Biochemiczne i molekularne podstawy odporności roślin na stres

Fizjologia roślin i podstawy biochemii, chemii układów oksydoredukcyjnych, genetyki i fizjologii roślin

przedmiot fakultatywny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (30 godz.):

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 30 godz.

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (32,5 godz.):

- przygotowanie do ćwiczeń - 15 godz.

- przygotowanie do kolokwiów - 17,5 godz.

Łącznie: 62,5 godz. (2,5 ECTS)

K_W11. Student definiuje pojęcia: wolne rodniki, reaktywne formy tlenu, stres oksydacyjny, enzymy antyoksydacyjne, endogenne antyoksydanty pochodzenia roślinnego i zwierzęcego

K_W09. Student wymienia czynniki endo- i egzogenne wywołujące stres oksydacyjny

K_W04. Student opisuje i wyjaśnia mechanizmy przeciwdziałające skutkom stresu oksydacyjnego

K_W08. Student jest świadomy występowania stresu oksydacyjnego w warunkach fizjologicznych oraz wpływu środowiska na funkcjonowanie organizmów żywych

K_W01. Student definiuje uszkodzenia spowodowane wolnymi rodnikami: peroksydację lipidów i białek.

K_W05. Student tłumaczy związki miedzy środowiskiem a fizjologią roślin

K_U07. Student wykorzystuje wiedzę z biologii komórki, biochemii, fizjologii i analizuje procesy związane ze stresem oksydacyjnym

K_U01. Student potrafi oznaczyć aktywność enzymów antyoksydacyjnych i endogennych antyoksydantów za pomocą metod spetrofotometrycznych

K_U11. Student samodzielnie potrafi oznaczyć stopień uszkodzenia lipidów i białek spowodowanymi wolnymi rodnikami

K_U05. Student prezentuje najnowsze wyniki badań na podstawie anglojęzycznej literatury z dziedziny stresu oksydacyjnego

K_U08. Student potrafi zinterpretować wyniki otrzymane w toku doświadczeń

K_K07. Student racjonalnie podchodzi do informacji uzyskanych ze źródeł popularnonaukowych

K_K10. Student pogłębia wiedzę z zakresu dotyczącego wpływu wolnych rodników na organizmy zwierzęce i człowieka

K_K03. Student jest zdolny do pracy zespołowej

K_K11. Student jest chętny do popularyzacji wiedzy z zakresu działania RFT i obrony antyoksydacyjnej

Samodzielna praca doświadczalna pod kierunkiem prowadzącego zajęcia. dyskusja, prezentacje programu Power Point, pokaz praktycznego wykonywania czynności podczas stosowania poszczególnych technik.

- opis
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji

W ramach przedmiotu przedstawiona jest wiedza o znaczeniu i rolach układów redoks w komórkach roślin. Omówiona jest rola reaktywnych form tlenu (RFT), niskocząsteczkowych antyoksydantów oraz enzymów katalizujących reakcje z udziałem substancji należących do w/w kategorii w reakcja na czynniki stresu abiotycznego oraz w morfogenezie. Zasadniczym celem części laboratoryjnej zajęć jest opanowanie przez uczestników kursu technik badawczych służących do badania komórkowych układów redoks.

Zajęcia obejmują zagadnienia z zakresu biochemii i fizjologii aktywnych form tlenu i układów antyoksydacyjnych u roślin. W ramach cyklu wykładów scharakteryzowane jest pro- i antyoksydacyjne składniki komórek roślinnych oraz mechanizmy powstawania i detoksyfikacji aktywnych form tlenu u roślin. Przedstawione zostaje znaczenie aktywnych form tlenu w reakcjach na stres biotyczny i abiotyczny oraz funkcje sygnałowe tych substancji oraz ich rola jako regulatorów plastyczności ściany komórkowej i wzrostu komórek. Kolejne wykłady poświęcone są syntezie, metabolizmowi, transportowi i funkcjom antyoksydacyjnym kwasu askorbinowego w komórkach roślinnych. Omawiane są role kwasu askorbinowego w regulacji fotosyntezy, cyklu komórkowego i wzrostu komórek. Przedstawiona zostaje także charakterystyka glutationu jako sensora zmian środowiskowych i cząsteczki sygnałowej oraz regulacyjne role tioredoksyn i glutaredoksyn. Cykl wykładów zamyka omówienie zintegrowanego działania regulacyjnego systemów redoks: regulacji podziałów komórkowych w merystemie wierzchołkowym korzenia i morfologicznych adaptacji roślin do warunków stresu.

W części praktycznej, przeprowadzane są doświadczenia laboratoryjne mające na celu:

1. Oznaczanie poziomu formy zredukowanej i utlenionej kwasu askorbinowego w tkankach roślinnych.

2. Oznaczanie poziomu formy zredukowanej i utlenionej glutationu w tkankach roślinnych.

3. Pomiar poziomu nadtlenku wodoru (H2O2) w tkankach roślinnych.

4. Wyznaczanie tempa produkcji rodnika ponadtlenkowego (O2•−) przez korzenie siewek pomidora.

5. Histochemiczna lokalizacja nadtlenku wodoru (H2O2), rodnika ponadtlenkowego (O2•−) i kwasu askorbinowego w korzeniach siewek Arabidopsis thaliana.

6. Monitorowanie stanu redoks komórek roślinnych za pomocą mikroskopii konfokalnej z wykorzystaniem barwnika fluorescencyjnego dioctanu 2’, 7’ – dichlorofluoresceiny (H2DCFH - DA).

7. Oznaczanie aktywności izoenzymów peroksydazy askorbinianowej, dysmutazy ponadtlenkowej i katalazy w ekstraktach białkowych poddanych natywnej elektroforezie na żelach poliakrylamidowych.

Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. PWN 2004

wykonanie opracowań poszczególnych zadań laboratoryjnych, opracowanie odpowiedzi na pytania zawarte w sprawdzianie pisemnym podsumowującym cykl zajęć

nie przewiduje się