抗冻蛋白存在于哪些生物

1. 南极海鱼为什么抗冻

美国科学家破解鱼不怕冷的缘由

据英国《新科学家》周刊报道，美国大学教授破解鱼抗冰冻的原因。报道说：到现在为止，没有人能说清楚抗冻蛋白质是怎样帮助昆虫、鱼和植物在零度以下生存的。不过一套详细的计算机模型为一种理论提供了有力的支持，这种理论就是：抗冻蛋白质通过依附在冰晶之上并迫使其改变形状来阻止冰晶大量生成----就好像把石头放在枕头上，枕头就变形了。

银鱼、南极鳕鱼等多种生物都会制造抗冻蛋白质来帮助它们在冰水中生存。按理来说，它们体液中会形成冰晶，使脆弱的细胞膜和细胞组织破裂，然而，抗冻蛋白质会依附于冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。

密歇根大学的伦纳德·桑德尔和阿列克谢·特卡琴科已经证实了这一过程是怎样发生的。当蛋白质依附在冰晶上时，冰就被迫在它们中间膨胀。计算机模型显示，如果膨胀的冰团足够大，冰就会吞掉蛋白质，而不是继续生长。这就延缓了冰晶的膨胀。桑德尔说：“如果冰的生成过程比较缓慢，更多的蛋白质就会依附上来，而不是被吸收，这样冰就没有足够的时间来‘吃掉’它们。这一过程被破坏，冰就停止生成。”当冰停止生成后，四周的液体就会冷却到冰点以下。一些动物在体液达到零下2摄氏度时仍然能够生存。研究人员用不同形状的蛋白质在这个模型中进行了测试，以推测在冰重新形成之前水能被冷却到什么程度。模型显示，球形蛋白质是最有效的，因为它们没有可以让冰优先攻击的地方，而棒状的蛋白质就不行，因为冰可以很容易地在它们的两端生成。

2. 鱼在深海中根本不怕冷，这是为什么

鱼是靠自身的血液来调整体温的，让自身适应温度的转变。鱼的体温是伴随水温变来变去。当水很暖和时，金鱼的身子也会变得很暖和;水转冷的时候金鱼的体温也跟随降低，大体上与水的温度一致。鱼对水温的适应性颇强，因此不论是在冰点的寒冷气候，亦或是在超过30℃的热暑，都能茁壮地生存。并且在超低温下，鱼的生育功能更加高度发达;和平常一样年保温，倒反而会导致它不能下卵的状况。

鱼作为一种变温动物，它们的正常体温会伴随水温的更改而更改，变得和水温一样，由此来适应周围的自然环境。

3. 可以在冰冻环境下熬过一整个冬天，为什么鱼类不怕冷

鱼这种生物都会制造抗冻蛋白质来帮助它们在冰水中生存。按理来说，它们体液中会形成冰晶，使脆弱的细胞膜和细胞组织破裂，然而，抗冻蛋白质会依附于冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。

4. 南极生物为什么不怕冷

银鱼、南极鳕鱼等多种生物都会制造抗冻蛋白质来帮助它们在冰水中生存。按理来说，它们体液中会形成冰晶，使脆弱的细胞膜和细胞组织破裂，然而，抗冻蛋白质会依附于冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。
密歇根大学的伦纳德·桑德尔和阿列克谢·特卡琴科已经证实了这一过程是怎样发生的。当蛋白质依附在冰晶上时，冰就被迫在它们中间膨胀。计算机模型显示，如果膨胀的冰团足够大，冰就会吞掉蛋白质，而不是继续生长。这就延缓了冰晶的膨胀。桑德尔说：“如果冰的生成过程比较缓慢，更多的蛋白质就会依附上来，而不是被吸收，这样冰就没有足够的时间来‘吃掉’它们。这一过程被破坏，冰就停止生成。”当冰停止生成后，四周的液体就会冷却到冰点以下。一些动物在体液达到零下2摄氏度时仍然能够生存。研究人员用不同形状的蛋白质在这个模型中进行了测试，以推测在冰重新形成之前水能被冷却到什么程度。模型显示，球形蛋白质是最有效的，因为它们没有可以让冰优先攻击的地方，而棒状的蛋白质就不行，因为冰可以很容易地在它们的两端生成。
摘自[新华网]

