- •Глава 1 физиология и боихимия
- •Структурно-функциональная организация эукариотической клетки
- •Мембраны, их химический состав и функции
- •Структура и функции клеточной стенки
- •Компартментация протопласта растительной клетки
- •Общая характеристика класса растительных белков. Белки растений, их состав, структура и функции.
- •Общая характеристика класса углеводов и их роль в жизнедеятельности растений.
- •Общая характеристика класса нуклеиновых к-т. Их состав, структура и функции.
- •Общие свойства и функции ферментов.
- •Витамины и их роль в жизни растений.
- •Клеточная проницаемость. Гомеостаз, его значение для функционирования клетки.
- •Представление о тотипотентности клетки. Культура изолированных клеток, тканей н органов растений.
- •Глава 2 водный обмен
- •1.Общее представления о водном обмене растений.
- •2.Функции воды в растениях. Химическое и физическое свойства воды.
- •3. Термодинамические основы водообмена растительной клетки
- •4.Водный потенциал растительной ткани, методы определения и возможности использования для диагностики водного режима растений.
- •5.Осмотический потенциал растительной ткани ,, методы определения и возможност использования в сельскохозяйственной практике.
- •6.Корневое давление, физиологическая роль, зависимость от внутренних и внешних факторов.
- •7. Транспирация: виды, механизмы, физиологическая роль и зависимость от внутренних и внешних факторов. Методы учета и возможности регулирования транспирации.
- •8. Физиология устьичных движений . Значение устьиц в регулировании транспирации.
- •1. Фотоактивное движение устьиц
- •2. Гидроактивное движение устьиц
- •9. Транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Методы определения и величина у основных с/х культур.
- •Глава 3 фотосинтез
- •Фотосинтез-основа биоэнергетики растений. Значение для обеспечения автотрофности.
- •Общее уравнение фотосинтеза. Парциальные уравнения.
- •Особенности анатомо-морфологической структуры листа как органа фотосинтеза.
- •Химический состав, структура и функции хлоропластов.
- •Пигменты листа, их химическая природа и оптические свойства, методы их выделения и разделения.
- •Световая фаза фотосинтеза, её особенности и роль в процессе фотосинтеза.
- •Циклическое и нециклическое фосфорилирование.
- •Фиксация со2 у с3-растений.
- •Фиксация со2 у с4-растений.
- •Фиксация со2 у сам-растений.
- •12. Физиолого-биохимические различия между с3иС4-растениями
- •13. Фотодыхание и метаболизм гликолевой кислоты
- •14. Влияние на фотосинтез внутренних и внешних факторов. Дневная динамика и сезонные изменения фотосинтеза.
- •15. Взаимодействие факторов при фотосинтезе. Использование принципа взаимодействия факторов для регулирования фотосинтетической деятельности посевов.
- •16. Фотосинтез и урожай. Пути повышения продуктивности растений.
- •17. Методы изучения фотосинтеза.
- •18. Физиологические основы выращивания растений при искусственном освещении.
- •Глава 4 дыхание
- •Вопрос 1.Общие представления о дыхании и связанном с ним обмене веществ
- •Вопрос 2. Роль дыхания в жизни растения
- •Вопрос 3. Общая характеристика брожения (примеры реакций)
- •1.Спиртовое брожение.
