Kriobiológia - a Nagy Szovjet Enciklopédia - Enciklopédia és Szótár
Kriobiológia (az cryo (Lásd. Cryo.). És a biológia)
szakasz biológiai vizsgálatok hatások élő rendszerek, az alacsony és nagyon alacsony hőmérsékleten (0 ° C és közel abszolút nulla (Lásd. Egy abszolút nulla)). A fő cél a K. - a tanulmány az élet hideg körülmények között, hogy tisztázzuk az oka a rezisztencia fagyasztás és hipotermia, tanulmányozza a káros hatásait fagyasztási hőmérsékletek és módon védi a sejteket és a szöveteket a fagyasztás során. K. problémák a nagy elméleti érték, azaz. K. társult a felderítése az élet alacsonyabb hőmérsékleten határok adaptációs mechanizmusokat in vivo egy hideg (cm. Fagyállóság, hideg ellenállás) tetszhalál szellemét és m. P. C. Gyakorlati szempontokat kapcsolatos tárolási módszerek és tárolása biológiai objektumok, hidegggel (lásd. Krioterápia), tenyésztés fagyálló növényfajták, tanulmány telelő kártevők a mezőgazdaság, az emberi tevékenység poláris körülmények között és a tér biológia.
Tudományos bázisok K. megfelelően a 19. század végén. Orosz tudós P. Bakhmet'ev, aki tanulmányozta a jelenséget a túlhűtéssei a rovarok és hibernáció denevérek. P. Becquerel (1904-1936), és az osztrák tudós G. Ram (1919-1924) létrehozta a képességét, a különböző szervezetek (mikroorganizmusok, gerinctelen - medveállatkák, kerekesféreg, fonálférgek), valamint a spórák és a magvak hordoznak mély hűtés a száraz állapotban (legfeljebb -269 és -271 ° C-on, azaz a. e. a hőmérséklethez közeli abszolút nulla). Később kimutatták, hogy egyes növények és állatok túlélni fagyos vízben azok tartalmaznak. Például, az ilyen erősen szervezett lények, mint hernyó lepkék néhány korábban keményített, t. E. alkalmazkodtak a hideghez, „újjáéledt” hosszas fagyasztás -78, -196 és -269 ° C-on, akkor is, ha a víz a testükben fordult a kristályos jég . Az egyik fő probléma K. - folyamatoknak kísérő hűtése élő rendszerek és a vezető visszafordíthatatlan károkat. Kárt okoz a hűtés és fagyasztás, sokat. Nagy jelentősége van a hűtés sebessége és a felmelegedés. A lassú hűtés első belépésétől jeges vízbe körülvevő sejt folyadék. Ez vezet a vízvesztés sejtroncsolási só közötti egyensúlyt az extracelluláris és intracelluláris folyadékban, koncentrációjának a növelésével a cellában levő elektrolithoz. Egyes sejtek elpusztulnak következtében. Annak érdekében, hogy az élő növényi sejtek és bizonyos szövetekben állatok igényel egy nagyon lassú hűtés, ahol nincs hirtelen változás az anyagok koncentrációjának a sejtben.
A nem-adaptált hideg különösen veszélyes kiszáradás sejtek, azaz, hogy az érintkezők a intracelluláris komponensek fordulnak elő, amelyek egymástól normál körülmények között ..; ahol néhány folytonossági előfordulnak intermolekuláris kötések és a kialakulását más, sejtmembrán károsodás, és így tovább. d. Hasonló jelenség léphet fel abban az esetben, a jégkristályok képződéséhez a sejten belül. Legutóbbi általában során képződött gyors hűtés (több mint 10 fok egy perc alatt). Lezárását követően a hűtési folyamat, hőmérséklet felett - 120 ° C, a kristálynövekedés kezdődik (átkristályosítás, átkristályosítással). Növelése méretük különösen jelentős, ha felmelegítés. Úgy véljük, hogy közben a felmelegedés és olvadás következik be jelentős károkat a sejtekben. Jellemzően, a jégkristályok képződéséhez a sejteken belül meghal; azonban néhány keményített rovarsejtek és malignus át intracelluláris kristályvíz.
