Определение относительной транспирации и интенсивности транспирации весовым методом (с помощью прибора Веска). МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) побеги растений с листьями, срезанные под водой; 2) кипяченая вода; 3) приборы Веска; 4) технические весы; 5) градуированные пипетки; 6) чашки Петри; 7) часы. 4) Определение интенсивности транспирации при помощи торзионных весов. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) торзионные весы; 2) фен; 3) подставка для подвешивания листьев; 4) 10-дневные проростки овса или пшеницы, 5) часы. Тема 3. Фотосинтез. 1) Изучение химических свойств пигментов. Разделение пигментов по Краусу. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) фарфоровые ступки; 2) этиловый спирт; 3) ацетон; 4) кварцевый песок; 5) СаСО3; 6) вазелин; 7) воронки; 8) колбы; 9) высушенные листья крапивы или других растений; 10) корнеплод моркови; 11) бензин или петролейный эфир; 12) пробирки; 13) спиртовая вытяжка пигментов; 13) 20%-ный раствор щелочи; 14) 10%-ный раствор HCl; 15) уксуснокислый цинк или медь; 16) спиртовка. 2) Наблюдение оптических свойств пигментов. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) концентрированная спиртовая или ацетоновая вытяжка; 2) элодея; 3) все для микроскопирования; 4) настольная лампа; 5) синее стекло; 6) штатив с пробирками с вытяжками пигментов разной концентрации; 6) спектроскоп. 3) Образование крахмала на свету. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) комнатное растение; 2) черная бумага; 3) скрепки; 4) спирт; 5) колба с обратным холодильником; 6) фарфоровая тарелочка; 7) раствор йода в иодиде калия. 4) Необходимость СО2 для образования крахмала. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) стаканы; 2) стекла; 3) стеклянные колпаки; 4) вазелин; 5) 20%-ный раствор KOH или NaOH; 6) HCl; 7) мрамор; 8) комнатное растение; 9) спирт; 10) колба с обратным холодильником; 11) фарфоровая тарелочка; 12) раствор йода в иодиде калия. 5) Значение хлорофилла для образования крахмала. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) спирт; 2) колба с обратным холодильником; 3) фарфоровая тарелочка; 4) раствор йода в иодиде калия; 5) растения с пестрыми листьями; 6) элодея; 7) хлоралгидрат или раствор едкого калия; 8) все для микроскопирования. Тема 4. Дыхание растений. 1) Определение интенсивности дыхания прорастающих семян. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) баночки на 300 мл; 2) раствор Ва(ОН)2; 3) щавелевая кислота; 4) фенолфталеин; 5) бюретки для титрования; 6) герметичная установка для барита; 7) проросшие семена или зеленые части растений; 8) весы. 2) Определение дыхательного коэффициента. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) пробирка с герметичной газоотводной трубкой; 2) пипетка; 3) линейка из миллиметровой бумаги; 4) прорастающие семена подсолнечника. 3) Окислительные ферменты дыхания. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) клубни картофеля, корнеплоды редьки, корни хрена и др.; 2) 1%-ный спиртовой раствор гваяколовой смолы; 3) 3%-ный раствор перекиси водорода; 4) 4) Обнаружение редуцирующих ферментов при дыхании семян. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) спиртовка; 2) пробирки; 3) баня; 4) колбочки на 50 мл; 5) раствор метиленовой синьки; 6) семена гороха или фасоли. 5) Обнаружение дегидрогеназ при спиртовом брожении. