抗凍蛋白存在於哪些生物

1. 南極海魚為什麼抗凍

美國科學家破解魚不怕冷的緣由

據英國《新科學家》周刊報道，美國大學教授破解魚抗冰凍的原因。報道說：到現在為止，沒有人能說清楚抗凍蛋白質是怎樣幫助昆蟲、魚和植物在零度以下生存的。不過一套詳細的計算機模型為一種理論提供了有力的支持，這種理論就是：抗凍蛋白質通過依附在冰晶之上並迫使其改變形狀來阻止冰晶大量生成----就好像把石頭放在枕頭上，枕頭就變形了。

銀魚、南極鱈魚等多種生物都會製造抗凍蛋白質來幫助它們在冰水中生存。按理來說，它們體液中會形成冰晶，使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂，然而，抗凍蛋白質會依附於冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。

密歇根大學的倫納德·桑德爾和阿列克謝·特卡琴科已經證實了這一過程是怎樣發生的。當蛋白質依附在冰晶上時，冰就被迫在它們中間膨脹。計算機模型顯示，如果膨脹的冰團足夠大，冰就會吞掉蛋白質，而不是繼續生長。這就延緩了冰晶的膨脹。桑德爾說：「如果冰的生成過程比較緩慢，更多的蛋白質就會依附上來，而不是被吸收，這樣冰就沒有足夠的時間來『吃掉』它們。這一過程被破壞，冰就停止生成。」當冰停止生成後，四周的液體就會冷卻到冰點以下。一些動物在體液達到零下2攝氏度時仍然能夠生存。研究人員用不同形狀的蛋白質在這個模型中進行了測試，以推測在冰重新形成之前水能被冷卻到什麼程度。模型顯示，球形蛋白質是最有效的，因為它們沒有可以讓冰優先攻擊的地方，而棒狀的蛋白質就不行，因為冰可以很容易地在它們的兩端生成。

2. 魚在深海中根本不怕冷，這是為什麼

魚是靠自身的血液來調整體溫的，讓自身適應溫度的轉變。魚的體溫是伴隨水溫變來變去。當水很暖和時，金魚的身子也會變得很暖和;水轉冷的時候金魚的體溫也跟隨降低，大體上與水的溫度一致。魚對水溫的適應性頗強，因此不論是在冰點的寒冷氣候，亦或是在超過30℃的熱暑，都能茁壯地生存。並且在超低溫下，魚的生育功能更加高度發達;和平常一樣年保溫，倒反而會導致它不能下卵的狀況。

魚作為一種變溫動物，它們的正常體溫會伴隨水溫的更改而更改，變得和水溫一樣，由此來適應周圍的自然環境。

3. 可以在冰凍環境下熬過一整個冬天，為什麼魚類不怕冷

魚這種生物都會製造抗凍蛋白質來幫助它們在冰水中生存。按理來說，它們體液中會形成冰晶，使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂，然而，抗凍蛋白質會依附於冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。

4. 南極生物為什麼不怕冷

銀魚、南極鱈魚等多種生物都會製造抗凍蛋白質來幫助它們在冰水中生存。按理來說，它們體液中會形成冰晶，使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂，然而，抗凍蛋白質會依附於冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。
密歇根大學的倫納德·桑德爾和阿列克謝·特卡琴科已經證實了這一過程是怎樣發生的。當蛋白質依附在冰晶上時，冰就被迫在它們中間膨脹。計算機模型顯示，如果膨脹的冰團足夠大，冰就會吞掉蛋白質，而不是繼續生長。這就延緩了冰晶的膨脹。桑德爾說：「如果冰的生成過程比較緩慢，更多的蛋白質就會依附上來，而不是被吸收，這樣冰就沒有足夠的時間來『吃掉』它們。這一過程被破壞，冰就停止生成。」當冰停止生成後，四周的液體就會冷卻到冰點以下。一些動物在體液達到零下2攝氏度時仍然能夠生存。研究人員用不同形狀的蛋白質在這個模型中進行了測試，以推測在冰重新形成之前水能被冷卻到什麼程度。模型顯示，球形蛋白質是最有效的，因為它們沒有可以讓冰優先攻擊的地方，而棒狀的蛋白質就不行，因為冰可以很容易地在它們的兩端生成。
摘自[新華網]

