抗冻蛋白及其对冰晶生长的影响

抗冻蛋白具有特殊的热迟滞性质，即其冰点低于熔点，且能抑制冰晶的生长．本文综述了在耐寒鱼、昆虫体内以及最近二三年在植物、真菌、细菌等生物中发现的抗冻蛋白，分析其结构及其对冰晶生长的影响，并寻求抗冻蛋白在细胞、生物组织的低温保存中可能的应用途径．     

抗冻蛋白活性的吸附动力学模型

根据抗冻蛋白溶液中抗冻蛋白分子与冰晶表面相耳作用特点，提出抗冻蛋白与冰晶表面相互作用模型。进而，利用饱和分数与抗冻活性之间的关系，给出抗冻活性与抗冻蛋白浓度的理论关系。根据此关系做出了与实验数据符合较好的抗冻活性与抗冻蛋白浓度关系的理论曲线。另外，对抗冻蛋白分子与冰晶表面相互作用的特点作了进一步的讨论．     

第一类抗冻蛋白与冰晶相互作用能的简单计算

第一类抗冻蛋白分子上的苏氨酸或缬氨酸对其在冰晶表面的吸附起主要作用,在此观点的基础上,认为抗冻蛋白分子在冰晶表面的吸附依赖于这些氨基酸上的甲基与冰晶的van der Waals相互作用,从理论上计算了第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能,给出了几种第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能.计算结果与实验结果符合较好.     

抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型

在分析抗冻蛋白溶液中冰晶生长的实验结果和抗冻蛋白分子结构的基础上，提出了一个抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型，并用计算机对模型进行了数值模拟，得出冰晶界面层厚度与系统中水分子吸附量以及抗冻蛋白浓度的关系，数值模拟的结果和实验结果附合较好。模型对于指导实验上定量测定冰晶界面层的吸附情况和解释实验结果的机理有一定意义。     

"表面互补"模型--抗冻蛋白通用的分子机理

抗冻蛋白(antifreeze protein,AFPs)是一类能控制冰晶生长和抑制冰晶之间发生重结晶的蛋白质,能在结冰或亚结冰条件下保护生物体不受伤害.AFPs具有两种明显不同的活性--热滞活性和重结晶抑制活性.AFPs虽然在氨基酸序列、物种来源和高级结构等方面具有很大的差异,但都能通过吸附作用与特定的冰晶表面相结合,从而表现出相应的抗冻活性.AFPs与冰晶结合的分子机理主要有"氢键结合"模型和"表面互补"模型,而后者具有更强的优势,已逐渐发展成AFPs通用性的分子机理.目前已测定或建模了三维结构的AFPs都能与冰晶的特定表面形成表面互补,但形成这种表面互补的各种作用力还有待于进一步的研究.     

植物冰结构蛋白的功能机制及其应用

冰结构蛋白是具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质.介绍了最近的抗冻蛋白的分类,植物冰结构蛋白作用机制,植物冰结构蛋白与其它病程相关性蛋白或酶的同源性,冰结构蛋白与冰晶间的相互作用,热滞效应和抑制重结晶作用,及其在生产中的应用.     

抗冻蛋白的研究进展及其在食品工业中的应用

抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质,因其特殊的结构和功能,抗冻蛋白引起了研究人员的极大兴趣.探讨了近年来抗冻蛋白的研究进展,介绍了目前已知的抗冻蛋白的来源、特性、测定方法、基因结构及在食品工业中的应用.抗冻蛋白对冷冻食品有显著的品质改良功能,是未来冷冻食品工业中极具潜力的抗冻添加剂.     

抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型

在分析抗冻蛋白溶液中冰晶生长的实验结果和抗冻蛋白分子结构的基础上,提出了一个抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型,并用计算机对模型进行了数值模拟, 了冰晶界面层厚度增量和系统中水分子吸附量与抗冻蛋白浓度的关系,模型对于指导实验上定量测定冰晶界面层的吸附情况和解释实验结果的机理有一定意义。     

TmAFP抗冻蛋白与冰面结合的稳定因素的研究

抗冻蛋白能特异的结合到冰晶的表面,抑制冰晶的生长和聚合,从而保护有机体不受大冰晶的伤害。基于蛋白质与冰晶之间的结构匹配关系和识别行为的研究,抗冻蛋白与冰面结合的相对稳定,依靠抗冻蛋白的特定氨基酸序列组成的空间结构恰好与冰面的空间结构能良好的相互匹配,并且又通过氢键作用,使抗冻蛋白与冰面结合得更加稳定,从而使蛋白质与冰面结合不易脱落。     

相场法模拟冰晶生长的参数优化

水溶液冻结过程生成的冰晶是低温保存中造成细胞损伤的主要原因.研究如何降低冰晶形成和生长过程对细胞伤害的方法,是低温生物研究的重要课题.本文采用国内外描述相变微观结构的相场模型,将体系视为水和溶质二元系统,研究了界面厚度尺度、各向异性强度和过冷度对结晶过程冰晶生长的影响.结果表明:界面厚度影响模拟结果,为了获得可靠的计算结果,界面厚度参数取值为3.00dx;各向异性系数大小对冰晶形貌有很大影响,取值越大,冰晶的二次分枝越发达,且尖端速度波动的幅值越大,各向异性系数取值范围0.010~0.025;过冷度明显影响冰晶的生长和形貌,过冷度大,冰晶生长速度加快,二次分枝发达,形貌变化较大,固相率也随之变大.参数优化结果为:界面厚度尺度等于3.00dx,各向异性系数等于0.023,过冷度等于20K的模拟结果与低温显微镜下观察到的冰晶生长形貌试验结果相吻合.     

