细胞悬浮液(如红血球、白血球、精子、细菌等悬浮于蒸馏水、血浆或其他悬浮介质中),在高零下温度缓慢结冰时,悬浮液中大量的冰生长,将细胞挤在两冰柱之间的狭窄管道中,管道内的悬浮介质因水析出结冰而溶质浓缩,细胞内的水通过细胞膜渗透出细胞,又造成细胞内溶质的浓缩。与此同时,胞外冰的生长,还将迫使细胞物质体积缩小、变形。但此时细胞内不结冰。当在低温下快速结冰时,则细胞内将形成胞内冰。冰的大小、形状和分布与冷却速度、保护剂的存在与否、保护剂的性质以及细胞内水的含量有关,一般说来,冷却速度越快、温度越低,细胞内形成的冰越多。悬浮液中添加非渗透性保护剂,可以使快速结冰时细胞内形成的冰数目减少。
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