Думаете, клетки растений разрушает лёд? Нуууу, не совсем так)
Обычно первое, что отвечают люди, это - в клетках растения появляется лёд и его острые края разрывают клетки изнутри.
Но это правда только для резкой заморозки. Бросьте петрушку в морозилку и произойдёт такой сценарий.))
При плавном переходе от положительных к отрицательным температурам происходит слегка иначе.
Постепенное снижение температуры до отрицательных значений приводит к появлению льда в межклетниках так как там больше свободной воды, чем внутри клеток. 👆
В межклетниках растут ледяные кристаллики. Получается, свободной воды в межклетниках становится меньше. Из-за этого по законам физики (по градиенту концентрации) происходит оттягивание воды из клеток в межклетники, к растущему кусочку льда.
Растущий в межклетниках кристаллик льда постепенно может увеличиться до таких размеров, что механически начнёт давить на стенки клеток, деформируя их и мешая органоидам работать.
Получается, две основные проблемы при заморозках:
1. Обезвоживание
2. Механическое давление кристалликов льда на клетки
🌲Методы защиты растений:
Чтобы нежненько уйти в зимние холода, растения проходят через две стадии закаливания. Первая идёт до 0°C, вторая после.
Суть закаливания:
- откачать воду из клеток в межклеточное вещество, а лучше в корни
- связать эту воду специальными белками/сахарами
- сделать мембрану клеток пожиже за счёт увеличения доли ненасыщенных жиров
- подготовить все необходимые белки для дальнейшего сопротивления холоду
Расскажу подробнее о некоторых из методов сопротивления морозам
🤗 Обнимашки.
Да, господа, обнимашки нужны всем. И для этого важного дела растения синтезируют антифризные белки, которые связываются с растущими кристалликами льда, обволакивают их и не дают тем расти дальше. Также действуют молекулы гемицеллюлоз (ксиланы, арабиноксиланы), обволакивающие лёд в клеточных стенках.
✨Разобщение дыхательных цепей.
В норме растения, как и другие дышащие кислородом организмы, дышат чтобы получать заветные энергетические молекулы АТФ. Больше всего АТФ вырабатывается за счёт работы белковых электрон-транспортных цепей.
Но если эти цепи сломать, энергия не запасётся в связях АТФ, она выйдет в виде тепла.
За счёт специальной поломки дыхательных цепей растения некоторое время способны себя немного нагревать.
❤️Работа белков холодового шока - БХШ.
Это белки, чьё количество резко растёт при понижении температуры.
Среди них есть специалисты, способные расплетать белки, которых покорёжило от холода и сплетать их обратно в правильную форму. Также в группу этих белков входят белки-десатуразы, которые делают мембрану более жидкой, а также белки с антиоксидантной активностью.
🧐Итоги.
Чтобы пережить зиму, растениям необходимо бороться с:
1) обезвоживанием
2) ростом кристаллов льда
3) нарушением работы клеточных белков
И у морозоустойчивых растений все вышеперечисленные механизмы работают отлично в том случае, если снижение температуры было постепенным, примерно пару недель.
Неожиданные оттепели с последующими резкими заморозками очень опасны для растений из-за того, что отключить морозоустойчивые процессы можно быстро, а включать приходится долго.
P.S. Больше про биологию в моём тгк vasya-granat!
P.P.S. Эти шикарные фотографии я сделала, гуляя вдоль реки Уфа в минус 25 *-*