5. 抗凍蛋白的工作原理是什麼

抗凍蛋白俗稱 AFP，一些極地魚類中發現。主要作用就是抗結晶。主要是體內水分的超低溫結晶。作用機理上目前公認或許就是吸附學說。此種蛋白質在結晶表面吸附，阻礙了結晶生長，造成了了非單一物質的結晶困難，應所周知，結晶就是同類小分子堆積，如果物質不夠純，就要更多的壓力去解決雜質的干擾堆積問題，所以AFP就是充當此類雜質，讓某些生物在極端條件下存活。目前關於蛋白質做的生物材料主要問題是，蛋白的活性。如果你依靠的事蛋白的重要生物活性而不是顏色或者物理屬性，首要考慮它的活性維持問題。所以利用AFP蛋白的抗凍能力首先是解決穩定性和機制的維持。相信還有很長一段路要走。
抗凍蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一類具有提高生物抗凍能力的蛋白質類化合物的總稱。
抗凍蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一類具有提高生物抗凍能力的蛋白質類化合物的總稱。
最初是從南極與北極地區的海洋魚類血清中發現一種能與冰晶相結合的特異性蛋白質，它能阻止體液內冰核的形成與生長，維持體液的非冰凍狀態。在這些地區生活的魚類全都具有合成這類蛋白的能力，以適應低溫的生活條件。研究最多的可能是生活在南極洋面的Perchlikenotothenioids的體內抗凍蛋白，發現這一蛋白基因與魚的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸鹼基序列相同或許說明這兩者有相近的進化關系。近年來相繼在昆蟲、植物(如冬黑麥、沙冬青、唐古特紅景天葉等)體內也發現有類似功能的抗凍蛋白。至今魚類的AFP基因的轉化植物已獲成功；與植物中類似AFP基因在微生物體內克隆也獲得成功。推測植物抗凍分子生物學和培植農業上抗凍新品種的前景必定是光明的。
現已發現五種，包括抗凍糖蛋白、抗凍蛋白Ⅰ、抗凍蛋白Ⅱ、抗凍蛋白Ⅲ、抗凍蛋白Ⅳ。

6. 抗凍蛋白的簡介

抗凍蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一類具有提高生物抗凍能力的蛋白質類化合物的總稱。
最初是從南極與北極地區的海洋魚類血清中發現一種能與冰晶相結合的特異性蛋白質，它能阻止體液內冰核的形成與生長，維持體液的非冰凍狀態。在這些地區生活的魚類全都具有合成這類蛋白的能力，以適應低溫的生活條件。研究最多的可能是生活在南極洋面的Perchlike notothenioids的體內抗凍蛋白，發現這一蛋白基因與魚的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸鹼基序列相同或許說明這兩者有相近的進化關系。現在相繼在昆蟲、植物(如冬黑麥、沙冬青、唐古特紅景天葉等)體內也發現有類似功能的抗凍蛋白。魚類的AFP基因的轉化植物已獲成功；與植物中類似AFP基因在微生物體內克隆也獲得成功。推測植物抗凍分子生物學和培植農業上抗凍新品種的前景必定是光明的。
現已發現五種，包括抗凍糖蛋白、抗凍蛋白Ⅰ、抗凍蛋白Ⅱ、抗凍蛋白Ⅲ、抗凍蛋白Ⅳ。

7. 抗凍蛋白質的靈感來自於哪裡

南極，氣候異常寒冷。南極海由於海水中鹽分濃度較高，在低於0℃的溫度下仍不結冰，但水溫較低，有的水域溫度低於-2℃。在這樣的低溫下，魚怎麼能生存?但是，生物學家在南極冰層下面的海水中，發現了鱈魚。鱈魚頭大尾小，身長不足1米，闊嘴厚唇，怪眼圓睜，相貌十分醜陋。

