Упрощенная HTML-версия
связей выше, чем энергия водородных связей в структуре самой молекулы,
происходит разрыв не дисульфидных, а водородных связей, что вызывает
развертывание макромолекул белка, т.е. их денатурацию.
В результате вымораживания воды обезвоживание клетки может достигнуть
такой степени, что различные протоплазматические структуры приходят в
соприкосновение. При этом возможен перенос ряда активных структурных
компонентов с одной поверхности на другую. Например, соприкосновение
сложных мембран митохондрий, на которых расположены ферменты в строго
установленной последовательности, может нарушить энергетические процессы и
привести к гибели клетки.
Наконец, еще одним фактором повреждающего действия является повышение
концентрации минеральных солей (электролитов) в незамерзшей клеточной
жидкости при обезвоживании в процессе кристаллообразования. Под действием
образующихся концентрированных солевых растворов происходит денатурация
белков, причем развитие ее зависит не только от концентрации солей, но и от
величины рН среды. К повышению концентрации солей особенно чувствительны
липопротеиды, из которых в основном состоят мембраны клеток.
Поскольку с повышением концентрации солевых растворов возрастает
осмотическое давление, весь комплекс рассмотренных явлений, развивающихся
при замораживании, получил название "осмотический шок".
Установлено, что многие органические вещества и некоторые биологические
объекты лучше сохраняются при быстром и сверхбыстром замораживании.
Например, диски концентрированного желатинового геля, быстро замороженные
в жидком воздухе, не изменяются в результате кристаллообразования, а также под
действием повреждающих факторов. Яичный желток утрачивает биологическую
активность после замораживания до -6°С, но не повреждается при
замораживании в жидком азоте и быстром оттаивании в теплой ртути.
В ряде случаев активность ферментов сохраняется в значительной степени при
быстром и сверхбыстром замораживании. При быстром охлаждении остается
меньше времени для воздействия солевых растворов на структуру белков молекул
живых клеток. Микроскопические исследования биологических объектов показали
также, что их структура сохраняется тем лучше, чем быстрее происходит
замораживание.
Сохранение жизнеспособности биологических объектов при их сверхбыстром
замораживании обусловлено витрификацией (стеклованием) воды в
протоплазме клеток и последующей девитрификацией (расстеклованием) при
быстром отеплении. В ходе этих процессов не происходит перегруппировка
молекул воды, что способствует сохранению тонкой структуры протоплазмы
клеток.
Витрификация представляет собой глубокое переохлаждение жидкости, при
котором в ней отсутствует кристаллическая решетка.
Исследования биологических объектов показали, однако, что даже при
охлаждении с максимальной скоростью эти объекты всегда содержат наряду с
14