Введение к работе
Астуальность темы. Биополимеры наряду с водой являются основными компонентами животных и растительных клеток. Изучение взаимодействия биополимеров с водой является важным научным направлением, имеющим широкий практический выход.
Это относится и к целлюлозе, входящей в структуру клеточных стенок растений. Она является самым распространенным высокомолекулярным соедиенением и незаменимым сырьем технического и бытового назначения.
Не менее актуально изучение состояния воды в растительной клетке, где она по-разному связывается с белками, крахмалом, является растворителем низкомолекулярных соединений, обеспечивает транспорт ионов и атмосферных газов, представляет собой среду для протекания биохимических реакций, поддерживает конформашпо всех функционирующих клеточных структур.
В этой связи особенно интересно изучение состояния воды б таких живых объектах с малой влажностью, какими являются семяна растений. Уникальность этого организма придает ему важнейшее значение в жизни человека. Семяна сохраняют на Земле видовое разнообразие растений, без них невозможно воспроизводство и размножение растений.
Живой объект, в котором постоянно происходит обмен между его веществом и веществом среды, требует для своего исследования особого метода, который обладал бы малым возмущающим действием, гарантировал бы сохршшость образца в процессе измерения, был бы чувствителен к тонким взаимодействиям и движениям на атомно-молекулярном уровне. К таким методам можно отнести метод импульсного ЯМР.
Работа направлена на дальнейшее развитие научного направления, разработанного на кафедре физики МарГТУ "ЯМР релаксация в фюико-химии водосодержащих целлюлозных систем".
Целью работы является исследование состояния воды в целлюлозе и изучение состояния воды в семянах сосны на различных этапах их жизнедеятельности.
Исходя из вышеизложенного в работе решались следующие задачи :
1. Определение содержания в целлюлозе жестко связанной воды;
-
Разработка метода определения термодинамических характеристик связанной воды;
-
Изучение состояния воды в воздушно-сухих семянах и набухающих семянах сосны по их спектрам ЯМР.
-
Изучение динамики водного режима семян сосны при прорастании в зависимости от :
температурных воздействий,
способа активации воды,
срока хранения семян,
способа извлечения семян из шишек.
Научная новизна работы. Впервые расчитано влагосодержание жесткс связанной воды, релаксирующей в короткой компоненте спада свободной индукции (ССИ) сигнала протонного ЯМР. Показана возможность определение термодинамических характеристик связанной воды с помощью ЯМІ релаксации в Фурье-спектре длинной компоненты ССИ ЯМР обнаруженс несколько фракций связанной воды в воздушно-сухих и набухающих семянах Установлена зависимость между характеристиками ЯМР-релаксации і процессами жизнедеятельности семян. Обнаружено влияние способа активацш воды на ее биологическую активность.
Практическая значимость работы. Разработанные методики определения состояния воды в биополимерах и вскрытые с их помощью закономерности поведения системы "биополимер - вода" могут быть рекомендованы для внедрения в практику НИИ и учебных институтов.
Результаты проведенных исследований по активации процессов прорастания с помощью переменных электрических полей могут быть рекомендованы для практического внедрения предприятиям лесного хозяйства.
Разработанные методы внедрены в пракику НИР МарГТУ.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на : Республиканской научно-практической конференции "Проблемы леса и охраны природы в республике Марий Эл" (Йошкар-Ола 1992); Всероссийском совещании "Физико-химические методы исследования структуры и динамики молекулярных систем" (Йошкар-Ола 1994); Всероссийском семинаре "Структура и динамика полимерных систем" (Йошкар-Ола 1995); Третьей Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Йошкар-Ола 1996); "Вавштовских чтениях" (Йошкар-Ола 1996, 1997), ежегодных конференциях по итогам НИР за 1970-1997 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пятнадцать работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 130 страницах машинопосного текста и включает в себя 8 таблиц, 40 рисунков. Список использованной литературы состоит из 120 наименований.