抗冻蛋白诱导冰晶界面层融化的分子动力学模拟

在低温环境中生存的某些生物体内,有可以保护生物体避免冰冻带来伤害的特殊功能的蛋白质,这类蛋白质被称为抗冻蛋白.抗冻蛋白可以非依数性降低冰晶的生长点温度.利用分子动力学模拟的方法,通过计算体系总能量和氢键数目的变化,分析在冰水界面处吸附结合的黄粉虫抗冻蛋白(TmAFP)和鱼类的冬碟(wfAFP)抗冻蛋白对冰晶界面结构的影响.研究结果显示,在冰晶熔点与生长点的温度区间内,吸附到冰晶表面上的黄粉虫抗冻蛋白和冬碟抗冻蛋白,可以影响冰晶界面层的稳定性,使固相水分子向液相水分子转变,诱导冰晶的界面层融化.     

抗冻（糖）蛋白聚合吸收模型（部分二）：热滞的定量结果和生长速率

分析了抗冻溶液中冰晶界面层的特性，给出了热滞的定理结果，定量计算了冰晶生速率，解释了抗蛋白溶液中冰晶生长的各向异性特点和生长速率，这些结果与实验数据很好地符合。     

生命材料低温保护剂溶液二维降温结晶过程中的分形特征

在低温显微镜下,观察了低温保护剂溶液在降温过程中冰晶的成核与生长过程,并对异相成核结晶过程的图像做了数字处理.观察了冰晶在降温过程中的边界变化规律,发现异相成核后溶液的冰晶最终呈树枝状结构生长,而且随着降温速率加快,冰晶快速生长.对其进一步的分析表明,该过程具有分形的特征.鉴于这种结构形态变化的时间尺度易于观测,同时也反映了随着溶液黏度升高,水分子扩散难度越来越大,而水分子数目则随结冰量增加又减少等内在规律,则可以通过观察该过程结构形态变化,来研究溶液黏度、水分子扩散和结晶能力随降温速率、保护剂类型及浓度的变化规律.其结构的分形特征,恰好提供了理论工具,即可以在分形理论的框架内分析和了解这些规律.在目前还没有找到合适物理模型的情况下,研究低温保护剂溶液降温结晶和升温再结晶/反玻璃化的预防措施具有非常重要的意义.     

鱼抗冻多肽溶液中冰晶生长习性

分析了鱼抗冻多肽分子的结构特点和鱼抗冻多肽溶液中抗冻多肽分子（ＡＦ（Ｇ）Ｐ）与冰晶表面的相互作用机理．提出了鱼抗冻多肽溶液中的冰晶生长理论．合理地解释了冰晶生长的各向异性习性．并给出了周期性键链理论的一个定量形式．     

抗冻蛋白的作用机制及基因工程研究进展抗冻蛋白的作用机制及基因工程研究进展汪少芸

分析了抗冻蛋白的作用机制及基因工程的研究进展.抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质.近些年的工作主要集中在该类蛋白质抗冻机制及基因工程的研究上.抗冻蛋白具有广泛的应用前景,它不但可以应用于食物的冷鲜贮存及移植器官的低温保存,还可通过转基因提高经济作物的抗冻能力.     

植物抗冻蛋白的生物化学研究进展

抗冻蛋白是一种能抑制冰晶生长的蛋白质或糖蛋白质．自二十世纪60年代发现以来，研究对象先后从极区鱼类、昆虫转移到植物材料上．抗冻蛋白包括抗冻糖蛋白、抗冻蛋白Ⅰ、抗冻蛋白Ⅱ、抗冻蛋白Ⅲ、抗冻蛋白Ⅳ．简要介绍了植物抗冻蛋白的生化特征、抗冻机制及其应用研究，并对抗冻蛋白的基因工程作了系统综述．     

生物组织冻融特性的初步实验研究

以几种典型生物材料为对象，对生物组织冻融过程中的传递现象和界面特性进行可视化实验观测，着重考察冰晶生长及其界面的推进情况，应用微CT技术研究生物组织冻融前后内部结构变化，探讨不同生物材料和冷冻条件下冻融特性的差异．在实验观测的基础上，定性分析了生物组织中水分存在形态对冻融过程特性的影响．     

霜晶形态演变过程的实验观测

利用显微可视化实验台,对水平冷板上霜层表面冰晶的形态演变过程进行研究,在霜层成熟期观察到一种冰晶＂吞噬＂现象。冰晶在周围冰晶正常生长的同时发生升华,并且升华过程从温度较低的根部开始。在冰晶升华过程中,有可能于根部生长出新冰晶,最终被新冰晶取代。局部温度场和浓度场的相互作用是产生这些冰晶竞争现象的主要原因。     

抗冻糖蛋白（AFGP1—5）溶液中自由生长条件下冰晶生长激…

根据冰晶生长速率理论，计算了抗冻糖蛋白（ＡＦＧＰ１－５）溶液中自由生长条件下冰晶生长的激活能，这种定量计算对研究抗冻糖蛋白溶液中冻晶生长习性的有重要意义。     

沙冬青热稳定抗冻蛋白的分离纯化及其部分性质研究

加热处理后的沙冬青提取液依次经过DEAE-cellulose A52层析,Sephacryl S300层析,高效液相Poros20HP2层析和高效液相Source 15Q层析，分离纯化到抗冻蛋白amAFP28. amAFP28能修饰冰晶形态.在SDS-PAGE和IEF中，纯化的amAFP28显示单一蛋白染色带，其分子量约为28 kDa, 等电点是6.68.经Schiff试剂检验，amAFP28不含碳水化合物.氨基酸组成分析表明，amAFP28富含亲水性氨基酸.圆二色谱（CD）显示amAFP28的二级结构组