鱈魚為什麼能在南極海的低溫環境中自由自在地生活呢?經過多方面的研究，科學家終於揭開了這個謎。原來，在南極鱈魚的血液中，有一種不尋常的「抗凍蛋白質」，能夠降低鱈魚血液的冰點。如果將抗凍蛋白質從血液中分離出去，那麼鱈魚的血液在-1℃就會凍結；相反，將抗凍蛋白質加入血液中，血液在-2.1℃才會凍結。

在南極海中，還生活著一種小蝸牛，它會分泌一種抗凍的粘液組成小囊，小囊包住身體，便不怕凍。

科學家從這里受到啟示，正在模擬鱈魚等生物抗凍的機理，用人工方法合成、生產抗凍蛋白質，用來貯藏鮮肉、奶食品。科學家還模擬蝸牛，研製一種新型的「抗凍保鮮」技術，使捕來的活魚體液不至於凍結。這樣，即使魚體表面冰凍，運到魚市場後一解凍，人們仍能吃到新鮮的魚。

8. 河面結了冰，魚為什麼不凍死

01 魚是冷血動物，只要血液不結冰就不會死的。雖然河面上結了冰，但河的下面還是液態水，液態水密度最大的溫度是4攝氏度，所以魚兒可以照樣游來游去，不會被凍死。

冬天河面上結了一層厚厚的冰，這層冰就像是給河面上蓋了一層厚厚的棉被一樣，不管外面天氣多冷，冰下面的河水都可以保持在4°C左右，所以我們魚兒可以照樣游來游去，不會被凍死，只是沒有夏天那麼活潑而已。

到現在為止，沒有人能說清楚抗凍蛋白質是怎樣幫助昆蟲、魚和植物在零度以下生存的。

銀魚、南極鱈魚等多種生物都會製造抗凍蛋白質來幫助它們在冰水中生存。按理來說，它們體液中會形成冰晶，使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂，然而，抗凍蛋白質會依附於冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。 密歇根大學的倫納德·桑德爾和阿列克謝·特卡琴科已經證實了這一過程是怎樣發生的。當蛋白質依附在冰晶上時，冰就被迫在它們中間膨脹。計算機模型顯示，如果膨脹的冰團足夠大，冰就會吞掉蛋白質，而不是繼續生長。這就延緩了冰晶的膨脹。

桑德爾說：“如果冰的生成過程比較緩慢，更多的蛋白質就會依附上來，而不是被吸收，這樣冰就沒有足夠的時間來‘吃掉’它們。這一過程被破壞，冰就停止生成。”當冰停止生成後，四周的液體就會冷卻到冰點以下。一些動物在體液達到零下2攝氏度時仍然能夠生存。

研究人員用不同形狀的蛋白質在這個模型中進行了測試，以推測在冰重新形成之前水能被冷卻到什麼程度。模型顯示，球形蛋白質是最有效的，因為它們沒有可以讓冰優先攻擊的地方，而棒狀的蛋白質就不行，因為冰可以很容易地在它們的兩端生成。

9. 為什麼北極的鱈魚凍不死

有一種生活在靠近北極的海域、能在冰水中暢游的魚類，它叫做北極鱈魚。它的頭、背和身體側面為灰褐色，腹部為灰白色。不同種類的鱈魚，體長相差很大，北極鱈體長約為30厘米。而有一種生活在大西洋的鱈魚體長可達2米。

