Программа кандидатского экзамена по специальности

03.01.05 «Физиология и биохимия растений»

Программа кандидатского экзамена по физиологии и биохимии растений составлена на основании федеральных государственных требований к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура), утвержденных приказом Министерства образования и науки РФ от 16

марта 2011 г. №1365 с изменениями и дополнениями, приказа Министерства образования и науки от 08 октября 2007г. №274 «Об утверждении программ кандидатских экзаменов», на основе паспорта научной специальности 03.05.01 Физиология и биохимия растений (биологические науки) и учебного плана подготовки аспирантов в ГОУ ВПО «МГОГИ»

по основной профессиональной образовательной программе послевузовского профессионального образования (аспирантура) по специальности 03.05.01 Физиология и биохимия растений (биологические науки).

Кандидатский экзамен по специальной дисциплине – один из трех обязательных кандидатских экзаменов в основной профессиональной образовательной программе подготовки аспиранта. К экзамену аспиранты готовятся в ходе освоения обязательной дисциплины «Физиология и биохимия растений»

Целью кандидатского экзамена по специальной дисциплине в аспирантуре по специальности «Физиология и биохимия растений» является определение уровня знаний, полученных аспирантом, его готовность к выполнению научно-исследовательской деятельности.

Трудоемкость в зачетных единицах и часах для кандидатского экзамен по специальной дисциплине в соответствии с темой диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук согласно учебному плану по специальности 03.01.05. - физиология и биохимия растений включает 36 часов, что составляет 1 зачетную единицу.

Процедура экзамена и структура экзаменационных материалов:

Форма проведения кандидатского экзамена: устная (экзамен).

Критерии оценки ответов при проведении кандидатского экзамена в аспирантуре:

билеты кандидатского экзамена содержат по 3 вопроса по специальности «Физиология и биохимия растений». Результаты оцениваются по 5-балльной шкале. При ответе на вопросы аспирант должен продемонстрировать глубокие знания по предмету. Вопросы составлены таким образом, чтобы охватить все основные направления современной физиологии и биохимии растений, в которых аспирант должен свободно ориентироваться.

Требования к уровню подготовки аспиранта При сдаче кандидатского экзамена по специальной дисциплине аспирант должен знать:

1. Анатомо-морфологическую локализацию физиолого-биохимических процессов в растениях, их ход и механизмы регуляции на всех структурных уровнях организации растительного организма;

2. Зависимость хода физиологических процессов от внутренних и внешних факторов среды;

3. Принципы формирования величины и качества урожая основных сельскохозяйственных культур;

4. Воздействие на растения факторов антропогенного происхождения;

5. Изменение химического элементного и биохимического состава урожая в процессе хранения и последующей переработки;

Аспирант должен уметь:

Применять полученные в области физиологии и биохимии растений знания для решения конкретных научно-практических, производственных, педагогических, информационнопоисковых, методических и других задач.

Планировать, организовывать и вести научно-исследовательскую и учебно-воспитательную работу.

3. Пользоваться органолептическими и биохимическими показателями в процессе прогнозирования качества урожая.

Аспирант должен владеть:

Владеть приемами поиска и использования научно-технической и научно-методической информации.

Программа для кандидатского экзамена 1. Общие вопросы.

Физиология и биохимия растений — теоретическая основа растениеводства и новых отраслей биотехнологии. Объекты биохимии и физиологии растений. Специфические методы биохимии и физиологии растений. Сочетание различных уровней исследования (субклеточный, клеточный, организменный, биоценотический) в биохимии и физиологии растений.

2. Основные компоненты растительного организма и их функции.

Особенности состава и метаболизма углеводов и липидов растений. Белки. Структура, свойства, классификация белков. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. Ферменты и механизмы их действия.

3. Растительная клетка.

Особенности строения, структурная и функциональная организация растительной клетки.

Строение и функции органоидов клетки. Ядро. Пластидная система. Митохондрии растений. Аппарат Гольджи (АГ). Вакуоль. Цитоскелет растительной клетки. Клеточная стенка (КС). Мембранные системы растительной клетки. Плазмалемма, тонопласт, ЭПР, аппарат Гольджи. Клетки растений in vitro. Основы биотехнологии.