- •2.Молочнокислое брожение
- •3.Маслянокислое брожение
- •Вопрос 4. Биологическое окисление. Основная дыхательная цепь
- •Вопрос 5. Классификация ферментов дыхания
- •Вопрос 6. Дегидрогеназы растений, их химическая природа и функции
- •1.Аэробные дегидрогеназы
- •2.Анаэробные дегидрогеназы
- •Вопрос 7. Оксидазы, их химическая природа и функции
- •1.Железопротеиды: гемин, цитохромоксидаза, каталаза, пероксидаза
- •2.Медьпротеиды: полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза
- •Вопрос 8. Митохондрии, их структура и функции
- •Вопрос 9. Окислительное фосфорилирование
- •Вопрос 10. Анаэробное дыхание (Общая характеристика гликолиза)
- •Вопрос 11. Аэробная фаза дыхания: химизм, локализация в клетке и биологическая роль
- •Превращение пирувата
- •Цикл Кребса – цикл трикарбоновых кислот
- •Вопрос 12. Энергетика дыхания, вклад аэробной и анаэробной фаз
- •2 Этапа дыхания:
- •Анаэробная фаза – гликолиз:
- •Анаэробная фаза:
- •Суммарная энергия составляет 38 молекул атф при двух оборотах цикла
- •Вопрос 13. Роль дыхания в биосинтезе белков, липидов, нуклеиновых кислот, фитогормонов и др. Веществ
- •Вопрос 14. Использование энергии, высвобождающейся в процессе дыхания в растительном организме. Субстраты дыхания
- •Вопрос 15. Зависимость дыхания от внутренних и внешних факторов
- •Особенности органов, их физиологическое состояние.
- •Скорость дыхания тканей определяется их физиологической активностью.
- •Расположение ткани.
- •Возраст растений.
- •Газовый состав среды
- •Температура
- •Механические и химические раздражители
- •Вопрос 16. Дыхательный коэффициент, способ его определения
- •Природа дыхательного субстрата
- •Вопрос 18. Превращения веществ при прорастании семян
- •Глава 5 минеральное питание
- •Вопрос1. Общие представления о минеральном питании растений.
- •Вопрос 2. Роль минерального питания в обеспечении автотрофности растительного организма.
- •Вопрос 3. Критерии необходимости элементов минерального питания для растения. Группы макро- и микроэлементов(принцип деления).
- •Вопрос 4. Корень как орган поглощения и усвоения питательных веществ.
- •Вопрос 5. Физиологическая роль и структурная организация ближнего, среднего и дальнего транспорта электронов минерального питания растений.
- •Вопрос 6. Распределение по органам, накопление и вторичное использование (реутилизация) элементов минерального питания в растении.
- •Вопрос 7. Физиологические основы применения удобрений при возделывании с-х культур. Возможности использования листовой диагностики условий минерального питания.
- •Вопрос 8. Антагонизм ионов, природа и значение в жизни растений. Физиологически уравновешенные растворы и их применение.
- •Вопрос 9. Физиологическая роль азота в обеспеченности питания растений нитратными и аммонийными солями.
- •Вопрос 10. Биосинтетическая деятельность корня.
- •Вопрос 11. Физиологическая роль микроэлементов. Внешние признаки недостатка.
- •Вопрос 12. Физиологическая роль фосфора и серы, их усвояемые формы и распределение по растению.
- •Вопрос 13. Вегетационный и полевой методы исследования, их роль в изучении основных закономерностей жизнедеятельности растений и решения практических задач.
- •Вопрос 14. Физиологические основы выращивания растений без почвы, использование в практике защищенного грунта.
- •Глава 6 рост и развитие
- •1.Рост и развитие растений
- •2. Фазы роста н развития клетки, их физиолого-биохимические особенности и пути регулирования.
- •3. Онтогенез и основные этапы развития растения. Физиологические особенности и пути регулирования.
- •4. Фитогормоны. Классификация, химическая природа, общие закономерности действия. Роль в регуляции роста и развития растений.
- •5. Корреляции роста, их физиологическая природа и роль в формировании морфологической структуры растения. Регулирование при выращивании с/х растений.
- •6. Общие закономерности роста и развития растений.
- •7. Ритмика физиологических процессов (физиологические часы у растений).
- •8. Возрастные изменения морфологических признаков и физиологических функций растений и их отдельных органов.
- •9. Синтетические регуляторы роста, физиологические основы их практического применения.
- •10.Фотопериодизм растений, его приспособительное значение.
- •11. Яровизация у озимых, двуручек и двулепников, её приспособительное значение.
