Физико-химические процессы в тканях хвойных при низких температурах

• Автор: Миронов, Петр Викторович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 367 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Процессы образования льда в растениях
1.1 Низкотемпературное поведение воды в биологических объектах
1.1.1 Состояние и роль воды в клетках
1.1.2 Гетерогенная и гомогенная нуклеация льда в воде
и водных растворах
1.1.3 Фазовые переходы воды в растворах и модельных системах
1.1.4 Физико-химические изменения в модельных системах и клетках при кристаллизации воды
1.1.5 Физико-химические аспекты низкотемпературной устойчивости
1.2 Кристаллизация воды в тканях зимующих растений
1.2.1 Особенности внутриклеточного и внеклеточного льдообразования
1.2.2 Пути выживания растений при низких температурах
1.2.3 Особенности льдообразования в тканях зимующих
растений
1.3 Механизмы адаптации растений к низким температурам
1.3.Характеристика основных стадий адаптации растений к низким температурам
1.3.2 Роль белков древесных растений в устойчивости к низким температурам
1.3.3 Липиды древесных растений и их роль в устойчи-

вости к низким температурам
Глава 2 Экспериментальные методы
2.1 Подготовка образцов и методы анализа белков и липидов..
2.1.1 Подготовка образцов и препаратов модельных систем
2.1.2 Определение содержания белка в растворах и гомогенатах
2.1.3 Экстракция периферических и интегральных белков мембран
2.1.4 Гель-хроматография белков
2.1.5 Электрофоретическое исследование белков
2.1.6 Методы выделения и анализа липидов
2.1.7 Определение группового состава фосфолипидов
2.1.8 Изучение жирнокислотного состава фосфолипидов.. 91 2.1.9. Препаративная тонкослойная хроматография
фосфолипидов
2.2 Термические и другие методы анализа
2.2.1. Дифференциальный термический анализ
2.2.2. Дифференциальная сканирующая микрокалори-мерия
2.2.3. Измерения электропроводности образцов
2.2.4. Эмульсионная методика переохлаждения воды и водных растворов
2.2.5. Изотермы десорбции воды при отрицательных температурах
2.2.6. Растровая электронная микроскопия
2.2.7. Математическая обработка экспериментальных данных
Г лава 3 Фазовые переходы воды в тканях хвойных древесных расте-

3.1 Кристаллизация воды в побегах и почках лиственницы
3.2 Особенности кристаллизации воды в побегах и почках других пород хвойных
3.3 Особенности кристаллизации воды при потере устойчивости... 151 Глава 4 Глубокое переохлаждение внутриклеточной воды в тканях
хвойных древесных растений
4.1 Кинетика гомогенной нуклеации льда в воде и водных растворах
4.2 Механизм антинуклеационной активности растворимых веществ
4.3 Гетерогенная кристаллизация воды в клетках
Глава 5 Влияние водорастворимых веществ цитоплазмы на состояние и поведение воды в клетках при низких температурах
5.1 Характеристики фазовых переходов воды в зимующих тканях хвойных древесных растений
5.2 Особенности низкотемпературной кристаллизации внутриклеточной воды
Глава 6 Механизмы обезвоживания клеток и тканей растений при
отрицательных температурах
6.1 Кинетика обезвоживания меристематических тканей при образовании льда вне клеток
6.2 Характеристика капиллярной системы клеточных стенок.. 239 Глава 7 Особенности состава и свойств белков и липидов живых
тканей почек хвойных
7.1 Особенности изменений состава и свойств белкового комплекса меристематических тканей почек хвойных
7.2 Особенности изменений состава и свойств липидов меристематических тканей почек хвойных

Еще одной важной стороной данного подхода является, вероятно, возможность выяснения физико-химических механизмов резкого снижения или повышения интенсивности метаболических процессов или же к перехода к другому режиму функционирования путем общего сдвига равновесия в клетке, в том числе за счет изменения характеристик гомеостаза в определенных пределах. Такой сдвиг может инициировать, например, переход клеток в состояние анабиоза и выхода из него [5], а также, по-видимому, в различные промежуточные состояния между жизнедеятельностью и анабиозом. В частности, изложенные выше представления, могут оказаться весьма полезными для понимания физико-химических механизмов низкотемпературной устойчивости зимующих древесных растений.
1.2 Кристаллизация воды в тканях зимующих растений
1.2.1 Особенности внутриклеточного и внеклеточного льдообразования
Современные представления об особенностях замерзания воды в растениях, о причинах их повреждений и гибели, а также о механизмах адаптации и устойчивости растений к низким температурам обобщены в ряде монографий и обзоров [118, 224-227, 254, 257, 258, 396]. Установлено, что в природных условиях в тканях растений могут иметь место два вида замерзания воды: внутриклеточное и внеклеточное. Краткая характеристика этих двух видов замерзания приведена в таблице 1 [139].
Особенности внутриклеточного замерзания микроскопическими методами изучали Г.А. Самыгин, Е. Асахина и др. [226, 24]. Внутриклеточная кристаллизация воды обычно происходит в результате гетерогенной нуклеации, т.е. при наличии в клетках центров гетерогенного образования ядер кристаллизации либо в результате "прорастания" кристаллов внеклеточного льда или льда из других клеток [24, 121, 226]. Центрами гетерогенной нуклеации мо-