Клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов.

Клетки эмбриональных (неспециализированных) тканей животных и растений в общем плане строения очень сходны. Именно это обстоятельство в свое время явилось причиной для появления и развития клеточной теории. Морфологические различия проявляются уже в дифференцированных клетках специализированных тканей растений и животных. Особенности строения растительной клетки, как и растения в целом, связаны с образом жизни и способом питания. Большинство растений ведет относительно неподвижный (прикрепленный) образ жизни. Специфика питания растений состоит в том, что вода и питательные вещества: органические и неорганические, находятся вокруг в рассеянном виде и растению приходится их поглощать путем диффузии. Кроме того, зеленые растения на свету осуществляют автотрофный способ питания. Благодаря этому, эволюционно сложились некоторые специфические особенности строения и роста растительных клеток. К ним относятся:

• прочная полисахаридная клеточная стенка, окружающая клетку и составляющая жесткий каркас;
• пластидная система, возникшая в связи с автотрофным типом питания;
• вакуолярная система, которая в зрелых клетках обычно представлена крупной центральной вакуолью, занимающей до 95% объема клетки и играющей важную роль в поддержании тургорного давления;
• особый тип роста клеток путем растяжения (за счет увеличения объема вакуоли);
• тотипотентность, то есть возможность регенерации полного растения из дифференцированной растительной клетки;
• есть еще одна деталь, отличающая растительные клетки от клеток животных: у растений при делении клеток не выражены центриоли.

Строение  клетки в самом общем виде известно вам еще из курса общей биологии и при подготовке к вступительным  экзаменам вы достаточно хорошо штудировали эту тему. Эта тема в разных аспектах рассматривается и в соответствующих университетских курсах (например, зоология беспозвоночных, низшие растения). Кроме того, более детальное знакомство с клеткой на высоком уровне предстоит в курсе «цитология». Нам же важно акцентировать внимание на специфических особенностях строения растительной клетки, причем преимущественно клетки высшего растения.

При самом  поверхностном рассмотрении структуры  типичной растительной клетки в ее составе обнаруживаются три основных компонента: 
 

1. клеточная стенка,
2. вакуоль, занимающая в зрелых клетках центральное положение и заполняющая практически весь их объем и
3. протопласт, оттесняемый вакуолью к периферии в виде постенного слоя.
4. Именно эти компоненты обнаруживаются на малом увеличении светового микроскопа. Причем клеточная оболочка и вакуоль являются продуктами жизнедеятельности протопласта.

Живое тело клетки ? протопласт состоит из органоидов, погруженных в гиалоплазму. К  организмам клетки относятся: ядро, пластиды, митохондрии, диктиосомы, эндоплазматический ретикулум, микротельца и др. Гиалоплазма с органеллами за вычетом ядра составляет цитоплазму клетки.

Для выражения  размеров субклеточных структур используются определенные меры длины: микрометр  и нанометр.

Микрометр в системе единиц измерения СИ величина, равная 10-6 м. Говоря другими словами, микрометр (аббревиатура мкм) составляет 1/1000000 долю метра и 1/1000 долю миллиметра. 1 мкм = 10-6 м. Старое название этой меры микрон.

Нанометр  в той же системе представляет миллионную долю миллиметра 1 нм = 10-9 м и тысячную долю микрометра.

Размеры и  форма растительных клеток варьируются  в широком диапазоне. В типичном случае размеры клеток высшего растения колеблются в пределах 10 – 300 мкм. Правда, встречаются клетки – гиганты, например, клетки сочной мякоти плодов цитрусовых составляют в поперечнике несколько миллиметров или чрезвычайно длинные лубяные волокна у крапивы достигают 80 мм длины при микроскопической толщине.

По форме  различают изодиаметрические клетки, у которых линейные размеры во всех направлениях равны или отличаются незначительно (то есть длина, ширина и высота этих клеток сопоставимы). Такие клетки называют паренхимными (паренхима).

Сильно вытянутые  клетки, у которых длина во много  раз (иногда в сотни и тысячи) превышает высоту и ширину, называют прозенхимными (прозенхима). 
 
 
 
 
 
 
 

Регулярные  тепловые режимы

Для того чтобы ввести понятие регулярного теплового режима, рассмотрим процесс охлаждения (нагрева) в среде с постоянной температурой произвольного по форме однородного и изотропного тела, начальное распределение температур в котором в начальный момент времени τ = 0 задано известной функцией координат f(x, y, z,0)=T₀. В целях упрощения записи будем, не уменьшая общности, считать температуру окружающей среды T_f = const. Уравнение теплопроводности в безразмерных переменных записывается как:

 ^[1], где

•  — безразмерная температура
• T = текущая температура тела
• T_f = температура среды
• T₀ = начальная температура тела
• Fo = Число Фурье

Решением данного  уравнения при изложенных выше условиях является ряд вида:

,

где   (где Bi — число Био), а A_n зависит от начальных условий. Рассматривая поведение данного ряда с течением времени (то есть с ростом Fo), приходим к выводу, что члены m₁,m₂...m_n убывают во времени, причем с неодинаковой скоростью. Члены высших порядков убывают быстрее и через некоторое время становятся пренебрежимо малы. Поэтому температура в любой точке тела задолго до достижения им температуры окружающей среды будет определяться, по существу, первым членом ряда, то есть следовать простому экспоненциальному закону:

Θ = A₁ϕexp( − m₁Fo).

