Fizjologia roślin i zwierząt

obowiązkowe

Znajomość jęz. angielskiego na poziomie pozwalającym na zrozumienie publikacji naukowych, umiejętność przygotowania prezentacji w programie typu PowerPoint.

w sali

Przedmiot przedstawia główne procesy fizjologiczne roślin i zwierząt wskazując podobieństwa i różnice w ich przebiegu. W części laboratoryjnej studenci biorą udział zarówno w ćwiczeniach praktycznych jak i wirtualnych. Prelekcja uzupełnia i rozszerza ćwiczenia, wyjaśnia mechanizmy fizjologiczne pozwalające utrzymać homeostazę w organizmie.

Każde ćwiczenia rozpocznie prelekcja przedstawiająca sposoby odbierania i reagowania na bodźce pochodzące ze środowiska zewnętrznego przez organizmy roślinne i zwierzęce. Następnie, naprzemiennie omawiane będą różne procesy metaboliczne, ze szczególnym uwzględnieniem podobieństw wybranych procesów występujących w organizmach roślinnych i zwierzęcych.

W części roślinnej: Szczegółowo omówione zostaną procesy fotosyntezy, fotooddychania i oddychania mitochondrialnego oraz ich regulacja. Przedstawione zostaną mechanizmy pobierania i transportu wody u roślin oraz procesy warunkujące transport i dystrybucję metabolitów w organizmach roślinnych. Następnie omówione zostaną wymagania żywieniowe roślin (dostępność makro- i mikroelementów) determinujące prawidłowy rozwój roślin, mechanizmy pobierania jonów przez rośliny oraz zmiany w metabolizmie roślinnym spowodowane przez deficyt wybranych pierwiastków. Ponadto przedstawione zostaną wybrane aspekty udziału fitohormonów w regulacji rozwoju roślin oraz w odpowiedzi roślin na czynniki stresowe. Omówione zostaną również zmiany w morfologii i funkcjonowaniu organizmów roślinnych w warunkach działania czynników stresowych.

W części zwierzęcej: Na podstawie funkcjonowania układu oddechowego, pokarmowego i wydalniczego omówione zostaną mechanizmy niezbędne do zaspakajania zapotrzebowania organizmu na tlen, energię i wodę. Przedstawiona zostanie różnorodność diety i zapotrzebowanie na podstawowe składniki pokarmowe w świecie zwierząt. Następnie omówione zostaną sposoby komunikacji pomiędzy różnymi częściami organizmu ze szczególnym uwzględnieniem powiązania pomiędzy budową i funkcją pełnioną przez układy: nerwowy, hormonalny i krwionośny (krew). Przedstawiona zostanie budowa, fizjologia i ewolucja ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, różnorodność neurotransmiterów, rola ośrodków korowych i łuku odruchowego. W układzie endokrynowym omówiona zostanie różnorodność chemiczna hormonów, mechanizmy ich działania oraz regulacja ich wydzielania. Przedstawiona zostanie funkcja transportowa krwi. Wprowadzone zostanie pojęcie homeostazy. Studenci zostaną zaznajomieni z pojęciem ruchu nie tylko pojmowanego jako przemieszczanie się przestrzenne (mięśnie szkieletowe) ale także jako zjawisko niezbędne do podtrzymania funkcji życiowych (mięśnie gładkie i mięsień sercowy). Na koniec omówiona zostanie fizjologia rozmnażania się zwierząt. Wykład podsumuje przedstawienie reakcji stresowej i stresu jako jednego z mechanizmów adaptacyjnych.

Ćwiczenia będą praktycznym uzupełnieniem i konwersatoryjnym omówieniem zagadnień poruszanych podczas prelekcji.

Zagadnienia poruszane na ćwiczeniach:

1. Organizm w środowisku.

a) rośliny: przykłady aklimatyzacji roślin do zmieniających się warunków środowiska, wybrane adaptacje rozwojowe, morfologiczne i metaboliczne występujące w świecie roślinnym, odbieranie bodźców środowiskowych przez rośliny, fizjologia roślin a produktywność roślin użytkowych.

b) zwierzęta: fizjologiczne adaptacje do różnych warunków temperaturowych; diapauza, torpor, hibernacja.

2. Pozyskiwanie energii.

a) rośliny: fotosynteza i procesy oddechowe roślin (oddychanie tlenowe i beztlenowe: podstawowe i wzmożone).

b) zwierzęta: odżywianie zwierząt (ćwiczenia komputerowe: trawienie węglowodanów, białek i tłuszczów; optima działania enzymów trawiennych człowieka; rola organizmów symbiotycznych w trawieniu celulozy).

3. Transport

a) rośliny: transport krótko- i dalekodystansowy u roślin, mechanizmy załadowania i rozładowania floemu, dystrybucja związków pokarmowych w roślinie potencjał spoczynkowy i pobudzenia u roślin.

b) zwierzęta: krew, układ krwionośny i wymiana gazowa u zwierząt (ćwiczenia komputerowe: hydraulika przepływu krwi w naczyniach, mechanika wentylacji płucnej, fizjologia serca żaby i szczura, fizjologia mięśni gładkich, wpływ neurotransmiterów na mięsień sercowy i gładki).

