Главная страница
qrcode

Место физиологии растений в системе биологических наук


Скачать 444.21 Kb.
НазваниеМесто физиологии растений в системе биологических наук
Дата19.01.2020
Размер444.21 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаф.р. 1-12.docx
ТипЗакон
#67550
страница1 из 3
Каталог
  1   2   3


1. МЕСТО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ В СИСТЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК.

В основе физиологических функций лежат превращения веществ и энергии, подчиняющиеся физическим и химическим законам. Следовательно, физика и химия, в частности биофизика и биохимия, — фундамент физиологии растений. Физиология растений связана с анатомией и морфологией растений, так как строение органа и его функция взаимозависимы. Однако еще К.А. Тимирязев доказывал, что познать до конца любую функцию, а тем более связь ее со строением органа, можно только опираясь на принципы эволюционного учения.

Являясь ботанической дисциплиной, физиология растений тесно связана с физиологией животных. Обмен веществ, рост, раздражимость, размножение, движение, приспособляемость — все это свойства и животных, и растений. Чтобы понять жизнь растения, нужно хорошо изучить свойства живых организмов вообще.

С другой стороны, физиология растений — фундамент агрономических наук (растениеводства, плодоводства, луговодства, овощеводства, агрохимии и др.), так как ее цель — познать жизнь растения и управлять ею для удовлетворения потребностей человека.

В наши дни физиология растений занимает промежуточное положение между молекулярной биологией и общей биологией, и в частности экологией. Она может быть интерпретатором проблем общей биологии для специалистов физико-химической биологии и методов молекулярной биологии для специалистов по общей биологии.

С 50—70-х годов XX в. физиологический подход глубоко проник в такие ботанические дисциплины, как цитология, анатомия, морфология, фитопатология, а в наши дни даже и в систематику растений.

Физиология растений относится к биологическим, теоретическим наукам, является отраслью экспериментальной ботаники, которая в IX в. выделилась в самостоятельную науку. На базе физиологии растений сформировались новые науки: вирусология (1902 г.), агрохимия (1910 г.), химия гербицидов и стимуляторов роста (1925 г.), микробиология (1930 г.), биохимия (1930 г.).

2. ПРЕДМЕТ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ.

Цель дисциплины «Физиология растений» – раскрыть сущность этих процессов, показать пути их регуляции и управления.

Предмет физиологии растений – изучение всех процессов растительного организма и способов их регуляции; установление связи структуры и функции; изучение взаимодействия органов растения; изучение влияния внешних и внутренних факторов на физиологические процессы растительного организма.

Задачи физиологии растений:

поиск путей управления растительным организмами с целью их продуктивности;

улучшение качества самих растений или продуктов питания;

разработка рекомендаций по подбору культур и особенностям выращивания растений в условиях засухи, на засоленных почвах;

повышение устойчивости растений к загрязнению окружающей среды.

Физиология растений – наука о процессах, происходящих в растительном организме.

Она ставит своей задачей полное ознакомление с жизнедеятельностью растений с целью получения от них наибольшего количества нужных нам продуктов.

К основным физиологическим процессам относятся:

Фотосинтез – синтез углеводов из СО 2 и Н 2О на свету в листьях.

Дыхание – окисление питательных веществ в живых клетках, в результате которого высвобождается энергия, используемая при ассимиляции, поглощении минеральных веществ и других процессах, идущих с затратой энергии.

Ассимиляция– преобразование питательных элементов в новую протоплазму, клеточные оболочки и другие структуры (процесс роста).

Абсорбция – поглощение воды и минеральных веществ из почвы, кислорода и СО 2 из воздуха.

Транспирация – потеря воды в виде паров.

Рост– постоянное увеличение размеров.

Регуляция роста – сложные взаимодействия гормонов и баланса питательных веществ.

Размножение– образование цветков, плодов, семян.

3. МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Эмпирический (наблюдение)

Экспериментальный (лабораторный и полевой)

Вегетационный (выращивание растений в строго контролируемых условиях в специальных оранжереях, домиках и т.д.)

Экспериментом в физиологии называют изучение физиологического явления в искусственно создаваемых условиях. При этом может изучаться либо воздействие отдельного фактора на комплекс функций, или влияния комплекса воздействия на жизнедеятельность растений в целом (например, антропогенные воздействия). Опыты могут быть лабораторными и полевыми.

В арсенал современных методов входят:

Методы культивирования растений;

Спектрометрические методы;

Оптико-акустические;

Хроматографические;

Электрохимические;

Методы световой и электронной спектроскопии.

4. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ

Трудно выделить какую-либо из работ прошлого в области биологии, которая легла бы в основу физиологии растений. В.В. Полевой, автор базового учебника по физиологии растений, в качестве таковой рассматривает работу Я.Б. Ван Гельмонта (1634), в которой ученый сделан вывод о том, что вода используется для построения органической массы растения. В большинстве учебников становление физиологии растений как самостоятельной науки относят к 18 веку.

