для студентов по специальностспециальностям "Ботаника" (кафедры высших растений, микологии и альгологии, геоботаники) и "Физиология" (кафедры физиологии растений, физиологии микроорганизмов).
Структурная организация растительной клетки. Специфические особенности структуры и функций клетки растений, ее отличие от животных. Функциональное взаимодействие органоидов в растительной клетке.
Строение и функции митохондрий.
Строение и функции хлоропластов.
Клеточная стенка. Химический состав, структура, биосинтез и функции. Клеточная стенка как особый метаболический компартмент растительной клетки.
Вакуоль растительной клетки. Функции, формирование в процессе роста и развития растительной клетки.
Мембраны растительной клетки и их роль в компартментации и регуляции метаболизма клетки.
Деление растительных клеток. Регуляция клеточного цикла. Тотипотентность растительных клеток. Дифференцировка и дедифференцировка.
Рецепция, трансдукция и реализация морфогенетических сигналов. Рецепторы. Вторичные мессенджеры. Транскрибционные факторы.
Дыхание
Особенности гликолиза и регуляция процесса у растений. Альтернативные реакции гликолиза.
Обращение реакций гликолиза - глюконеогенез.
Пируватдегидрогеназный комплекс и цикл Кребса.
Пентозофосфатный цикл. Значение и локализация в растительной клетке.
Конверсия жиров в углеводы при прорастании семян масличных растений. Глиоксилатный цикл.
НАДН-дегидрогеназный комплекс (комплекс I). Строение и электронный транспорт в комплексе.
Сукцинатдегидрогеназный комплекс (комплекс II). Строение и электронный транспорт в комплексе.
Цитохром b/c1 - комплекс (комплекс III). Строение и электронный транспорт в комплексе. Q-цикл.
Цитохромоксидаза (комплекс IV). Строение и электронный транспорт в комплексе.
Образование электрохимического протонного градиента в процессе электронного транспорта в дыхательной цепи: Δ μ H+ и его составляющие.
Синтез АТФ на АТФ-синтазных комплексах. (Н+-АТФ-азах F-типа). Ротационный механизм действия фермента.
Сопряженный и разобщенный электронный транспорт. Дыхательный контроль. Понятие о разобщителях. Механизм разобщения с помощью жирных кислот.
Особенности электрон-транспортной цепи дыхания у растений. Альтернативные НАД(Ф)Н-дегидрогеназы.
Особенности электрон-транспортной цепи дыхания у растений. Цианидрезистентное дыхание. Альтернативная оксидаза и физиологическое значение альтернативного пути переноса электронов.
Особенности наружной и внутренней мембраны митохондрий. Транспортные системы митохондрий.
Активные формы кислорода (АФК), их возникновение и нейтрализация в растительной клетке. Значение АФК в метаболизме растительной клетки.
Фотосинтез
Фотосинтез как сочетание световых и темновых химических реакций.
Световые реакции фотосинтеза, их регуляция в растении.
Пигменты фотосинтетического аппарата растений. Строение, спектральные характеристики и функции.
Каротиноиды, химическое строение, спектральные свойства и функции в растении.
Хлорофиллы. Строение, спектральные свойства. Участие хлорофиллов в поглощении и преобразовании энергии света при фотосинтезе.
Первичные реакции фотосинтеза: электронное возбуждение хлорофилла, миграция энергии. Понятие о фотосинтетической единице.
Окислительно-восстановительные реакции, протекающие с участием возбужденного хлорофилла. Организация и работа реакционных центров двух фотосистем хлоропластов.
Организация фотосинтетических мембран. Взаимосвязь структуры и функции мембран хлоропластов. Биогенез фотосинтетических мембран и его регуляция.
Организация ЭТЦ фотосинтеза и ее локализация в мембранах хлоропластов. Регуляция работы ЭТЦ.
Функции фотосистемы 1 и фотосистемы 2 в растении. Основные компоненты ЭТЦ хлоропластов.
Циклическое и нециклическое фотофосфорелирование. Механизм синтеза АТФ при фотосинтезе.
Ассимиляция углерода при фотосинтезе. Цикл Кальвина.
Фотодыхание, химизм и физиологическая роль.
С-4 путь фотосинтеза. Анатомо-физиологические особенности С-4 растений. Адаптационное значение цикла Хэтча-Слэка.
Фотосинтез по типу САМ.
Влияние факторов внешней среды (интенсивность и качество света, концентрация СО2 и О2 , температуры и др.) на интенсивность фотосинтеза растений.
Пути генерации АТФ при фотосинтезе и дыхании.
Передвижение продуктов фотосинтеза по растению. Донорно-акцепторные отношения в растении.
Место фотосинтеза и дыхания в метаболизме и в продукционном процессе растений.
Физиология водообмена растений
Особенности водного обмена у растений различных экологических групп.
Роль воды в жизнедеятельности растений. Свойства воды в связи с ее физиологическими функциями.
Явление осмоса и его роль в жизнедеятельности растений. Осмотическое давление. Тургорное давление. Матричное давление. Влияние концентрации растворенных веществ на осмотическое давление в клетке.
Термодинамические показатели состояния воды в растении: химический потенциал воды, водный потенциал (определение и связь с химическим потенциалом воды), составляющие водного потенциала, единицы измерения водного потенциала. Основные закономерности поступления воды в клетку.
Транспирация и ее роль в жизни растений. Роль устьиц в транспирации и газообмене растений. Регуляция работы устьиц. Роль углекислоты и фитогормонов в регуляции устьичных движений.
Движение воды в корне. Радиальный ток воды в корне. Корневое давление.
Регуляция транспорта воды в целом растении.