Момент, когда  изменение температуры всех точек  тела можно считать следующим  этому простому закону, называют началом регулярного, то есть упорядоченного режима. В зависимости от характера изменения температуры окружающей среды T_f во времени различают регулярные режимы трёх родов.

Регулярный режим первого рода

Рассмотренное выше условие T_f=const определяет регулярный режим первого рода. Признак регуляризации режима 1-го рода состоит в том, что изменение температуры в каждой точке системы происходит по экспоненте, одинаковой для всех точек: 

T − T_f = C₁νexp( − mτ), C₁ = const, ν = ν(x,y,z),

где m — темп нагрева, который для малых чисел Био (Bi<<1) определяется как:

, где

• F — площадь поверхности тела
• α — коэффициент теплоотдачи
• ρ — плотность тела
• c — теплоёмкость тела.

Для произвольных Bi вводится коэффициент неравномерности  температурного поля ψ, который можно  определить как отношение средней  по поверхности безразмерной температуры  к средней безразмерной температуре  по объёму. В предельном случае, когда число Био стремится к бесконечности, ψ=0 Тогда выражение для темпа нагрева принимает вид:

.^[2]

Регулярный режим второго рода

Регулярный режим  третьего рода реализуется в случае гармонических колебаний температуры  среды около некоей средней температуры.

T_f = T_f0 + Acos(ωτ)

Xарактерно, что  температура любой точки тела  колеблется около своего среднего значения с тем же периодом, что и температура окружающей среды, то есть с периодом, одинаковым для всех точек тела:

T = Psin(ωτ) + Qcos(ωτ) = T₀ + Bcos(ωτ − ϕ)

где φ, T₀, P, Q, B — функции координат. (Очевидно, эти колебания происходят с иной амплитудой, а также могут быть смещены по фазе по сравнению с колебаниями температуры окружающей среды.)

Размораживание в жидкостях

       Размораживание  в жидкости выполняют, погружая продукт  в жидкость или орошая его жидкостью при прямом или не прямом контакте. Предлагаемый способ выгодно отличается от размораживания воздухом. Теплоемкость примерно в 4 раза больше теплоемкости воздуха, коэффициент теплоотдачи от воды продукту в 20-30 раз больше, чем от воздуха. С точки зрения ускорения процесса размораживания мяса – жидкость является наиболее подходящей теплопередающей средой. Очень важна микробиологическая чистота жидкости, что достигается соответствующей обработкой ее в потоке при круговой циркуляции или путем постоянного обновления.

       Для наилучшего теплового эффекта размораживания продукта методом орошения важна  равномерность орошения при умеренной  подаче жидкости. При погружении – жидкость должна перемешиваться, для равномерного подвода теплоты. Перегревание поверхностных слоев более вредно, чем при размораживании воздухом, т.к. происходит впитывание жидкости и диффундирование растворенных веществ.

       Практика показывает что в мясной промышленности этот способ не получил применения из-за противоречивых мнений о качестве размороженного мяса.

       При размораживании в рассолах достигается  наиболее эффективный теплообмен.

Наиболее  распространенным способом дефростации рыбы является размораживание в жидкой среде, где процесс протекает значительно быстрее, чем в воздухе.  Температуру воды поддерживают нагреванием до 15-20 °С, при этом продолжительность разделения брикетов рыбы на тушки достигает 2-3  часов.  Использование солевых растворов или непосредственно морской воды значительно снижает затраты на нагрев жидкости,  но процесс еще более затягивается.  Требуется развитая сеть очистительных сооружений и

устройств регулирования температуры воды.

         Более эффективным способом размораживания рыбы в воде является применение упругих колебаний (20Гц-20000Гц).  Вибрации в жидкости создаются эксцентриковыми,  дисковыми и другими вибраторами, аэровибрацией. Во ВНИХИ применили эксцентриковый вибратор с частотой 112  Гц.  Время размораживания блока рыбы сократилось в 2,7  раза при температуре воды +15°С и составило 67 минут [5].

       Применение  звуковых волн (1500Гц) мощностью 60Вт уменьшило  время размораживания на 71%.  В префектуре Канагава (Япония)  разработан дефростер размером 1000  × 900  мм на 200  кг рыбы в блоках (по 12,7  кг каждый), в котором осуществляется "мягкое" размораживание ультразвуком за 30  минут.  Способ размораживания токами высокой частоты отличается тем, что процесс проходит в воздушной среде. Тепло к продукту подводится не от воздуха или жидкости, а генерируется в самой рыбе. Блок прогревается по всему объему.  Но применение стандартного генератора СВЧ с частотой 2450  МГц неэффективно,  так как уже на глубине 15-20  мм мощность выделяемой энергии падает в 2 раза. Для блоков, которые имеют толщину до 90мм, требуются генераторы с частотой 915 МГц, позволяющие эффективно оттаивать рыбу на глубине до 50мм. Однако низкий КПД генераторов СВЧ и другие конструкторские недоработки не позволяют применять их в промышленном масштабе.