4. Gospodarka wodna i mineralna

a) rośliny: względna zawartość wody w tkankach roślinnych poddanych działaniu czynnika stresowego, natężenie transpiracji, objawy fenotypowe niedoboru makroelementów, wpływ niedoboru wybranych makroelementów na metabolizm roślin.

b) zwierzęta (ćwiczenia komputerowe: fizjologia nerki i regulacja hormonalna wydalania, wpływ ciśnienia krwi na filtrację kłębuszkową, działanie pętli Henlego, wpływ ADH i aldosteronu na resorpcję kanalikową).

5. Systemy koordynacji i regulacji

a) rośliny: fitohormony i ich rola w koordynacji wzrostu roślin, regulacja kiełkowania nasion i starzenia się organów przez fitohormony.

b) zwierzęta: układ nerwowy i hormonalny zwierząt (ćwiczenia komputerowe: wpływ osi tarczycowej na tempo metabolizmu ssaków i/lub hormonalna terapia zastępcza i/lub cukrzyca alloksanowa oraz fizjologia przewodnictwa nerwowego).

6. Ruch

a) rośliny: ruchy roślin: tropizmy, nastie, nutacje - mechanizmy, rola fitohormonów w regulacji ruchu roślin.

b) zwierzęta: układ ruchowy zwierząt (ćwiczenia komputerowe: fizjologia mięśni szkieletowych, zależność skurczu od natężenia bodźca, wpływ rozciągnięcia mięśnia na siłę skurczu).

7. Rozwój

a) rośliny: rozwój liści roślin jedno- i dwuliściennych a ich funkcja.

b) zwierzęta: metamorfoza u zwierząt (ćwiczenia laboratoryjne: wpływ hormonu juwenilnego i lub ekdysteroidów na metamorfozę owadów).

8. Reakcja organizmów na czynniki stresowe (rośliny/zwierzęta).

a) rośliny: stres oksydacyjny jako uniwersalny mechanizm towarzyszący wielu stresom pierwotnym, pozytywna i negatywna rola reaktywnych formy tlenu, system antyoksydacyjny u roślin.

b) zwierzęta: konwersatorium o różnorodności czynników stresowych i ich roli adaptacyjnej.

Schmith Nielsen K. - Fizjologia zwierząt (Adaptacje do środowiska), PWN, W-wa, 2008, 1997 (ostatecznie z 1992)

Ganong W.F. - Fizjologia, podstawy fizjologii lekarskiej, PZWL, W-wa, 2009, 1994

Matthews G.G. - Neurobiologia, od cząsteczek i komórek do układów, PZWL, W-wa, 2000

Longstaff A. - Neurobiologia, krótkie wykłady, PWN, W-wa, 2002

Traczyk W. i Trzebski A. - Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, PZWL, W-wa, 2001

Krzymowski T. - Fizjologia zwierząt (wyd. VIII, ostatecznie IV), PWRiL, W-wa, 2005 (wyd. VIII), 1995 (wyd. IV)

Silbernagl, S., Despopoulos, A. – Ilustrowana fizjologia człowieka PZWL, W-wa, 2010

Konturek S. - Fizjologia człowieka. T: I-V, wyd. UJ, Kraków, 1998-2001

Traczyk W. - Fizjologia człowieka w zarysie, PZWL, W-wa, 1997

Kopcewicz J., Lewak S. (red) – Fizjologia roślin, PWN, 2019

Kozłowska M. (red) – Fizjologia Roślin, PWN

Taiz L, Zeiger E. – Plant Physiology, 1991 (lub wydania późniejsze)

Zna odstawowe potrzeby życiowe roślin i zwierząt oraz procesy fizjologiczne prowadzące do ich realizacji. (K_W02)

Zna ogólne uwarunkowania środowiskowe życia oraz wpływ czynników środowiskowych na rozwój i funkcjonowanie organizmów żywych. (K_W01)

Zna powiązania pomiędzy strukturą i funkcją organów roślin/narządów zwierząt. (K_W02)

Zna różnorodność i podobieństwa procesów fizjologicznych utrzymujących homeostazę w organizmie roślin i zwierząt. (K_W02).

Potrafi zastosować podstawowe techniki i narzędzia badawcze biologii doświadczalnej oraz umie wyjaśnić zasady ich działania. (K_U01)

Potrafi analizować otrzymane wyniki i dyskutować je w oparciu o dostępną wiedzę. (K_U04, K_U06)

Potrafi pod nadzorem opiekuna naukowego zaprojektować i przeprowadzić prosty eksperyment z zastosowaniem poznanych metod weryfikujący hipotezy z fizjologii organizmu. (K_U04, K_U05)

Wykazuje umiejętność pracy w zespole i jest otwarty na nowe idee. (K_K04)

Rozpoznaje, na czym polega etyka badawcza oraz rzetelność w prowadzeniu badań i interpretacji uzyskanych wyników dla funkcjonowania społeczeństwa. (K_K05)

Krytycznie analizuje informacje pojawiające się w środkach masowego przekazu i w literaturze fachowej. (K_K06)

Rozumie podstawowe zasady bezpiecznego eksperymentu biologicznego i umie postępować w stanach zagrożenia. (K_K03)

Sprawdzian pisemny

Aby zaliczyć przedmiot student musi (i) uczęszczać na zajęcia (dopuszczone 2 nieobecności), (ii) zaliczyć na ocenę pozytywną sprawdzian pisemny

brak