Fizjologia roślin

Znajomość budowy i funkcji tkanek roślinnych oraz komórki roślinnej

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (kontaktowe):

- wykłady – 30

- ćwiczenia laboratoryjne – 60

Indywidualna praca studenta:

- przygotowanie do egzaminu – 30

- przygotowanie do kolokwiów - 30

- przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych – 10

- opracowanie pisemnych sprawozdań z ćwiczeń – 20

- studiowanie literatury - 20

Sumaryczna liczba godzin - 200, w tym:

- z udziałem nauczyciela akademickiego - 90

- niekontaktowych - 110

Łączna liczba punktów ECTS dla modułu - 8

Sposób weryfikacji efektów uczenia się na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020:

Wykład:

– egzamin pisemny (W1, W2, U3, K2)

Laboratoria:

– kolokwia śródsemestralne (W1, W2, U3, K2)

– sprawozdania z przeprowadzonych eksperymentów i obserwacji podczas ćwiczeń laboratoryjnych (W3, U1, U2, K1)

Podczas wykładu student pozna podstawowe procesy fizjologiczne zachodzące w organizmach roślinnych, ich mechanizmy, regulację oraz zależność tych procesów od czynników środowiska. Omówione zostaną zagadnienia związane z gospodarką wodną i mineralną, fotosyntezą, oddychaniem, wzrostem i rozwojem roślin. Przedstawione zostaną nowoczesne trendy w badaniach fizjologicznych oraz ciekawostki związane z funkcjonowaniem roślin w naszym życiu codziennym.

Treści wykładu

Przedmiot, cele i narzędzia badawcze fizjologii roślin. Gospodarka wodna: mechanizmy pobierania i transportu wody; rodzaje i mechanizmy transpiracji. Mineralne żywienie roślin: zasady klasyfikacji pierwiastków chemicznych, znaczenie wybranych pierwiastków dla roślin, mechanizmy pobierania i transportu pierwiastków, gospodarka azotowa. Fotosynteza: budowa i właściwości barwników fotosyntetycznych, budowa aparatu fotosyntetycznego, przebieg jasnej i ciemnej fazy fotosyntezy, fotooddychanie, czynniki regulujące intensywność fotosyntezy. Donory i akceptory asymilatów, mechanizmy transportu asymilatów w roślinie. Oddychanie: typy oddychania, etapy oddychania tlenowego i ich przebieg, fosforylacja oksydacyjna i substratowa, bilans oddychania, fermentacje. Wzrost i rozwój roślin: fazy wzrostu, lokalizacja wzrostu, rozwój embrionalny, spoczynek nasion, kiełkowanie, rozwój wegetatywny i generatywny, indukcja kwitnienia. Rola fitochromu i fitohormonów we wzroście i rozwoju roślin. Ruchy roślin.

W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych student samodzielnie wykona doświadczenia i obserwacje pozwalające lepiej zrozumieć procesy fizjologiczne zachodzące w roślinach. Ćwiczenia są wykonywane zgodnie z instrukcjami przedstawionymi w skryptach i pod kierunkiem prowadzącego zajęcia.

1. Dyfuzja i osmoza. Sztuczne komórki Traubego.

2. Stosunki osmotyczne komórki roślinnej: wpływ czynników chemicznych i fizycznych na przepuszczalność błony komórkowej; plazmoliza - przepuszczalność plazmolemy i tonoplastu; deplazmoliza; wpływ jonów Ca2+ i K+ na przebieg plazmolizy.

3. Pobieranie i przewodzenie wody oraz transpiracja: pomiar pobierania wody metodą potometryczną; wykazanie transpiracji metodą kobaltową; obserwacja aparatów szparkowych typu Amarylis i Gramineae - oznaczanie stopnia rozwartości szparek i wielkości aparatów szparkowych.

4. Analiza chemiczna rośliny (składniki mineralne): oznaczanie suchej masy i procentowej zawartości wody w liściach i w nasionach; analiza chemiczna popiołu.

5. Analiza chemiczna rośliny (związki organiczne): wykrywanie cukrów i białek w materiale roślinnym.

6. Warunki i czynniki fotosyntezy: wpływ intensywności i barwy światła na intensywność fotosyntezy, rośliny światło- i cieniolubne.

7. Właściwości barwników fotosyntetycznych, wykrywanie skrobi asymilacyjnej.

8. Rola centralnego atomu metalu w pierścieniu porfirynowym cząsteczki chlorofilu, otrzymywanie feofityny i określenie jej stężenia, otrzymywanie i właściwości Cu-porfiryny.

9. Oddychanie tlenowe roślin: ilościowe oznaczanie intensywności oddychania metodą Pettenkofera; pobieranie tlenu w procesie oddychania kiełkujących nasion.

10. Wzrost i rozwój roślin: wyznaczanie strefy wzrostu korzenia i pędu; pomiar szybkości wzrostu koleoptyla za pomocą mikroskopu; wyznaczanie zdolności kiełkowania nasion.

11. Ruchy roślin: fototropizm koleoptyli (test Darwina); fototropizm i geotropizm pędu i korzenia; ruchy komórek szparkowych.

Literatura podstawowa

- Fizjologia roślin, J. Kopcewicz i S. Lewak (red.), Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012 lub poprzednie wydania

- Fizjologia roślin, A. Szwejkowska, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2004

- Ćwiczenia z fizjologii roślin, A. Tukiendorf, M. Wójcik, S. Dresler, A. Hanaka, Z. Krupa, W. Maksymiec, Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin, 2015

Literatura uzupełniająca

- Fizjologia roślin, M. Kozłowska (red.), Wydawnictwo PWRiL, 2007

- Biochemistry & Molecular Biology of Plants, B.B. Buchanan, W. Gruissem, J. Wilhelm, L. Russell (wydania dostępne w Internecie)

- Biotechnologia roślin, S. Malepszy (red.), Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009 lub 2001

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020:

Wiedza

W1: Student zna i rozumie w zaawansowanym stopniu procesy fizjologiczne zachodzące na poziomie komórki, organu i całej rośliny oraz dostrzega wpływ czynników środowiskowych na funkcjonowanie organizmów roślinnych (K-W01, K_W04)

W2: Student zna i rozumie fachowe pojęcia i terminologię stosowaną w biologii i innych dyscyplinach przyrodniczych oraz związki między tymi dyscyplinami służące wyjaśnieniu procesów fizjologicznych (K_W03)

W3: Student zna i rozumie podstawowe techniki laboratoryjne i ma wiedzę dotyczącą bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zagrożeń wynikających z pracy z odczynnikami chemicznym (K_W02)

Umiejętności

U1: Student potrafi właściwie dobierać i stosować podstawowe narzędzia i techniki badawcze oraz przeprowadzać doświadczenia laboratoryjne i obserwacje, a także interpretować otrzymane wyniki i wyciągać wnioski (K_U04)

U2: Student potrafi zaplanować i zorganizować swoją pracę indywidualną oraz w zespole w celu efektywnego wykonywania określonych zadań (K_U08)

U3: Student potrafi korzystać ze wskazanych podręczników akademickich oraz innych źródeł informacji do samodzielnej nauki określonych partii materiału (K_U02)

Kompetencje społeczne

K1: Student jest gotów do pracy samodzielnej oraz w grupie, a także przestrzegania zasad etyki zawodowej i egzekwowania przestrzegania tych zasad od innych członków zespołu (K_K05)

K2: Student jest gotów do podnoszenia swoich kompetencji i aktywnego zdobywania i aktualizowania swojej wiedzy w celu rozwiązywania problemów poznawczych i praktycznych (K-K02)