Podstawy fizjologii roślin

Podstawowa znajomość budowy i funkcji tkanek roślinnych oraz komórki roślinnej

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godziny kontaktowe przewidziane planem studiów):

- wykłady – 30

- ćwiczenia laboratoryjne – 30

Indywidualna praca studenta:

- przygotowanie do egzaminu – 20

- przygotowanie do kolokwiów - 20

- przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych – 5

- opracowanie pisemnych sprawozdań z ćwiczeń – 10

- studiowanie literatury - 10

Sumaryczna liczba godzin - 125, w tym:

- kontaktowych - 60

- niekontaktowych - 65

Łączna liczba punktów ECTS dla modułu - 5

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.6/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. (tj. od cyklu kształcenia 2012/2013):

Wykład:

– egzamin pisemny (W1, W2, U3, K3)

Ćwiczenia laboratoryjne:

– kolokwia śródsemestralne (W1, W2, U3, K3)

– sprawozdania z przeprowadzonych eksperymentów i obserwacji podczas ćwiczeń laboratoryjnych (W3, U1, U2, K1, K2)

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)

Treści wykładu

Podczas wykładu student pozna podstawowe procesy odpowiedzialne za funkcjonowanie organizmu roślinnego jako całości, ich mechanizmy, regulację oraz zależność tych procesów od czynników środowiska.

- Przedmiot, cele i narzędzia badawcze fizjologii roślin.

- Podstawowe zagadnienia związane z gospodarką wodną: pobieranie i transport wody; rodzaje i mechanizmy transpiracji, przystosowania roślin do środowisk o różnej zawartości wody.

- Mineralne żywienie roślin: makro- i mikroelementy, znaczenie wybranych pierwiastków dla roślin, pobieranie i transport pierwiastków, alternatywne sposoby zdobywania pierwiastków i związków odżywczych.

- Fotosynteza: barwniki fotosyntetyczne, jasna i ciemna faza fotosyntezy, czynniki regulujące intensywność fotosyntezy.

- Donory i akceptory asymilatów, transportu asymilatów w roślinie.

- Oddychanie: typy oddychania, etapy oddychania tlenowego i ich przebieg, mechanizm fosforylacji oksydacyjnej, regulacja procesu oddychania, bilans oddychania.

- Wzrost i rozwój roślin: fazy wzrostu, lokalizacja wzrostu, etapy rozwoju osobniczego, rośliny mono- i polikarpiczne, spoczynek nasion, kiełkowanie, rozwój wegetatywny i generatywny, indukcja kwitnienia.

- Rola fitohormonów we wzroście i rozwoju roślin.

- Ruchy roślin i rytmy biologiczne.

- Podstawowe informacje dotyczące odporności roślin na stresy abiotyczne i biotyczne.

W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych student samodzielnie wykona doświadczenia i obserwacje pozwalające lepiej zrozumieć procesy fizjologiczne zachodzące w roślinach.

Pierwsze ćwiczenia poświęcone są zapoznaniu z zasadami zaliczenia ćwiczeń, regulaminem pracowni oraz zasadami bezpiecznej pracy w laboratorium fizjologii roślin. Następnie student wykona sześć ćwiczeń laboratoryjnych wskazanych na początku semestru przez prowadzącego, przynajmniej po jednym ćwiczeniu z każdego działu fizjologii roślin. Ćwiczenia są wykonywane zgodnie z instrukcjami przedstawionymi w skryptach i pod kierunkiem prowadzącego zajęcia.

Dział I. Gospodarka wodna

- Dyfuzja i osmoza. Sztuczne komórki Traubego.

- 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.

- 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.

Dział II. Gospodarka mineralna

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

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

Dział III. Fotosynteza

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

- Właściwości barwników fotosyntetycznych, wykrywanie skrobi asymilacyjnej.

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

Dział IV. Oddychanie

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

Dział V. Wzrost i rozwój, ruchy roślin

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

- 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

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

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.6/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. (tj. od cyklu kształcenia 2012/2013):

Wiedza

W1: Student zna i rozumie podstawowe procesy fizjologiczne zachodzące na poziomie komórki, organu i całej rośliny oraz dostrzega wpływ czynników środowiskowych na funkcjonowanie organizmów roślinnych (K-W01, K_W02)

W2: Student zna podstawowe pojęcia i terminologię stosowaną w naukach przyrodniczych oraz prawidłowo wykorzystuje je do opisu i interpretowania procesów fizjologicznych (K_W05, K_W09)

W3: Student zna podstawowe techniki laboratoryjne i ma wiedzę dotyczącą bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zagrożeń wynikających z pracy z odczynnikami chemicznymi (K_W17, K_W18, K_W19)

Umiejętności

U1: Student stosuje podstawowe narzędzia i techniki badawcze oraz przeprowadza doświadczenia laboratoryjne i obserwacje pod kierunkiem opiekuna naukowego (K_U01, K-U02, K_U04)

U2: Student wyciąga poprawne wnioski z przeprowadzonych doświadczeń oraz opracowuje pisemne sprawozdania z wykonywanych eksperymentów (K_U07, K_U15)

U3: Student korzysta ze wskazanych podręczników akademickich oraz innych źródeł informacji do samodzielnej nauki określonych partii materiału (K_U08, K_U11)

Kompetencje społeczne

K1: Student potrafi zaplanować kolejne czynności pod kątem czasu ich realizacji i poprawnego wykonania doświadczeń laboratoryjnych przestrzegając zasad współdziałania z innymi osobami w grupie (K_K09)

K2: Student jest odpowiedzialny za powierzony sprzęt oraz bezpieczeństwo pracy własnej i innych (K_K10)

K3: Student jest świadomy konieczności podnoszenia swoich kompetencji i aktywnie zdobywa i aktualizuje swoją wiedzę (K-K02, K_K03)

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)