5. 抗冻蛋白的工作原理是什么

抗冻蛋白俗称 AFP，一些极地鱼类中发现。主要作用就是抗结晶。主要是体内水分的超低温结晶。作用机理上目前公认或许就是吸附学说。此种蛋白质在结晶表面吸附，阻碍了结晶生长，造成了了非单一物质的结晶困难，应所周知，结晶就是同类小分子堆积，如果物质不够纯，就要更多的压力去解决杂质的干扰堆积问题，所以AFP就是充当此类杂质，让某些生物在极端条件下存活。目前关于蛋白质做的生物材料主要问题是，蛋白的活性。如果你依靠的事蛋白的重要生物活性而不是颜色或者物理属性，首要考虑它的活性维持问题。所以利用AFP蛋白的抗冻能力首先是解决稳定性和机制的维持。相信还有很长一段路要走。
抗冻蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物的总称。
抗冻蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物的总称。
最初是从南极与北极地区的海洋鱼类血清中发现一种能与冰晶相结合的特异性蛋白质，它能阻止体液内冰核的形成与生长，维持体液的非冰冻状态。在这些地区生活的鱼类全都具有合成这类蛋白的能力，以适应低温的生活条件。研究最多的可能是生活在南极洋面的Perchlikenotothenioids的体内抗冻蛋白，发现这一蛋白基因与鱼的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸碱基序列相同或许说明这两者有相近的进化关系。近年来相继在昆虫、植物(如冬黑麦、沙冬青、唐古特红景天叶等)体内也发现有类似功能的抗冻蛋白。至今鱼类的AFP基因的转化植物已获成功；与植物中类似AFP基因在微生物体内克隆也获得成功。推测植物抗冻分子生物学和培植农业上抗冻新品种的前景必定是光明的。
现已发现五种，包括抗冻糖蛋白、抗冻蛋白Ⅰ、抗冻蛋白Ⅱ、抗冻蛋白Ⅲ、抗冻蛋白Ⅳ。

6. 抗冻蛋白的简介

抗冻蛋白 AFPs（Antifreeze proteins）：一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物的总称。
最初是从南极与北极地区的海洋鱼类血清中发现一种能与冰晶相结合的特异性蛋白质，它能阻止体液内冰核的形成与生长，维持体液的非冰冻状态。在这些地区生活的鱼类全都具有合成这类蛋白的能力，以适应低温的生活条件。研究最多的可能是生活在南极洋面的Perchlike notothenioids的体内抗冻蛋白，发现这一蛋白基因与鱼的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸碱基序列相同或许说明这两者有相近的进化关系。现在相继在昆虫、植物(如冬黑麦、沙冬青、唐古特红景天叶等)体内也发现有类似功能的抗冻蛋白。鱼类的AFP基因的转化植物已获成功；与植物中类似AFP基因在微生物体内克隆也获得成功。推测植物抗冻分子生物学和培植农业上抗冻新品种的前景必定是光明的。
现已发现五种，包括抗冻糖蛋白、抗冻蛋白Ⅰ、抗冻蛋白Ⅱ、抗冻蛋白Ⅲ、抗冻蛋白Ⅳ。

7. 抗冻蛋白质的灵感来自于哪里

南极，气候异常寒冷。南极海由于海水中盐分浓度较高，在低于0℃的温度下仍不结冰，但水温较低，有的水域温度低于-2℃。在这样的低温下，鱼怎么能生存?但是，生物学家在南极冰层下面的海水中，发现了鳕鱼。鳕鱼头大尾小，身长不足1米，阔嘴厚唇，怪眼圆睁，相貌十分丑陋。

