低温

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制冷技术是研究获得低温的方式及其机理和应用的科学技术,从广义上讲,凡是低于环境温度的都称为低温。  

低温应用

根据在不同的低温温度区域,获得低温的方法及研究对象,又可把制冷技术分为普冷技术和深冷技术。习惯上把普冷技术称为制冷技术,把深冷技术称为低温技术。普冷技术研究的范围是在普冷区,深冷技术研究的范围是在深冷区,它们是以温度120K 为分界线。从环境温度到120K (约 -153 度)称之为普冷区, 从120K 到绝对零度( -273.15 度)称之为深冷区。(20K到0K 也有称为超低温或低温区的)获得低温的方式又很多,但总体上可分为物理化学两种。  

低温在生物学上的应用

低温是影响植物生长、发育和地理分布的重要因素。大量研究发现低温诱导许多基因的表达,根据基因表达蛋白产物,可分为编码功能蛋白基因和调节蛋白基因两大类。

低温是影响植物生长、发育及其地理分布的重要环境限制因素之一。大多数热带和亚热带植物由于缺乏对低温的适应能力,当环境温度低于10℃时就会受到伤害,严重影响植物的正常生长、发育甚至造成死亡。分布于温带地区的植物,在温暖季节对冰冻的抗性相当弱。但是,随着季节的变化,气温的逐渐降低,植物对冰冻的抗性也逐渐增强。在非冻的低温环境生长一段时间后,植物增强了抗冻能力,从而能耐受随即发生的冰冻温度,这个适应过程称为低温驯化(cold acclimation)。根据植物的种类,达到最大抗冻性的低温驯化时间从数天至数周不等,不同种类植物可以耐受-10℃至-60℃以下的温度。因此,低温驯化是植物提高抗冻性的有效途径。  

低温用于动物

低温驯化是一个十分复杂的过程。世界各地的科研工作者围绕在低温驯化过程中植物发生生理生化分子水平的各种变化进行了大量的研究。最新的研究表明至少有300个低温反应基因参与了低温驯化进程。针对如此复杂的适应过程,低温驯化研究的一个基本目标是分离和鉴定对抗冻性提高起着关键作用的低温反应基因。随着突变分析和分子遗传学方法的大量应用,以拟南芥作为模式植物,已克隆了许多低温反应基因及低温调节的转录因子基因,明确了这些基因的抗冻功能及其涉及的多种低温调控的信号传导途径。根据低温反应基因的蛋白产物可分为两大类:一类是直接保护细胞免受胁迫伤害的功能蛋白;另一类是传递信号和调控基因表达的调节蛋白。

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