4. Биоэнергетика растительного организма.

4.1. Фотосинтез. Значение фотосинтеза в трансформации вещества и энергии в природе.

Физико-химическая сущность процесса фотосинтеза и его значение в энергети ческом и пластическом обмене растения. Лист как орган фотосинтеза. Фотосинтетические пигменты. Структурно-функциональная организация фотосинтетического аппарата. Первичные процессы фотосинтеза, их структурно-функциональная организация. Электрон-транспортная цепь фотосинтеза и фотосинтетическое фосфорилирование. Химизм процессов ассимиляции углерода в фотосинтезе.

4.2. Дыхание. Функции дыхания у растений. Ферментные системы дыхания. Гликолиз.

Цикл трикарбоновых кислот. Дыхательная электрон-транспортная цепь дыхания и окислительное фосфорилирование.

5. Водообмен.

Значение и функции воды для растений. Состояние воды в клетке. Молекулярная структура и физические свойства воды. Термодинамические показатели состояния воды:

активность воды, химический и водный потенциал. Транспорт воды по растению. Транспирация и ее роль в жизни растений. Количественные показатели транспирации: интенсивность, продуктивность, транспирационный коэффициент. Экология водообмена растений. Особенности водообмена у растений разных экологических групп (ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофитов).

6. Минеральное питание.

Классификация, потребность, содержание и соотношение макро- и микроэлементов в растениях и в почве. Корень как орган поглощения минеральных элементов, специфических синтезов с их участием и транспорта. Значение зон роста корня в этом процессе.

Особенности азотного обмена растений.

7. Дальний транспорт и круговорот веществ в растении.

Транслокация веществ из листьев в другие органы: флоэмный транспорт. Восходящий транспорт веществ по ксилеме.

8. Рост и развитие растений.

Определение понятий «рост» и «развитие» растений. Проблема роста и развития на организменном, органном, клеточном и молекулярном уровнях. Общие закономерности роста. Показатели роста, S-образный характер кривой роста, его фазы. Рост и деятельность меристем. Клеточные основы роста. Рост растений и среда. Влияние температуры, света, воды, газового состава атмосферы, элементов минерального питания на ростовые процессы. Жизненный цикл высших растений. Основные этапы онтогенеза (эмбриональный, ювенильный, репродуктивный, зрелости, старения), их морфологические, физиологические и метаболические особенности. Гормональная регуляция роста и развития растений. Строение и функции фитогормонов.Ауксины. Цитокинины. Гиббереллины. Абсцизовая кислота. Этилен. Гормональный баланс в растении. Фоторегуляция у растений. Фотопериодизм. Внутренние ритмы развития растений. Покой и прорастание семян.

9. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам.

Стресс и адаптация — общая характеристика явлений. Неблагоприятные факторы биотической и абиотической природы. Ответные реакции растений на действие стрессоров. Специфические и неспецифические реакции. Природа неспецифических реакций.

Стрессовые белки и их функции. Виды экологических стрессов (Водный дефицит. Высокие концентрации солей. Экстремальные температуры. Окислительный стресс растений.

Аноксия и гипоксия. Токсичность тяжелых металлов.). Механизмы устойчивости. Закалка растений. Фитоиммунитет.

10. Взаимодействие физиологических процессов, их интеграция и согласованное функционирование органов.

Донорно-акцепторные взаимодействия как основа эндогенной регуляции фотосинтеза в системе растительного организма. Механизм эндогенной регуляции в системе растения. Пути повышения эффективности использования солнечной энергии при фотосинтезе. Системы регуляции и их иерархия в растении.

Вопросы для подготовки к кандидатскому экзамену по специальности 03.01.05 – Физиология и биохимия растений.

1.Покой как необходимый этап онтогенеза растений.

2.Водный дефицит. Временное и глубокое завядание. Водный стресс. Влияние на растения недостатка воды.

3.Гормоны растений (стимуляторы роста).

4.Первая и вторая фотосистемы. Нециклическое фотофосфорилирование.