A ultragyors hűtés közben olyan ütemben, több száz fokos 1 másodperc (ez a hűtés csak akkor lehetséges, az élő objektumok, amelynek mikroszkopikus mennyiségeinek) a víz legnagyobb része átalakul amorf jég, amelynek szerkezete alig különbözik víz szerkezete. Emiatt a sejtek nem sérültek, és túlélni, függetlenül azok eredetétől. De miután az ultra-gyors mélyfagyasztása sejtek életképesek maradnak csak nagyon gyors felmelegedés (3-10 másodperc), ahol ez lehetséges, hogy elkerülje átkristályosítással. A gyakorlatban ez a módszer megőrzésére sejtek szinte nem alkalmazható miatt képtelenek az ultragyors hűtés és melegítés a kisebb vagy nagyobb tárgyakat. Megőrzésére irányuló élő rendszerek alacsony hőmérsékleten alkalmazni védőanyagok - krioprotektív. Közülük a legismertebbek a glicerin, dimetil-szulfoxid, a cukrok, glikolok, amelyek képesek belépni a sejtbe, és néhány polimer vegyület (polivinil-pirrolidon, polietilén-oxid, és mások.) Anélkül, hogy behatolna bele. A krioprotektánsokat gyengíti kristályosítással hatást biztosít, megváltoztatja jellegét, blokkolásgátló és denaturáció makromolekulák integritásának fenntartására sejtmembránok. A krioprotektánsokat már széles körben használják a gyógyászatban és az állattenyésztésben hosszú tárolásra alacsony hőmérsékleten, a vér, szövetek, szervek, valamint háziállatok a sperma mesterséges megtermékenyítéshez használt.
Stabilitás sok szárazföldi szervezetekre alatti hőmérsékletnek 0 ° C-on nagyban változik az egész életciklus társított évszakban. Így a rovarok és a növények jelentősen megnövekedett ellenállás a hideg és a fagy az átmenet során, a nyugalmi állapotban (diapauza a rovarok és atkák) beállta előtt fagy. Elején egy pihenőidő hőmérsékleten enyhén meghaladja a 0 ° C-on jelentős kiigazítás metabolizmus és a fizikai és kémiai állapotának a sejtek, növeli az ellenállást (lásd. Megkeményedése növények). Felhalmozódnak zsírok, glikogén, cukrok, alakított safener változik állapotban a víz és a fehérje a sejtekben. Rovarok függően ökológia megszerezzék a képesség, hogy SuperCool néha erősen mínusz 40 ° C-on vagy ennél alacsonyabb. Néhány faj a rovarok és növények túlélni a telet fagyasztott állapotban. Tolerálják alacsony vagy akár nagyon alacsony hőmérsékleten, sok mikroorganizmusok (baktériumok, élesztők), mohák és zuzmók, és mások. Általában azok hideg ellenállás társul gyors kiszáradás, megnövekedett viszkozitása a citoplazmában, a jelenléte a héj, amely megakadályozza a behatolást a kristályok a sejtben, és mások. Életfunkciók organizmusok (kivéve a melegvérű állatok) végződik általában hőmérséklet valamivel 0 ° C alatti, de néhány metabolikus folyamatok hőmérsékleteken tud végbemenni körülbelül -20 ° C-on (például a légzés, fotoszintézis) vagy még alacsonyabb. Ebben a tekintetben is érdekes ösvény biológia tengeri élőlények élnek a víz alatti jég Antarktisz.
K. szentelt speciális kérdések folyóiratokban; évente szervez nemzetközi szimpóziumok és Cryobiology konferencián.
Lit.: Rae L. megőrzése hideg élet, Lane. Franciaországgal. M. 1962 Smith O. biológiai hatásai fagyasztás és hipotermia sávban. az angol. M., 1963; És cella hőmérséklete, M.-L. 1964; Lozina-Lozinsky LK esszék kriobiológia, L. 1972 Sejtkárosodás és ellenállást fagyasztás szervezetekre, Sapporo, 1967 (. Proceedings of the International Conference on alacsony hőmérsékletű tudomány augusztus 14-19, 1966 Sapporo, Japán, v 2). Cryobiology, ed. N. T. Meryman, L.- N. Y. 1966; A fagyasztott sejt, L. 1970. Mazur P. Cryobiology. A befagyasztását biológiai rendszerek «Tudomány» 1970, v, 168, szám 3934, P. 939.
LK Lozina-Lozinsky.
Nagy Szovjet Enciklopédia. - M. szovjet Encyclopedia 1969-1978