鳕鱼为什么能在南极海的低温环境中自由自在地生活呢?经过多方面的研究，科学家终于揭开了这个谜。原来，在南极鳕鱼的血液中，有一种不寻常的“抗冻蛋白质”，能够降低鳕鱼血液的冰点。如果将抗冻蛋白质从血液中分离出去，那么鳕鱼的血液在-1℃就会冻结；相反，将抗冻蛋白质加入血液中，血液在-2.1℃才会冻结。

在南极海中，还生活着一种小蜗牛，它会分泌一种抗冻的粘液组成小囊，小囊包住身体，便不怕冻。

科学家从这里受到启示，正在模拟鳕鱼等生物抗冻的机理，用人工方法合成、生产抗冻蛋白质，用来贮藏鲜肉、奶食品。科学家还模拟蜗牛，研制一种新型的“抗冻保鲜”技术，使捕来的活鱼体液不至于冻结。这样，即使鱼体表面冰冻，运到鱼市场后一解冻，人们仍能吃到新鲜的鱼。

8. 河面结了冰，鱼为什么不冻死

01 鱼是冷血动物，只要血液不结冰就不会死的。虽然河面上结了冰，但河的下面还是液态水，液态水密度最大的温度是4摄氏度，所以鱼儿可以照样游来游去，不会被冻死。

冬天河面上结了一层厚厚的冰，这层冰就像是给河面上盖了一层厚厚的棉被一样，不管外面天气多冷，冰下面的河水都可以保持在4°C左右，所以我们鱼儿可以照样游来游去，不会被冻死，只是没有夏天那么活泼而已。

到现在为止，没有人能说清楚抗冻蛋白质是怎样帮助昆虫、鱼和植物在零度以下生存的。

银鱼、南极鳕鱼等多种生物都会制造抗冻蛋白质来帮助它们在冰水中生存。按理来说，它们体液中会形成冰晶，使脆弱的细胞膜和细胞组织破裂，然而，抗冻蛋白质会依附于冰晶的表面，起到阻遏冰晶的作用。 密歇根大学的伦纳德·桑德尔和阿列克谢·特卡琴科已经证实了这一过程是怎样发生的。当蛋白质依附在冰晶上时，冰就被迫在它们中间膨胀。计算机模型显示，如果膨胀的冰团足够大，冰就会吞掉蛋白质，而不是继续生长。这就延缓了冰晶的膨胀。

桑德尔说：“如果冰的生成过程比较缓慢，更多的蛋白质就会依附上来，而不是被吸收，这样冰就没有足够的时间来‘吃掉’它们。这一过程被破坏，冰就停止生成。”当冰停止生成后，四周的液体就会冷却到冰点以下。一些动物在体液达到零下2摄氏度时仍然能够生存。

研究人员用不同形状的蛋白质在这个模型中进行了测试，以推测在冰重新形成之前水能被冷却到什么程度。模型显示，球形蛋白质是最有效的，因为它们没有可以让冰优先攻击的地方，而棒状的蛋白质就不行，因为冰可以很容易地在它们的两端生成。

9. 为什么北极的鳕鱼冻不死

有一种生活在靠近北极的海域、能在冰水中畅游的鱼类，它叫做北极鳕鱼。它的头、背和身体侧面为灰褐色，腹部为灰白色。不同种类的鳕鱼，体长相差很大，北极鳕体长约为30厘米。而有一种生活在大西洋的鳕鱼体长可达2米。