5.Основные закономерности поступления воды в растение. Возникновение градиента водного потенциала в растении. Градиент водного потенциала как движущая сила водного тока в растении. Понятие водного потенциала и его составляющие.

6.Единицы измерения транспирации: интенсивность, экономичность, продуктивность транспирации, относительная транспирация. Транспирационный коэффициент.

7.Дневной ход фотосинтеза. Фотосинтез и урожай. Зависимость урожая от чистой продуктивности фотосинтеза и величины листовой поверхности (исследования А. А. Ничипоровича).

8.Аэробная фаза дыхания (цикл Кребса).

9.Путь С4 - (цикл Хетча-Слэка-Карпилова). Его особенности.

10.Почва как источник питательных веществ.

11.Ферменты дыхания.

12.Гормоны растений (ингибиторы роста).

13.Поступление солей в растительную клетку. Явление пиноцитоза. Поступление ионов в вакуоль.

14.Понятие роста и развития растений. Их взаимосвязь.

15.Значение дыхания в жизни растительного организма.

16.Хлоропласты и их роль в процессе фотосинтеза; структура хлоропластов. Движение хлоропластов.

17.Передвижение питательных веществ в растении.

18.Особенности суточного хода движения устьиц у разных растений. Суточный ход процесса транспирации.

19.Фотофизический этап фотосинтеза. Понятие о пигментных системах и реакционном центре.

20.Анаэробная фаза дыхания (гликолиз). Субстратное фосфорилирование.

21.Транспирация и её значение. Устьичная и кутикулярная транспирация. Влияние внешних условий на движение устьиц.

22.Темновая фаза фотосинтеза. Цикл Кальвина: карбоксилирование, восстановление и регенерация.

23.Электронно-транспортная цепь (дыхательная цепь).

24.3адачи физиологии растений. Теоретическая и практическая значимость физиологии растений.

25.Поступление питательных веществ в растение.

26.Механизм синтеза АТФ (дыхание).

27.Пластиды, их структура и функции.

28.Химические вещества, входящие в состав растительной клетки. Ферменты, их основные свойства и физиологическое значение.

29.Особености питания растений азотом.

30.Влияние условий на процесс фотосинтеза. Методы изучения фотосинтеза.

31.Пигменты листа. Спектры поглощения пигментов листа.

32.Формы воды в почве. Доступная и недоступная вода. Влажность завядания.

33.Фотохимический этап фотосинтеза. Циклический транспорт электронов.

Ассимиляционная сила.

34.Верхний и нижний концевые двигатели водного тока. Гуттация и плач растений.

Передвижение воды по растению. Апопласт и симпласт. Теория сцепления.

35.Поступление воды в растительную клетку. Диффузия. Осмос. Осмотический потенциал.

36.Влияние на фотосинтез условий освещения (работы В.Н.Любименко). Светолюбивые и тенелюбивые растения. Компенсационная точка. 37.Дыхание как процесс, противоположный фотосинтезу.

38.Клеточная оболочка, её структура и физиологические функции. Фазы роста клетки. Этапы образования клеточной оболочки у растений.

39.Мембранный принцип организации поверхности цитоплазмы и органел. Функции мембран. Аппарат Гольджи, рибосомы, пероксисомы, лизосомы, митохондрии.

40.Влияние внешних и внутренних факторов на процесс дыхания.

41.Этапы развития растений.

42.Основные свойства цитоплазмы: вязкость, эластичность, подвижность, раздражимость.

43.Движение растений. Тропизмы и настии.

44.Дыхание и фотосинтез как основные энергетические процессы растительного организма. Черты сходства и различия.

Критерии оценки знаний на экзамене Оценка «5» на экзамене ставится при правильном, полном и логично построенном ответе умении оперировать специальными терминами использовании в ответе дополнительный материал иллюстрировать теоретические положения практическим материалом Оценка «4» на экзамене ставится при правильном, полном и логично построенном ответе умении оперировать специальными терминами использовании в ответе дополнительный материал иллюстрировать теоретические положения практическим материалом, но в ответе имеются негрубые ошибки или неточности возможны затруднения в использовании практического материала делаются не вполне законченные выводы или обобщения Оценка «3» ставится при схематичном неполном ответе неумении оперировать специальными терминами или их незнание с одной грубой ошибкой неумением приводить примеры практического использования научных знаний Оценка «2» ставится при ответе на все вопросы билета с грубыми ошибками неумением оперировать специальной терминологией неумением приводить примеры практического использования научных знаний Список литературы Основная литература 1. Третьяков Н.Н. (ред.). Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений.