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) колбы на 50 мл; 2) 3%-ный раствор сахара; 3) прессованные или сухие дрожжи; 4) водяная баня; 5) пробирки; 6) спиртовка; 7) метиленовая синь; 8) ватные пробки. 6) Метод определения активности дегидраз с помощью вакуум-инфильтрации (по Пыльневу). МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) проростки злаковых, клубни картофеля или другой растительный материал; 2) 1/15 М буферная смесь Серенсена III с рН 7,17; 3) 2,3,5-трифенилтетразолий хлористый, 0,25-0,5%-ный раствор, приготовленный на буферной смеси Серенсена III; 4) 85%-ный ацетон или изопропиловый спирт; 5) бюксы; 6) мерные цилиндры на 10 мл; 7) лезвия безопасной бритвы; 8) фарфоровые ступки; 9) весы торзионные или аналитические; 10) вакуум-эксикаторы; 11) насос Камовского; 12) термостат; 13) центрифуга; 14) ФЭК. Тема 5. Минеральное питание растений. 1) Подача амидов и аминокислот с пасокой. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) 10-15-дневные проростки кукурузы или других растений; 2) питательная смесь Кнопа; 3) хроматографическая бумага; 4) алюминиевая петля; 5) часовые стекла; 6) 0,5%-ный раствор нингидрина на 96%-ном этаноле; 7) аланин; 8) глютаминовая кислота; 9) стеклянные капилляры. 2) Поступление минеральных веществ в растения. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) проростки гороха или других растений; 2) 1%-ный раствор CuSO4; 3) 5%-ный раствор желтой кровяной соли; 4) все для микроскопирования; 5) стаканы, пробирки; 6) 0,15%-ный раствор сернокислого железа; 7) 0,3%-ный раствор желтой кровяной соли; 8) 0,003%-ный раствор сернокислого аммония; 9) реактив Несслера; 10) 0,025%-ный раствор KNO3; 11) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 12) груша; 13) фарфоровая тарелочка. 3) Открытие нитратов в тканях растений. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) проростки гороха или других растений; 2) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 3) фарфоровая тарелочка; 4) стеклянные палочки. Тема 6. Устойчивость растений.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) корнеплоды свеклы; 2) 1 и 2 М растворы сахарозы; 3) 12%-ный глицерин; 4) поваренная соль; 5) лед или снег; 6) термометры; 7) скальпели; 8) пробочные сверла диаметром 6 мм; 9) пробирки; 10) микроскопы; 11) предметные стекла; 12) кисточки; 13) фильтровальная бумага.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) клубни картофеля, хранившиеся обычно, и выдержанные две недели в холодильнике; 2) рефрактометр; 3) терка; 4) марля; 5) пипетка; 6) таблицы Н.А. Гусева. 3) Защитное действие сахара на белки протоплазмы при отрицательных температурах. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) клубни картофеля; 2) 0,5 М и 1 М растворы сахарозы; 3) снег и поваренная соль; 4) терка; 5) марля; 6) конические колбы; 7) пробирки; 8) пипетки на 10 мл; 9) термометры. 4) Определение температурного порога коагуляции цитоплазмы (по П.А. Генкелю). МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: 1) свежие листья различных растений; 2) 1М раствор сахарозы в капельнице; 3) 0,02%-ный раствор нейтрального красного; 4) стаканы химические большие (6 штук); 5) пробирки (5 штук); 6) большая колба; 7) электроплитка или газовая горелка с треножником; 8) термометр; 9) лезвие бритвы; 10) препаровальная игла; 11) кисточка; 12) микроскоп; 13) предметные и покровные стекла; 14) кусочки фильтровальной бумаги; 15) карандаш по стеклу.