大部分鱼类在0℃的水中就已经被冻成“冰棍”了，但北极鳕鱼却能常年生活在0℃以下的冰水中，这是为什么呢？

原因有两个。一是，北极鳕鱼的血液中存在一种抗冻蛋白。这种特殊的蛋白有防止细胞冻住的作用。科学家做过一个实验，将抗冻蛋白和冰放到一起，有抗冻蛋白的地方冰就不会生长，也就是说，抗冻蛋白可以阻止新的冰层形成、防止结冰。因此这种抗冻蛋白在鳕鱼的血液中可以防止血液结冰，从而保护了鳕鱼体内的细胞，使鳕鱼能在冰水中生存。

我们都知道，鱼类是冷血动物，也就是说鱼类的体温随环境温度的变化而变化。北极鳕鱼也不例外，它为了适应极寒的生活环境衍生出了身体的适应机制。

北极鳕鱼的皮下有厚厚的脂肪，可以抵御寒冷的冰水。同时，它新陈代谢的速度很慢。因此，它能够在极寒环境中生存。

你知道吗，鳕鱼是一种比较凶猛的食肉鱼类，通常吃小型鳕鱼、蟹类、蚌类等。它们在自然界中没有天敌。但是，一些种类的鳕鱼（大西洋鳕）已被列入易危物种，这是为什么呢？

因为我们人类。人类是鳕鱼唯一的天敌。人类的过度捕捞和全球海洋温度升高，使鳕鱼的数量剧减。

10. 抗冻蛋白的生理学功能

不冻蛋白质（抗冻蛋白）（Antifreeze proteins ，AFPs）或叫冰结构蛋白（ice structuring proteins ，ISPs)是指一类由某些脊椎动物、植物、真菌和细菌产生的多肽。这些多肽能保证这些物种在零下温度环境下生存。AFP结合到小的冰晶上，阻止冰的结晶化和晶体的生长，不然，将会对那些生命物种是致命的。越来越多的证据表明，AFP与哺乳动物细胞膜相互作用保护细胞膜不会被冻坏。关于不冻蛋白的研究提示ATF参与生物体对冷气候的适应过程。

非依数性
不像广泛使用的汽车抗冻剂，乙二醇，AFP对冰点的降低不和浓度成正比。它们不是按照依数性规律起作用。这样，就能使它们在相当于其他溶解的溶质的1/300到1/500的浓度，而起到防冻剂的作用。这将使它们对渗透压的影响降至最小。AFP得到这种非凡的能力归因于它们在特定的冰晶表面上的结合能力。.

热滞后现象
AFP所产生的熔点和冰点间的差值叫做热滞后。在固态的冰和液态的水之间的界面上加入AFP阻止冰晶生长的热力学的有利条件。从动力学角度讲，AFP覆盖住水进入冰的表面。

热滞后在实验室里很容易用纳升渗透压计（nanolitre osmometer）测量。不同的生物体具有不同的热滞后值。最大的热滞后值是鱼的APF的热滞后值，接近-1.5°C (2.7°F)。然而，昆虫的不冻蛋白是任何已知的鱼类的不冻蛋白活性的10-30倍。这可能是由于昆虫在地面上遇到的低温要比鱼在冻水中遇到的–1°C or –2°C还要低。在严冬月份里，云杉实心虫可以战–30°C低温，而不会被冻僵。 阿拉斯加的甲壳虫Upis ceramboides可以在–60°C的低温下存活，但它使用的抗冻分子不是由蛋白质组成的。

冷冻的速率可以影响AFP的热滞后值。迅速的冷却可以显着地降低非平衡态冰点，并且，因而降低热滞后值。这意味着如果温度骤然下降，生物体可能无法适应它们所处的零下环境。

耐冻和防冻
含AFP的物种可以分为一下几类：

防冻，或叫，避冻类（'Freeze avoidant ）:这些物种能保护它们的体液，防止冻到一起。一般说来，在极冷的温度下AFP功能会受损，导致冰晶的迅速增长，以至生物体死亡。

耐冻类（Freeze tolerant）：这些物种在体液冻结时，仍能生存。一些耐冻物种被认为是用AFP作为低温保护剂（cry