М.: Колос, 2000 г.

2. Физиология растений. П/р. И.П. Ермакова. М., 2005. Изд-во Академия.

3. Практикум по физиологии растений. Под ред. Третьякова Н.Н. М.: Агропромиздат 4. Батыгин Н.Ф. Онтогенез высших растений. М., Агропромиздат. 1986 г.

5. Гупало П.И., Скрипчинская В.В. Физиология индивидуального развития растений. М., Колос. 1971 г.

6. Кретович В.Л. Биохимия растений. М., Высшая школа. 1981 г.

7. Лебедев С.И. Физиология растений, М., Агропромиздат, 1988 г.

8. Либберт Э. Физиология растений. М., Мир. 1976 г 9. Нобел П. Физиология растительной клетки. М., Мир, 1972 г.

10. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. М., колос. 1968 г, 11. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений, М., Колос. 1987 г.

12. Полевой В.В. Физиология растений. М., Высшая школа. 1989.

13. Рубин Б.А. Курс физиологии растений, М., Высшая школа, 1976 г.

14. Рубин Б.А., Арциховская Е.В., Аксенова В.А. Биохимия и 15. Физиология иммунитета растений. М., Высшая школа. 1975 г, 16. Рубин Б.А., Гавриленко В.Ф. Биохимия и физиология фотосинтеза. М., Изд-во 17. Физиология фотосинтеза. М., Наука. 1982 г.

Дополнительная литература 1. Андреева И.И. Ботаника. – 4-е изд. перераб. И доп./И.И. Андреева, Л.С. Родман.

– М.: КолосС, 2010. - 584 с.

2. Петер Зитте. Ботаника. Учебник для вузов в 4-х томах. Т.2. Физиология растений/ Зитте Петер, Вайлер Эльмар В., Кадерайт Йоахим В., Брезински Андерас, Крнер Кристи-ан, - М., 2008. – 430 с.

3. Миркин Б.М. Современная наука о растительности: Учебник/ Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова, А.И. Соломещ. – М.: Логос, 2001. – 264 с.

4. Якушкина Н.И. Физиология растений: учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности 032400 «Биология»/ Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. М.: Гуманитар. изд.центр Владос, 2005. – 463 с.

5. Нетрусов А.И. Микробиология: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ А.И. Нетрусов, И.Б. Котова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352с.

6. Юсуфов А.Г. Лекции по эволюционной физиологии растений: Учеб. пособие для студ.

вузов по спец. «Биология». – 2-е изд., прераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1996. – 255с.

7. Куперман Ф.М. Биология развития культурных растений: Учебное пособие для студентов биол. спец. вузов/Ф.М. Куперман, Е.И. Ржанова, В.В. Мурашев и др.; Под ред.

Куперман Ф.М.. – М.: Высш. школа, 1982. – 343 с.

8. Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур/ Е.И. Кошкин, М.: Дрофа, 2010. – 640 с.

9. Кошкин Е.И. Частная физиология полевых культур/ Е.И. Кошкин, Г.Г. Гатаулина, А.Б. Дьяков; Под ред. Е.И. Кошкина. – М.: КолосС, 2005. – 344 с. 7.2.

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы Агрикола и ВИНИТИ, научная электронная библиотека e-library, Rambler, Yandex, Google, Agricola, Current Contents, e-journal, PubMed, ScienceDirect.

http://www.ippras.ru/ Институт физиологии растений РАН http://window.edu.ru/ Единое окно доступа к образовательным ресурсам http://www.informika.ru/text/index.html ФГУ "Государственный НИИ информационных технологий и телекоммуникаций".

http://www.zin.ru/BIODIV/bd_proj.htm Информационный проект «Биоразнообразие России»