В 1727 г. С. Гейлс установил, что движение воды по растению вызывают корневое давление и транспирация. В 1771 г. Дж. Пристли открыл способность зеленых растений выделять на свету кислород. В 1782 г. Ж. Сенебье назвал поглощение СО2 на свету «углекислотным дыханием». В 1797–1804 гг. Н. Т. Соссюр открыл дыхание у растений и рассчитал баланс газов при фотосинтезе. В 1800 г. Ж. Сенебье опубликовал пятитомный трактат «Physiologie vegetale», в котором впервые определил физиологию растения как самостоятельную науку, собрал, обработал и осмыслил известные к тому времени данные, сформулировал основные задачи физиологии растений, определил ее предмет и используемые методы.

В России основателем физиологии и биохимии растений справедливо считается Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918) – автор первого учебника (1887), создатель первой университетской кафедры и академической лаборатории физиологии растений (1889), которая в последующем была преобразована в Институт физиологии растений. А.С. Фаминцын основал ряд направлений в области эволюционной физиологии и биохимии растений. Наиболее известны его взгляды на симбиотическую эволюцию, единство принципов жизнедеятельности растительных и животных организмов.

5. СВЯЗЬ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ С ДРУГИМИ НАУКАМИ

Знание физиологии растений необходимо:

Для изучения растениеводства, селекции, агрохимии, земледелия и других специальных дисциплин.

Физиология растений является частью биологической науки, изучающей закономерности жизни организмов.

Она тесно связана с морфологией, анатомией растений. Морфология и анатомия растений изучают внешнюю форму растений и микроскопическое строение тканей и органов, а физиология растений — функции этих органов в жизни растений.

Прямая связь физиологией растений с систематикой растений, которая строится на основе эволюционного принципа.

Физиология растений связана также с микробиологией: многие вопросы физиологии растений, в частности дыхание и брожение, изучались на микроорганизмах. Микроорганизмы играют большую роль в жизни растений, так как некоторые из них являются минерализаторами растительных и животных остатков. Кроме того, имеются микроорганизмы, фиксирующие атмосферный азот. Таким образом, в результате жизнедеятельности микроорганизмов создаются лучшие условия для минерального питания растений.

Самым тесным образом физиология растений связана с агрохимией, растениеводством и почвоведением. Агротехника — глубина вспашки почвы, норма и сроки высева семян, размещение растений на поле, сроки культивации и прополок, формы удобрений и сроки их внесения, полив, уборка и хранение урожая — настоятельно требует знания физиологии растений.

Тесная связь существует также между физиологией растений и цитологией, генетикой и селекцией. Наследственные свойства организма связаны с ядром клетки и хромосомами; установлено, что большое значение в передаче наследственных свойств имеют нуклеиновые кислоты, имеющиеся как в ядре, так и в цитоплазме. В селекции при подборе родительских пар необходима, физиологическая характеристика скрещиваемых сортов; селекция является строго направленной.

Велика связь физиологии растений с биохимией и биофизикой. Данные этих наук позволили яснее разобраться в свойствах протоплазмы. Учение о катализаторах объяснило роль ферментов и сделало понятным крайне быстрое течение реакций в организмах. Большие перспективы в познании жизни раскрываются в результате изучения химии белка и нуклеиновых кислот, этих важнейших компонентов протоплазмы.

6. ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИООГИИ РАСТЕНИЙ. ЭУКАРИОТЫ И ПРОКАРИОТЫ

Все живые организмы могут быть распределены в одну из двух групп (прокариоты или эукариоты) в зависимости от основной структуры их клеток. Прокариоты — живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл. Эукариоты — живые организмы, клетки которых содержат ядро, а также мембранные органеллы. Клетка является фундаментальной составляющей нашего современного определения жизни и живых существ. «Живые существа — это химические организации, состоящие из клеток и способные размножаться» (Китон, 1986). Это определение базируется на двух теориях — клеточной теории и теории биогенеза. Клеточная теория впервые была предложена в конце 1830-х годов немецкими учеными Маттиасом Якобом Шлейденом и Теодором Шванном. Они утверждали, что все живые существа состоят из клеток. Теория биогенеза, предложенная Рудольфом Вирховым в 1858 году, утверждает, что все живые клетки возникают из существующих (живых) клеток и не могут появиться спонтанно из неживой материи. Компоненты клеток заключены в мембрану, которая служит барьером между внешним миром и внутренними составляющими клетки.

