| 研究概要 |
本研究は,生物体の凍結の機序を,マクロな伝熱過程,細胞レベルでのミクロ挙動,さらには分子レベルでの水の結合状態などの階層的な視点のもとで明らかにするとともに,それらに与えられた系統的な記述を連結することにより,新しい輸送現象論を確立することを目的とする.
本年度がその基礎として,本研究は,プロトプラストの凍結・解凍実験とinvitroな浸透圧実験とにより細胞内外で生ずるミクロ挙動と障害を明らかにすると共に,溶液効果による障害と細胞内氷晶による障害を考慮した生残率の推定法を提示し,冷却操作と生存状態の連関について追求した以下に得られた結果を示す.
(1)凍結実験により,i)細胞幕の破壊,ii)吸水不良の障害,(iii)その他の要因による細胞の死滅,が主な障害として確認された,また,細胞内氷晶がi)の損傷に繋がることが確認された.
(2)浸透圧実験で上記i)〜iii)とほぼ同様な形態の障害が認められた.このことから、これらの障害が溶液効果による細胞の脱水・収縮あるいは浸透圧ストレスなどに起因するものであることが定性的に裏付けられた.また、生残率を測定した結果、高張溶液に浸漬する時間が長く、また溶液濃度が高いほど細胞の生残率は低下し、損傷を受けやすくなることがわかった.
(3)凍結過程における細胞の脱水量と浸透圧実験における生残率・細胞体積曲線から求めた生残率と、細胞内凍結を起こした細胞は全て死滅するものと仮定した生残率とを掛け合わせることにより,溶液効果による障害と細胞内氷晶による障害を考慮した生残率を求めた.生残率の推定結果は実験結果と比較的良く一致しており,本推定法の妥当性が概ね裏付けられた.これより至適冷却速度の存在が確認された.
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