Физиология растений. Учебно-методическое пособие

Физиология растений – один из классических разделов совре­менной биологии, фундаментальная биологическая дисципли­на, изучающая механизмы функционирования растений и методы управления ими в практических целях.

– умение применять принципы структурной и функциональ­ной организации биологических объектов и знание механизмов го­меостатической регуляции; владение основными физиологически­ми методами анализа и оценки состояния живых систем (ОПК-4);

– способность применять знание принципов клеточной органи­зации биологических объектов, биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов жизне­деятельности (ОПК-5);

постановке и решению исследовательских задач. Студенты научат­ся оценивать физиологические параметры растений, планировать и проводить физиологические эксперименты и наблюдения, произ­водить необходимые расчеты, обрабатывать и объяснять результа­ты экспериментов, находить и анализировать информацию о физи­ологических процессах в растении.

Выполнение тестовых и контрольных заданий позволит студен­там осуществить самоконтроль знаний в процессе изучения курса и при подготовке к коллоквиумам и экзамену.

Клетка – элементарная биологическая система. Как все жи­вые объекты, она отделена от окружающей среды полупроницае­мой мембраной, называемой «плазмалемма». Клетка осуществля­ет обмен веществом, энергией и информацией с окружающей сре­дой. Важным элементом, участвующим в этих процессах, является мембрана. Мембраны обладают свойством полупроницаемости или избирательной проницаемости. Это означает, что они могут про­пускать одни вещества, а другие – нет. Транспорт веществ и ионов через мембраны может осуществляться пассивно (диффузия, об­легченная диффузия) или активно (ионные насосы). Огромную роль в транспорте воды и растворенных в ней веществ и ионов игра­ют каналы. Избирательность транспорта веществ через мембра­ну считается одним из признаков жизни на клеточном уровне. Мерт­вая клетка не контролирует поступление ионов и веществ внутрь себя и выведение их наружу.

Осмосом называют диффузию воды через полупроницаемую мембрану из раствора с низкой концентрацией растворенного ве­щества в раствор с высокой концентрацией растворенного вещества. Давление, при котором диффузия жидкости прекращается, называ­ется осмотическим давлением.

Если поместить взрослые клетки растений в гипотонические или гипертонические условия, можно пронаблюдать изменения объема протопласта, однако размеры клетки останутся прежними, поскольку каждая клетка растения окружена клеточной стенкой. Она является ригидной структурой, которая не позволяет поступаю­щей воде разорвать клетку. Если бы клеточная стенка и плазма­тическая мембрана клетки могли растягиваться, вода входила бы в клетку до тех пор, пока концентрация осмотически активных веществ снаружи и внутри клетки не выровнялась. В реальности клеточная стенка – прочная нерастяжимая структура. В гипотони­ческих условиях входящая в клетку вода давит на клеточную стен­ку, плотно прижимая к ней плазмалемму. Давление протопласта изнутри на клеточную стенку называется тургорным давлением. Насыщенные водой клетки растений обладают свойством тургес­центности. Тургорное давление препятствует дальнейшему поступ­лению воды в клетку. Состояние внутреннего напряжения клетки, обусловленное высоким содержанием воды и развивающимся давле­нием содержимого клетки на ее оболочку, носит название тургора.

Ц е л ь р а б о т ы – изучить осмотические свойства расти­тельных клеток, пронаблюдать явления плазмолиза и деплазмолиза.

Х о д р а б о т ы. Приготовить препарат верхнего эпидермиса мясистой чешуи луковицы красного репчатого лука. Для работы пред­почтительно использовать окрашенные луковицы Аllium сеpа, вакуо- ли эпидермальных клеток которых содержат пигменты антоцианы.