- •12. Регулирование роста светом (фотоморфогeнез). Экологическая роль фитохрома.
- •13. Глубокий и вынужденный покой, биологическое значение, способы его продления и прерывания.
- •14. Ростовые движения (тропизмы и настии), их значение в жизни растений.
- •15. Аллелопатия как проявление биохимических взаимодействий между растениями.
- •Глава 7 устойчивость
- •2.Физиологические основы устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.
- •3.Холодоустойчивость растений. Причины гибели растений и повреждения теплолюбивых растений при низких положительных температурах.
- •4. Морозоустойчивость растений. Физиологические причины гибели растений и повреждения их при действии отрицательных температур. Значение работ и.И. Туманова в изучении морозоустойчивости растений.
- •5.Зимостойкость как устойчивость растений к комплексу неблагоприятных факторов в осенне-зимний период. Причины повреждения растений и меры снижения.
- •7.Солеустойчивость растений. Типы засоления, причины повреждения и способы приспособления растений к засоленности. Пути повышения солеустойчивости растений.
Вопрос 2. Роль минерального питания в обеспечении автотрофности растительного организма.
Минеральное питание имеет огромное значение для физиологии растения, поскольку для его нормального роста и развития просто необходимо достаточное снабжение минеральными элементами. Растениям, помимо любви и заботы, требуются: кислород, вода, углекислый газ, азот и целая серия (более 10) минеральных элементов, служащих сырьем для разнообразных процессов существования организма.
Основные функции минеральных веществ
У минеральных питательных веществ в растениях много важных функций. Они могут играть роль структурных компонентов растительных тканей, катализаторов различных реакций, регуляторов осмотического давления, компонентов буферных систем и регуляторов проницаемости мембран. Примерами роли минеральных веществ, как составных частей растительных тканей, могут быть кальций в клеточных стенках, магний в молекулах хлорофилла, сера в определенных белках и фосфор в фосфолипидах и нуклеопротеидах. Что касается азота, то, хотя он и не относится к минеральным элементам, его часто включают в их число, в связи с этим его следует еще раз отметить как значимый компонент белка. Некоторые элементы, например, такие как железо, медь, цинк требуются в микродозах, но и эти небольшие количества необходимы, поскольку входят в состав простетических групп или коферментов определенных ферментных систем. Есть ряд элементов (бор, медь, цинк), которые в более высоких концентрациях смертельно ядовиты для растения. Их токсичность вероятнее всего связана с отрицательным влиянием на ферментные системы организма растения.
Значение достаточного обеспечения растений минеральным питанием уже давно оценено в садоводстве и является показателем хорошего роста и, следовательно, получения хороших и стабильных урожаев.
Самые необходимые элементы
В результате различных исследований было установлено наличие в растениях более половины элементов периодической системы Менделеева, и вполне возможно, что корнями может поглощаться любой элемент, находящийся в почве. Например, более 27 элементов (!) были обнаружены в некоторых образцах древесины сосны Веймутова. Считается, что далеко не все из имеющихся в растениях элементов им необходимы. Например, такие элементы как платина, олово, серебро, алюминий, кремний и натрий не считаются необходимыми. За необходимые минеральные элементы принято принимать те, при отсутствии которых растения не могут завершить жизненный цикл, и те, которые входят в состав молекулы какого-либо необходимого компонента растений.
Основные функции элементов минерального питания
Большинство исследований роли различных элементов было проведено на травянистых растениях, поскольку их жизненный цикл таков, что позволяет их изучать в течение короткого времени. Помимо этого некоторые опыты ставились на плодовых деревьях и даже сеянцах лесных пород. В результате этих исследований было установлено, что различные элементы как в травянистых, так и в древесных растениях выполняют одни и те же функции.
Азот. Общеизвестна роль азота как составной части аминокислот – строителей белков. Помимо этого, азот входит во множество других соединений, таких как пурины, алкалоиды, ферменты, регуляторы роста, хлорофилл и даже в клеточные мембраны. При недостатке азота постепенно нарушается синтез нормального количества хлорофилла, вследствие чего при его крайнем дефиците развивается хлороз как более старых, так и молодых листьев.
