Введение к работе
Актуальность темы диссертации состоит е следующем:
создание предпосылок для развития фундаментальной теории физиологической устойчивости анабиотических систем и систем искусственного анабиоза;
развитие единых представлений о сухом и холодова/ анабиозе через состояние воды;
выявление закономерностей реакции микроводорослей на действие сушки и низкотемпературной консервации в голях оптимизации режимов консервирования и хранения.
Цель и задачи исследования. В настоящей работе предпринята попытка описания состояния клеточного анабиоза на физико-химическом уровне организация протоплазмы. За осіюі/ вязто положение, что состояние анабиоза предполагает обратимый переход золевой компоненты (тиксотропний гель) и органоидов в ксерогель.
При выполнении работы были поставлены следующие задачи:
-
Разработать физическую модель, адекватно описывающую связь состояний организмов с агрегатными свойствами протоплазм"т.
-
Экспериментально изучить состояния меза- и анабиоза про- н эукариотичсских водорослей.
-
Найти способ определения оптимального метода ког. нервации ' клеток по состоянию воды и структурной организации ксорогелей.
Для выполнения поставленных задач решались следующие вопроси.
- обоснование устойчивости анабиотических систем про- и эука-
риотических клеток с лривлечением теории гелес^разования и перко-
ляции;
ичучепе состояния воды неподготовленных, подготовленных к обезвоживанию клеток и модельных систем;
исследование устойчивости микроводорослей к сухой И НИЗК0ТЄМ-' ператлшой консервации как объектов, обладающих фотосинтетическим аппаратом.
Научная новизна работы. Б рамках теории гелеобр^зования (Plory, 1953; Tanoka979,I98I; Де Жен,І982) с использованием идей перколяции (Эфрос,1982) показано, что в процессе обезвоживания протоплазмы формируются различные по устойчивости и свойствам ге-леподобные или гелевые системы. Модельный подход и применение
комплекса методов при изучении состояния воді' в структурной орга-ниоащш ксерогелой позволили определить природу "белкового" тела (Бекор с соавт.,1981) подготовленных и неподготовленных к анабиозу систем. Выявлена связь ус.ойчивости клеток к обезвоживанию с типом ксерогеля. Предложен способ установления оптимального метода консєрвирові. лия клеток (суска, заморакивание) по состоянию воды в гидратной оболочке (уровень остаточной влажности состояния мезабиоза). В качестве модели исследования анабиоз использованы микроводоросли прс- и эукзриотической организации. Покьязно, что состояние фотосинтетического аппарата может служить критерием жизнеспособности организма и ориентігрсм при установлении состояния мезабиоза. Впервые дается физико-химическое определение состояний организаог и прогнозируется, эволюция анабиот,-ческих систем.
Практическое значение работа. Полученные ррзультага способствуют пониманию механизме клеточного анабиоза, ориентируют на изучение .физико-химических свойств протопж ,ш при обезвоживании и действии низких темпеї .тур, устанавливают связь состояния води с устойчивостью организма, позволяют объяснить ранее неясные явление при конезрвироваяни микроорганизмов. Выводы рзботи несбходн?.'-учитывзть при совершенствоЕзнип способов консервирования и хранения микроорганизмов и растительных тканей, ь разработках научно-обоснованных приемов консервации -дологической продукции.
Результаты работа могут найти практическое применение в лабораториях биофизического, экологического и физиологи эсь .го профилей, где изучаются процессы физико-химический организации протоплазми и устойчивость клеток и тканей к обезвогиваюш и действию низких температур.
. Материалы диссертации использовались в курсах лекций "Физика биополимеров", "Физиология ыикрооргагалмов", читаемых для студентов кафедры биофизики Красноярского государствегяого университета. Методическая разработка экспресс-метода определения гидратной воды посредством поглощения энергии СВЧ-поля входит в большой биофизический практикум.-Разработанный способ определения температурной устойчивости микроорганизмов защищен авторским свидетельством и рекомендован для микробиологической, пищевой промышленности, сельского хозяйства при решении вопросов, связанных с хранением сельскохозяйственной и другой продукции. Найденный режим консервирования и хранения хлореллы может быть применен в замкнутых систе-
мах жизнеобеспечения с целью восполнения жизнеспособной биотссы, а также в биотег-гологических дроцессах с участием водорослей.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференциях по анабиозу (Рига,1971,1984), на Всесоюзных совещаниях по управляемому биосинтезу и биофизике популяций (Красноярск, 1969,197а), на Всесоюзных рабочих совещаниях по воросу круговорота веществ в замкнутых системах на основе жизнедеятельности низших организмов (Киев,1972,1974,1976), на Всесоюзном симпозиуме "Клетка и абиотические фактори среды" (1с ганград,1974), на Всесоюзном совещании по управляемому биосинтезу водородных бактерий и других хемоавтотрофов (Красноярск,1976), на Всесоюзном симпозиуме "Магнитный резонанс в биологии и медицине" (Черноголовка,1977), на Международном симпозиуме."Рост микроорганизмов на (^-соединениях" (Пущине,IS'"'?), на Международном симпозиуме стран СЗВ "Биотехнология и биоинженерия" (Рига,1978), на I Всесоюзном, съезде биофизиков (Москва,1982), на Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" (Магадан,1983), на I Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы современной альгологии" (Черкассы,1987), на Всесоюзной школе "Биофизические и биотехнические аспекты гомеостаза на различных уровнях организации биосистем" (Красноярск,198"), на семинарах Института физики СО ЛН СССР (Красноярск,1986,1987), в Институте микробиологии ш.А.Кирханштеїіла АН Латв.ССР (Рига,1989),
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 40 работах в отечественных научных журналах ("Физиология растоний", "Биологические науки", "Известия СО АН СССР"), научных сборниках, препринтах ИФ СО АН СССР, в монографии "Вопросы биосинтеза" (У глава).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, секи глав, заключения, выводов, изложена на 320 страницах машинописного текста. Иллюстрирована 73 рисунками и 30 таблицами. Список цитируемой литературы (832 ссылки на работы отечественных и зарубежных авторов) и приложение (13 таблиц) занимает 103 страницы.