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抗凍蛋白如何抗凍?
閱讀:1197 發(fā)布時(shí)間:2010-11-9抗凍蛋白(antifreeze proteins)是生物界的抗凍劑,許多生活在極地的魚(yú)類(lèi)、昆蟲(chóng)、植物、菌類(lèi)、細(xì)菌等等都要藉助其抗凍性質(zhì)來(lái)防止體液結(jié)冰??箖龅鞍自斐赡厅c(diǎn)下降的機(jī)制并非單純的"依數(shù)"(colligative),而是經(jīng)由蛋白吸附到冰的表面,阻止冰晶繼續(xù)生長(zhǎng)。
抗凍蛋白能形成一個(gè)較平坦的表面來(lái)辨識(shí)冰的表面,一旦吸附到冰晶表面,新的冰層必須沿著沒(méi)有蛋白的縫隙生長(zhǎng),因而造成彎曲的表層,局部凝固點(diǎn)也就跟著下降。然而在微觀(guān)下,冰的表面并不是真的平坦而有序的,據(jù)估計(jì)冰與水的界面能厚達(dá)10-1(angstroms)。究竟抗凍蛋白如何辨識(shí)這樣一個(gè)無(wú)序(disordered)的冰層表面?
德國(guó)海德堡大學(xué)的科學(xué)家藉由分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn),抗凍蛋白其中一面的水合層能自己形成一種"類(lèi)冰"(quasi-ice)的結(jié)構(gòu),當(dāng)它接近冰晶的時(shí)候,冰晶很容易能沿著此"類(lèi)冰"結(jié)構(gòu)生長(zhǎng),zui后蛋白跟冰晶之間的空間就被填滿(mǎn)了,蛋白也就跟冰結(jié)合在一起了。與其說(shuō)是抗凍蛋白直接辨識(shí)冰晶,此過(guò)程更像是蛋白誘導(dǎo)冰晶來(lái)辨識(shí)自己。除了這個(gè)用來(lái)結(jié)合冰晶的蛋白表面之外,抗凍蛋白其它表面上的水層相較之下缺乏結(jié)構(gòu),因此冰晶無(wú)法沿著其它的表面生長(zhǎng),也使得抗凍蛋白不至于被冰晶吞噬而失去功能。