Влияние низких температур на клетки, ткани, организмы.

Воздействие низких температур оказывает на живые ткани серьезное влияние, в основном повреждающего характера. При определенных условиях охлаждение может служить для сохранения биологического объекта. Какой именно процесс будет преобладать зависит от многих факторов (особенности образца, степень и скорость остывания).

Основные повреждающие факторы

При быстрой заморозке возникает так называемый «температурный шок». Он развивается из-за того, что внутриклеточные химические реакции при остывании протекают с разной скоростью. В результате происходит накопление промежуточных продуктов обмена, зачастую достаточно токсичных.

Если заморозка происходит резко, биологический объект погибает, так как не успевает адаптироваться. При постепенном охлаждении, механизмы компенсации позволяют клетке и всему организму адаптироваться и выжить.

При достижении степени остывания, когда начинается образование льда, включаются другие повреждающие механизмы:

1. Обезвоживание и миграция влаги. При постепенном охлаждении лед образуется в первую очередь в межклеточной жидкости. Возникает осмотическая разница, для компенсации которой вода выделяется в межклеточное пространство.
2. Механические повреждения. Растущие ледяные кристаллы сдавливают клетки, их острые грани повреждают органические структуры (мембраны и органеллы).
3. Изменение концентрации электролитов. За счет выделения воды в ткани, внутриклеточная концентрация солей резко возрастает. Это может приводить к денатурации белков и распаду мембран различных органелл (ядра, митохондрий, комплекса Гольджи).

Изучение этих и многих других процессов на нано уровне позволяют микроскопы для отрицательных температур.

Сохраняющие факторы

В некоторых случаях биологические объекты (ткани и организм в целом) способны выдерживать достаточно глубокую заморозку. Это связано с воздействием сохраняющих процессов к которым относятся:

• Наличие криопротекторов. Это вещества, препятствующие кристаллизации воды при низких температурах. В результате межклеточная жидкость при охлаждении приобретает консистенцию геля и не способны нанести вред.
• Витрификация. Явление возникает при сверхбыстрой заморозке, в результате жидкость входит в состояние глубокого переохлаждения без образования крупных кристаллов льда, приобретает вид аморфной стекловидной массы.

Многие организмы устойчивые к влиянию замерзания способны погружаться в анабиоз. При этом процессы жизнедеятельности практически останавливаются. Но животное сохраняет жизнеспособность на протяжение длительного периода так как воздействие сохраняющих факторов компенсирует негативное влияние пониженной температуры.

Источник: https://nanoafm.ru/