Физиология минерального питания
Рост и особенности строения корней как основа для поступления ионов; изменения морфологии, индуцируемые дефицитом элементов минерального питания.
Поступление ионов в апопласт; значение этого этапа поглощения минеральных элементов.
Пассивный и активный транспорт ионов через мембраны. Уравнение Нернста и его использование для оценки характера транспорта.
Движущие силы транспорта ионов. Природа трансмембранной разности потенциалов (диффузионного и электрогенного).
Системы переноса ионов на плазмалемме и тонопласте (помпы, каналы, портеры), их особенности.
Радиальный транспорт ионов в корне: апопластный и симпластный пути.
Дальний транспорт ионов: «загрузка» ксилемы, состав ксилемного сока, взаимосвязь с перемещением воды.
Кинетика поглощения ионов интактным растением. Использование изменения кинетических параметров (Кmкаж и Vmax) в связи с приспособлением к условиям среды (концентрации ионов, водоснабжение, температура и т.д.).
Регуляция процесса поглощения минеральных элементов у растений. Трехкомпартментная клеточная модель корня.
Особенности минерального питания растений. Необходимые и полезные элементы, их функциональная классификация.
Особенности поступления фосфора и его перемещения в растении. Основные фосфорсодержащие соединения в клетке.
Метаболизм и функции фосфора.
Поглощение и ассимиляторное восстановление сульфата у растений.
Функции серы: сульфгидрильные группы белков, глутатиона, фитохелатинов.
Источники азота для растений, транспортеры разных форм азота, роль корней и листьев в усвоении разных форм азота. Работы Д.А. Сабинина.
Компартментация нитрата, его восстановление, характеристика ферментов (НР, НиР) и регуляция процесса редукции.
Пути усвоения аммония: реакции и характеристика ферментов (ГДГ, ГС, ГОГАТ).
Взаимодействие процессов усвоения азота и углерода в фотосинтезирующей клетке.
Компартментация кальция в клетке, функции, которые он выполняет в клеточных структурах.
Кальций как вторичный мессенжер, пути передачи информации, закодированной в Са2+ сигнале.
Механизм устьичных движений и его регуляция (роль систем транспорта Са2+, К+ и Сl-).
Поступление и перемещение К+ у растений, его накопление в клетке, тканях, органах.
Функции К+ у растений.
Соединения Mg2+ и его функции у растений.
Особенности поступления железа, комплексы железа в клетке, их участие в окислительно-восстановительных реакциях фотосинтеза, дыхания, азотного обмена.
Микроэлементы – участники окислительно-восстановительных реакций фотосинтеза, дыхания и азотного обмена.
Реутилизация элементов минерального питания в растении.
Физиология роста и развития растений
Рост растений. Общее понятие. Критерии роста и большая кривая роста. Основные этапы кривой роста и их характеристика. Покой семян и выход их из состояния покоя. Процессы стратификации и скарификации.
Особенности ростовых процессов: наличие специфических меристем; рост клеток растяжением; тотипотентность клеток и относительная обратимость их роста.
Значение внешних факторов (света, О2, СО2, температуры) для ростовых процессов.
Физиология роста и развития вегетативных органов растений (корня, стебля, листа).
Основные свойства ростовых процессов: суточные и сезонные ритмы; корреляции и апикальное доминирование; полярность и факторы, определяющие поляризацию клеток, тканей и органов; физиологическая и травматологическая регенерация.
Размножение семенных растений: вегетативное и половое. Внешние и внутренние факторы, создающие условия для закладки цветочных почек.
Фотопериодизм. Фотопериодические группы растений. Роль фитохрома в фотопериодической реакции. Гипотеза бикомпонентной природы флоригена (гипотеза М.Х. Чайлахяна). Многофакторный контроль перехода растений к цветению у различных фотопериодических групп. Эвокация цветения.
Детерминация пола. Генетическое и фенотипическое определение пола.
Гормональная система растений. Определение фитогормонов. Основные критерии гормонов. Общие черты действия фитогормонов.
Ауксины. Природные и синтетические формы. Пути биосинтеза, транспорта и инактивации. Спектр биологического действия ауксина и молекулярный механизм действия.
Цитокинины. Природные и синтетические формы. Пути биосинтеза, транспорта, инактивации. Спектр биологического действия. Участие цитокининов в синтезе нуклеиновых кислот и белков.
Гиббереллины. Биосинтез, транспорт, физиологическая активность. Роль в системе целого растения и молекулярный механизм действия.
Абсцизовая кислота (АБК). Биосинтез, транспорт, инактивация. Спектр биологического действия. Значение АБК в механизмах стресса. Абсцизины как аптитранспиранты.
Этилен. Биосинтез, транспорт, инактивация. Спектр биологического действия. Этилен и стресс.
Брассиностероиды и их физиологическое действие.
Взаимодействие фитогормонов на уровне синтеза и участия их в процесах побего- и корнеобразования, репродуктивного развития растений и регуляции фотосинтеза.
Устойчивость растений к неблагоприятным факторам
Специфические и неспецифические ответные реакции растений на стресс.
Адаптивные защитно-приспособительные реакции. Стрессовые белки. Роль пролина, диаминов и полиаминов в устойчивости.
Влияние высокой температуры и водного дефицита на растения (засухоустойчивость растений).
Солеустойчивость. Классификация растений по отношению к засоленности почв. Механизм действия солей на растения.
Литература:
Физиология растений: Учебник для студ. вузов. Под ред. И.П. Ермакова. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 640 с.
Физиология растений: учебник для студ. вузов. Под ред. И.П. Ермакова. 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 640 с.
скачать программу курса (57 Кб)