大部分魚類在0℃的水中就已經被凍成「冰棍」了，但北極鱈魚卻能常年生活在0℃以下的冰水中，這是為什麼呢？

原因有兩個。一是，北極鱈魚的血液中存在一種抗凍蛋白。這種特殊的蛋白有防止細胞凍住的作用。科學家做過一個實驗，將抗凍蛋白和冰放到一起，有抗凍蛋白的地方冰就不會生長，也就是說，抗凍蛋白可以阻止新的冰層形成、防止結冰。因此這種抗凍蛋白在鱈魚的血液中可以防止血液結冰，從而保護了鱈魚體內的細胞，使鱈魚能在冰水中生存。

我們都知道，魚類是冷血動物，也就是說魚類的體溫隨環境溫度的變化而變化。北極鱈魚也不例外，它為了適應極寒的生活環境衍生出了身體的適應機制。

北極鱈魚的皮下有厚厚的脂肪，可以抵禦寒冷的冰水。同時，它新陳代謝的速度很慢。因此，它能夠在極寒環境中生存。

你知道嗎，鱈魚是一種比較兇猛的食肉魚類，通常吃小型鱈魚、蟹類、蚌類等。它們在自然界中沒有天敵。但是，一些種類的鱈魚（大西洋鱈）已被列入易危物種，這是為什麼呢？

因為我們人類。人類是鱈魚唯一的天敵。人類的過度捕撈和全球海洋溫度升高，使鱈魚的數量劇減。

10. 抗凍蛋白的生理學功能

不凍蛋白質（抗凍蛋白）（Antifreeze proteins ，AFPs）或叫冰結構蛋白（ice structuring proteins ，ISPs)是指一類由某些脊椎動物、植物、真菌和細菌產生的多肽。這些多肽能保證這些物種在零下溫度環境下生存。AFP結合到小的冰晶上，阻止冰的結晶化和晶體的生長，不然，將會對那些生命物種是致命的。越來越多的證據表明，AFP與哺乳動物細胞膜相互作用保護細胞膜不會被凍壞。關於不凍蛋白的研究提示ATF參與生物體對冷氣候的適應過程。

非依數性
不像廣泛使用的汽車抗凍劑，乙二醇，AFP對冰點的降低不和濃度成正比。它們不是按照依數性規律起作用。這樣，就能使它們在相當於其他溶解的溶質的1/300到1/500的濃度，而起到防凍劑的作用。這將使它們對滲透壓的影響降至最小。AFP得到這種非凡的能力歸因於它們在特定的冰晶表面上的結合能力。.

熱滯後現象
AFP所產生的熔點和冰點間的差值叫做熱滯後。在固態的冰和液態的水之間的界面上加入AFP阻止冰晶生長的熱力學的有利條件。從動力學角度講，AFP覆蓋住水進入冰的表面。

熱滯後在實驗室里很容易用納升滲透壓計（nanolitre osmometer）測量。不同的生物體具有不同的熱滯後值。最大的熱滯後值是魚的APF的熱滯後值，接近-1.5°C (2.7°F)。然而，昆蟲的不凍蛋白是任何已知的魚類的不凍蛋白活性的10-30倍。這可能是由於昆蟲在地面上遇到的低溫要比魚在凍水中遇到的–1°C or –2°C還要低。在嚴冬月份里，雲杉實心蟲可以戰–30°C低溫，而不會被凍僵。 阿拉斯加的甲殼蟲Upis ceramboides可以在–60°C的低溫下存活，但它使用的抗凍分子不是由蛋白質組成的。

冷凍的速率可以影響AFP的熱滯後值。迅速的冷卻可以顯著地降低非平衡態冰點，並且，因而降低熱滯後值。這意味著如果溫度驟然下降，生物體可能無法適應它們所處的零下環境。

耐凍和防凍
含AFP的物種可以分為一下幾類：

防凍，或叫，避凍類（'Freeze avoidant ）:這些物種能保護它們的體液，防止凍到一起。一般說來，在極冷的溫度下AFP功能會受損，導致冰晶的迅速增長，以至生物體死亡。

耐凍類（Freeze tolerant）：這些物種在體液凍結時，仍能生存。一些耐凍物種被認為是用AFP作為低溫保護劑（cry