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細胞凍結について
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細胞を凍結保存するときにゆっくり冷却するのは、できるだけ「短時間で」凍結させるためです。 ゆっくり冷却すると速く凍るというのは、一見矛盾しているように聞こえますが本当です。水は通常０℃付近で凍りますが、ゆっくり冷却すると０℃以下になっても凍りません。これを過冷却状態といいます。 http://www.ngk.co.jp/site/no13/content1_2.htm 過冷却状態の水は非常に不安定で、一旦凍り始めると全体が瞬時に氷結します。このとき、無数の氷の微結晶が同時に生まれるため、個々の氷の結晶は大きく成長することができません。 一方、例えば液体窒素などで凍らせる場合、凍結アンプルの表面は瞬時に凍りますが、アンプル内部の液がすべて凍るまでには数秒～数十秒の時間がかかります。この間に、氷の結晶が成長してしまいます。 雪の結晶をみると分かるように、氷の結晶はするどくとがっていますから、大きな結晶ができると細胞を傷つけてしまいます。その結果細胞が死んでしまうのです。 すばやく解凍するのは、凍結保護剤として加えているＤＭＳＯなどが細胞に対して有害であるため、すぐに除かねばならないからです。また細胞の代謝機能を速やかに回復させて、凍結時に生じたダメージを修復させるという意味もあります。 No.1さんが回答されている体積膨張は、あまり大きな問題ではありません。細胞膜にはある程度の体積変化に対応できる柔軟性がありますし、通常凍結保存液には浸透圧を上げたものを用いるからです。
その他の回答 (2)
No.2です。すばやく解凍する理由の一つを書き忘れたので付け加えます。 -40℃以上の温度の氷は、一見凍ったまま変化していないように見えていても、微小なスケールで見ると、氷の結晶は常に溶解と再凍結を繰り返しています。ですから、凍結アンプルの温度を一旦上昇させると、せっかく作った氷の微結晶が融解して、大きな結晶に再構成されてしまうのです。 したがってこの再結晶化を防ぐためには、-40℃から氷が完全に溶ける0℃までの間の時間を、極力短くする必要があります。これがすばやく解凍する理由の一つなのです。
- naka_hiro
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細胞には必ず水分が含まれてます（当たり前ですが）、 水分は凍結すると体積が1/10増えます、そのため、 いっきに凍結させてしまうと細胞が破裂してしまいます 解凍は細胞の負担になるのでなるべくすばやく 解凍するのがいいそうです、
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お礼
とてもよくわかりました。ほんとうにありがとうございます。実験の励みになります！