При подготовке к занятиям студенты прорабатывают основную и дополнительную литературу, заполняют таблицы «Строение клетки», «Химический состав клетки», «Сравнительная характеристика С3-, С4- и САМ-растений», «Физиологическая роль макро- и микроэлементов», «Фитогормоны». При изучении тем «Дыхание растений», «Минеральное питание растений», «Обмен веществ и транспорт веществ в растении», «Периодические явления в жизни растений» студенты готовят конспекты, которые затем могут использовать для ответов на занятиях и коллоквиумах. По темам «Фотосинтез» и «Дыхание» предусмотрено тестирование. Лабораторные работы студенты проводят с использованием практикума по физиологии растений в двух частях (авторы П.А. Иконников, А.А. Белозерова, 2009-2010), оформляют в тетрадях, указывая тему занятия, название работы, цель работы, ход выполнения, материалы и оборудование, заполняют необходимые таблицы, делают графики или рисунки, пишут выводы. Затем студенты защищают работы в форме собеседования с преподавателем. Для подготовки к отдельным темам и к занятиям студенты могут использовать сборник вопросов и задач для самоконтроля по физиологии растений (автор П.А. Иконников, 2004). При изучении темы «Рост и развитие растений», «Устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды» студенты, используя основную и дополнительную литературу, готовят реферат по выбранной теме объемом 10-15 страниц, оформляя его в соответствии с общепринятыми правилами. При подготовке к занятиям студентам предлагается ответить на следующие вопросы. Контрольные вопросы к теме «Физиология и функции растительной клетки»: Каково строение растительной клетки и роль современных методов в изучении клетки? Отличие растительной клетки от животной. Почему растительная клетка считается результатом эволюционного симбиогенеза? Охарактеризовать мембранный принцип организации клетки. Строение и роль мембран. Особенности жидкостно-мозаичной структуры мембран. Мембранные и немембранные органеллы в клетке. Диффузия и осмос. Осмотическая система. Осмотический потенциал, осмотическое давление. Водный потенциал, составляющие водного потенциала. Потенциал давления. Матричный и гравитационный потенциал. Отрицательный потенциал давления. Что такое циторриз? Какие вещества в клетке осмотически деятельны? Что такое плазмолиз? Апопласт и свободное пространство клетки. Симпласт. Апопластный и симпластный пути транспорта воды и растворенных веществ в целостном растении. Контрольные вопросы к теме «Физиология водного режима»: Значение воды в растениях. Радиальное передвижение воды в корне. Из каких процессов складывается водный режим растений и что такое водный баланс? Роль градиента водного потенциала при передвижении воды. Корневое давление. Плач и гуттация растений. Что такое НКД и как он работает? Роль транспирации. Механизм движения устьиц. Верхний концевой двигатель водного тока. Значение сил когезии, адгезии и сцепления. Единицы измерения транспирации. Экологические группы растений по отношению к воде. Контрольные вопросы к теме «Фотосинтез»: Общее уравнение, глобальный характер фотосинтеза. Хлоропласты и пигменты. Симбиогенез, автономия пластид, эволюция. Строение и функции пигментов фотосинтеза. Основные этапы фотосинтеза по современных представлениям. Реакция Хилла. Экспериментальное разделение световых и темновых фаз фотосинтеза. Реакции первичного возбуждения пигмента. Миграция энергии и реакционные центры. Светособирающие комплексы, их функции. Фотосистемы. Эффект Эмерсона. Работа электрон-транспортных цепей фотосинтеза. Фотофосфорилирование циклическое и нециклическое. Z-схема фотосинтеза. Фотолиз воды и роль Mn-белкового комплекса в выделении О2 при фотосинтезе. Как продукты световой фазы используются в циклах превращения углерода при фотосинтезе (при темновых реакциях)? Роль Rubisco и в чем двойственность его функций. Цикл Кальвина. С3-путь. С4-путь (Хетча-Слека-Карпилова). САМ-растения. Сходство и различия этих путей. Физиологические и экологические преимущества. Фотосинтез и факторы среды. Что такое фотодыхание? Фотосинтез и урожай. Эволюция автотрофного питания. Превращение веществ в растениях. Что такое обмен веществ? Что такое ферменты? На что влияют ферменты в катализируемых реакциях? Какова классификация ферментов? Регуляция активности ферментов. Назовите ключевые ферменты фотосинтеза. |
![Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс] / Режим доступа icon](/i/doc32.png)
![Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс] / Режим доступа icon](/i/32.png)