Клеточная мембрана — избирательный барьер, это означает, что он пропускает некоторые химические вещества, поддерживающие равновесие, необходимое для жизнедеятельности клеток. Клеточная мембрана регулирует перемещение химических веществ из клетки в клетку следующими способами: диффузия (тенденция молекул вещества к минимизации концентрации, то есть перемещение молекул из области с более высокой концентрацией по направлению к области с более низкой до момента выравнивания концентрации); осмос (движение молекул растворителя через частично проницаемую мембрану для того, чтобы уравнять концентрацию растворенного вещества, которое не в состоянии двигаться через мембрану); селективный транспорт (при помощи мембранных каналов и насосов).

Прокариоты — организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра или любых мембранных органелл. Это означает, что генетический материал ДНК у прокариот не связан в ядре. Кроме того, ДНК прокариот менее структурирована, чем у эукариот. В прокариотах ДНК одноконтурная. ДНК эукариот организована в хромосомы. Большинство прокариот состоят только из одной клетки (одноклеточные), но есть несколько и многоклеточных. Ученые разделяют прокариот на две группы: бактерии и археи.

Типичная клетка прокариота включает: клеточную стенку; плазматическую (клеточную) мембрану; цитоплазму; рибосомы; жгутики и пили; нуклеоид; плазмиды.

Эукариоты — живые организмы, клетки которых содержат ядро и мембранные органеллы.

Генетический материал у эукариот находится в ядре, а ДНК организована в хромосомы. Эукариотические организмы могут быть одноклеточными и многоклеточными. Все животные являются эукариотами. Также эукариоты включают растения, грибы и простейших.

Типичная клетка эукариота включает: плазматическую (клеточную) мембрану; ядрышко; ядро; хромосомы; рибосомы; эндоплазматический ретикулум; аппарат (комплекс) Гольджи; цитоскелет; цитоплазму; лизосомы; центриоль; митохондрии.

7. СПЕЦИФИКА МЕТАБОЛИЗМА РАСТЕНИЙ ПО СРАВНЕНИЮ С ЖИВОТНЫМИ.

Метаболи́зм — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Растения сами вырабатывают органическое вещество из неорганического при помощи солнечной энергии, а животные на это не способны они сами употребляют уже готовое органическое вещество. т. е едят растения или других животных.

Отличительной особенностью обмена веществ растений, по сравнению с животными, является:

1) расщепление органических веществ с освобождением энергии

2) образование органических веществ из углекислого газа и воды

3) образование органических веществ из углекислого газа и воды с использованием солнечного света.

Особенности обмена веществ у растений по сравнению с животными состоит в том что в их клетках происходит 1)хемосинтез 2)Энергетический обмен 3)фотосинтез 4)биосинтез белка.

Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью, постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной жидкостью. Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями, в них при участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие. Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:

действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;

позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.
Автотрофы – организмы, которые самостоятельно создают вещества органические из неорганических.

Фототрофы для создания органических веществ используют световую энергию.

Гетеротрофы – организмы, которые не могут самостоятельно синтезировать органические вещества, поэтому получают их в готовом виде.

8. ОБЩАЯ СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Растительная клетка состоит из: клеточной(плазматической) мембраны, функция которой – ограничивает содержимое клетки от внешней среды; клеточной оболочки(стенки); вакуоли (полость клетки, заполненная клеточным соком) и протопласта (жизненного содержимого клетки), который в свою очередь делится на цитоплазму (живое содержимое клетки) и ядро (информационный центр клетки и центр обмена веществ). Цитоплазма делится на гиалоплазму (матрикс, гелеобразная полужидкая основа), органеллы и включения.

Органоид
Рисунок
Описание
Функция
Особенности
Клеточная стенка или плазматическая мембрана
 
Бесцветная, прозрачная и очень прочная
Пропускает в клетку и выпускает из клеткивещества.
Клеточная мембрана полупроницаемая
Цитоплазма


Густое тягучее вещество
В ней располагаются все другие части клетки
Находится в постоянном движении
Ядро (важная часть клетки)


Округлое или овальное
Обеспечивает передачу наследственных свойств дочерним клеткам при делении
Центральная часть клетки
Ядрышко


Сферической или неправильной формы
Принимает участие в синтезе белка
 
Вакуоль


Резервуар, отделённый от цитоплазмы мембраной. Содержит клеточный сок
Накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности ненужные клетке.
По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль
Пластиды


Хлоропласты
Используют световую энергию солнца и создают органические из неорганических
Форма дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной


Хромопласты
Образуются в результате накопления каротиноидов
Жёлтые, оранжевые или бурые




Лейкопласты
Бесцветные пластиды
Содержатся в корнях, клубнях, луковицах


Ядерная оболочка
 
Состоит из двух мембран (наружная и внутренняя) с порами
Отграничивает ядро от цитоплазмы
Даёт возможность осуществляться обмену между ядром и цитоплазмой
  1   2   3

перейти в каталог файлов


связь с админом