УДК 57 Осолодкова Е.В.
к.п.н., доцент кафедры
математики, естествознания и методик
обучения математики и естествознания
ЮУрГГПУ
г. Челябинск, РФ
ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКУЛЬТАТИВНОГО КУРСА ПО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ В 9–11 КЛАССАХ
Аннотация. В статье описана характеристика факультативного курса по физиологии растений.
Ключевые слова: факультативный курс, физиология растений, хлоропласты.
Введение в среднюю школу факультативного курса «Физиология растений» обусловлено общебиологической и практической значимостью курса.
Факультативные занятия по физиологии растений позволяют углубить биологические знания учащихся, воспитывают интерес к жизни растений, бережное отношение к природе, а также через экскурсии знакомят с сельскохозяйственными профессиями (растениевод, цветовод, овощевод, полевод и т.д.).
Значительное влияние курс «Физиология растений» оказывает на формирование общебиологических понятий, в том числе и на лучшее усвоение общей биологии. Изучая физиологические процессы, происходящие в организме высших растений, главным образом покрытосеменных, учащиеся обогащают свои представления об историческом развитии растительного мира.
При определении содержания и структуры факультативного курса «Физиология растений» как учебного предмета важно выделить основные понятия, которые позволяют раскрыть содержание курса и показать его значимость.
В факультативном курсе «Физиология растений» можно выделить следующие ведущие понятия: клетка – структурная, функциональная и генетическая единица растений; обмен веществ у растений; рост, развитие и размножение растений. Выделение этих понятий как ведущих обусловлено тем, что они лежат в основе современной фитофизиологии и являются ключевыми для понимания физиологических процессов, происходящих в организме любого растения.
Проблематика научных исследований фитофизиологов во многом определяется потребностями народного хозяйства. Острая необходимость повышения урожайности сельскохозяйственных растений во всем мире стимулировало развитие работ по фотосинтезу.
Последние десятилетия ознаменовались большими успехами в познании механизма фотосинтеза. Новые методы изучения фотосинтеза – с использованием радиоактивных изотопов, хроматографии, электронной микроскопии – позволили исследователям глубже проникнуть в химизм данного процесса.
Опыты с изолированными хлоропластами, фотосинтезирующими бактериями и адаптированными к кислороду водорослями, а также кинетические измерения позволили определить, что фотосинтез – не непосредственная реакция между углекислым газом и водой, а сложная цепь физических, химических и фотохимических процессов. Важнейшим звеном в этой цепи является первичный фотохимический процесс, который, по мнению большинства исследователей, представляет собой начальный этап основного окислительно-восстановительного процесса.
В 50-е годы ХХ в. было установлено, что необходимым условием существования живых организмов является наличие у них особого механизма превращения энергии. В качестве универсального аккумулятора энергии во всех организмах была обнаружена АТФ. У зеленых растений фотосинтетическое фосфорилирование, т. е. образование АТФ под действием света, было впервые открыто в 1954 г. американским ученым Арноном на изолированных хлоропластах. В том же 1954 г. этот процесс обнаружил и немецкий ученый Френкель на бесклеточных препаратах фотосинтезирующих бактерий. Открытие фотофосфолирующей системы в хлоропластах объясняло пути образования АТФ, необходимой для усвоения углерода.
Согласно представлению о двух стадиях фотосинтеза (световой и темновой) было установлено, что фотосинтетическое фосфорилирование протекает лишь на первой стадии.
В 1961 г. американскому исследователю Кальвину была присуждена Нобелевская премия за многолетние исследования цикла превращения углерода. После этого стало общепринятым считать синтез углеводов реакциями темновой стадии, а истинными продуктами световой стадии – АТФ и восстановленную НАДФ∙Н2. Эти вещества, являясь «валютой» биологической энергии, используются затем в реакциях темновой стадии. НАДФ∙Н2 играет роль восстановителя СО2, а АТФ является источником энергии для всего цикла темновых реакций.
Метод меченных атомов и электронная микроскопия позволили шагнуть далеко вперед в познании химии пигментов и структуры пластид. При изучении биосинтеза хлорофилла удалось установить связь этого процесса с биосинтезом других пигментов, получить достоверные факты, опираясь на которые стало возможно полнее судить о биогенезе пигментной системы растений и становления фотосинтетических свойств хлорофилла. Огромный экспериментальный материал российских и зарубежных исследователей позволил Т. Н. Годневу дать развернутую схему биосинтеза хлорофилла.
При исследовании структуры хлоропластов используются рентгенография и электронная микроскопия. На основании исследований Т. Н. Годнева, А Фрей-Висслинга, Н. М. Сисакяна, Т. Вейера и др. можно сказать, что хлоропласты обладают ламеллярной структурой, причем ламелла состоит из асимметрично построенных мембран, каждая из которых представляет липоидную пластинку, покрытую белковыми корпускулами. Ламеллы соединяются и образуют граны.
В последние годы разработаны методы, позволяющие отделить строму хлоропластов от ламеллярной системы. При электронномикроскопическом исследовании стромы было обнаружено наличие большого числа мельчайших частиц и одиночных мембранных дисков. В строме найдены также рибосомы и набор различных ферментов, участвующих в реакциях темновой стадии.
При исследовании химического состава хлоропластов особый интерес представляют данные о наличии в хлоропластах пиридин нуклеотидов и рибонуклеиновых кислот.
© Осолодкова Е.В., 2021