Фосфор. Этот элемент является неотъемлемым компонентом нуклеопротеидов и фосфолипидов. Фосфор незаменим, благодаря макроэнергетическим связям между фосфатными группами, служащими основным посредником в переносе энергии в растениях. Встречается фосфор как в неорганической, так и в органической формах. Он легко перемещается по растению, по всей видимости, и в той, и в другой форме. Недостаток фосфора в первую очередь влияет на рост молодых деревьев при отсутствии каких-либо симптомов.
Калий. Органические формы калия науке не известны, однако растениям необходимо достаточно большое его количество, по-видимому, для активности ферментов. Интересным фактом является то, что растительные клетки различают и калий, и натрий. Причем натрий в полной мере не может быть замещен калием. Принято считать, что калий играет роль осмотического агента при открывании и закрывании устьиц. Следует отметить также, что калий в растениях очень мобилен, а его недостаток затрудняет передвижение углеводов и метаболизм азота, но это действие скорее опосредованное, чем прямое.
Сера. Этот элемент является компонентом цистина, цистеина и других аминокислот, биотина, тиамина, кофермента А и многих других соединений, относящихся к сульфгидрильной группе. Если сравнивать серу с азотом, фосфором и калием, то можно сказать, что она отличается меньшей мобильностью. Недостаток серы вызывает хлороз и нарушение биосинтеза белков, что зачастую приводит к накоплению аминокислот.
Кальций. В довольно значительных количествах кальций можно обнаружить в клеточных стенках, и находится он там в виде пектата кальция, который, вероятнее всего, оказывает влияние на эластичность клеточных стенок. Помимо этого, он участвует в метаболизме азота, активируя несколько ферментов, в том числе амилазу. Кальций относительно мало подвижен. Недостаток кальция отражается на меристематических участках кончиков корней, а излишек – накапливается в виде кристаллов оксилата кальция в листьях и одревесневших тканях.
Магний. Входит в молекулу хлорофилла и участвует в работе ряда ферментных систем, участвует в поддержании целостности рибосом и легко передвигается. При недостатке магния обычно наблюдается хлороз.
Железо. Большая часть железа расположена в хлоропластах, где участвует в синтезе пластичных белков, а также входит в ряд дыхательных ферментов, например, таких как перокисдаза, каталаза, ферредоксин и цитохромокисдаза. Железо относительно неподвижно, что способствует развитию его дефицита.
Марганец. Необходимый элемент для синтеза хлорофилла, основной функцией его является активация ферментных систем и, вероятно, влияет на доступность железа. Марганец относительно неподвижен и ядовит, причем в листьях некоторых древесных культур его концентрация часто приближается к токсичному уровню. Недостаток марганца зачастую вызывает деформацию листьев и образование хлоротичных или мертвых участков.
Цинк. Этот элемент присутствует в составе карбоангидразы. Цинк, даже в относительно низких концентрациях, очень токсичен, а его недостаток приводит к деформациям листьев.
Медь. Медь является компонентом некоторых ферментов, в том числе аскорбинотоксидазы и тирозиназы. Растениям обычно необходимы очень небольшие количества меди, высокие концентрации которой токсичны, а ее недостаток вызывает суховершинность.
Бор. Элемент, также как и медь, необходим растению в очень маленьких количествах. Вероятнее всего, бор необходим для передвижения сахаров, а его недостаток вызывает серьезные повреждения и отмирание апикальных меристем.
Молибден. Это элемент необходимый растению в ничтожной концентрации, входит в состав нитратредуктазной ферментной системы и выполняет, скорее всего, и другие функции. Недостаток редок, но при его наличии может снижаться азотофиксация у облепихи.
Хлор. Функции его мало исследованы, по всей видимости, он участвует в расщеплении воды при фотосинтезе.