过冷现象

实际结晶温度低于理论结晶温度的现象

过冷现象是实际结晶温度低于理论结晶温度，条件是平滑而内里没划痕的容器等。

简介

定义

结晶时，实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。在一定压力下，当液体的温度已低于该压力下液体的凝固点，而液体仍不凝固的现象叫液体的过冷现象(supercooled phenomena of liquid)。此时的液体称为过冷液体(supercooled liquid)，这是一种热力学上的不稳定状态，在通过外界摩擦等作用下会迅速凝固，并使温度回升，表现于过冷曲线上便是一个V字形。液体越纯，过冷现象越明显。高纯水-40摄氏度才开始结冰。这是因为液体太过纯净，没有凝固所需的“结晶核”所致。当具备凝固所需物质，例如投入少许固体，或摇晃液体，都能让液体迅速凝固。

英文名

supercooling

原理

冰的形成其实是一个结晶的过程，如果原本水中已存在结晶核（冰晶），低于其标准熔点的液体的水分子就会在核周围形成结晶结构，依附在冰晶上，结成冰的过程就可以进行。但是有些水太洁净，没有尘埃和杂质，容器又非常干净而平滑，缺少这样的晶核，冰晶就因无处可依附而不能形成，于是温度轴上的液体部分可以一直延伸，即使温度低于冰点（0°），水仍然会维持在液体的状态，直到均匀核化结晶生成。

具备条件

如要进行超冷冻的现象要符合以下三个条件：

1、一瓶很纯洁，无沉淀物，无杂质的水。（最好是蒸馏水）

2、平滑而内里没划痕的容器。

3、放在可以冷冻至摄氏零下几度的冰箱一段时间。（如数小时）

超冷现象

小叶蜂

膜翅目叶蜂科昆虫，小型至中型昆虫，体阔，肥胖如蜜蜂，无腹柄。头阔，复眼大，单眼三个。翅大，翅脉脉序原始。产卵管由二对扁枝构成，外侧一对称为锯导；中间一对称为“产卵锯”产卵时用以锯开植物组织，故亦称叶蜂为“锯蜂”。分　布广。有些种类为农业及林业害虫，如小麦叶蜂（Dolerus tritici）梨实蜂（Hoplocampa pyricola）和松锯蜂（Diprionsp.）等。

小叶蜂可在体内储存甘油（丙三醇，Glycerol）纯净的甘油是白色的晶体。它在17℃时融化。普通的甘油里因为含有一些水分或杂质，所以变得不易凝固了。这有利于小叶蜂适应严寒的生境。

南极鱼

南极鱼学名为拉氏南美南极鱼(Patagonotothen ramsayi)，属远洋底栖性鱼类，为南美南极鱼属中数量最大的鱼种。分布于西南大西洋温带海域(36°S～55°S；55°W～70°W)，为福克兰岛陆架和陆坡水域常见鱼种，根据相关研究在该海域拉氏南美南极鱼的渔业资源丰富。

南极鱼可在体内贮存抗冻蛋白，阻碍冰晶形成。

一些昆虫

一些昆虫（如蝇类）的血糖为海藻糖，这是一种非还原性的二糖，可以帮助它们抵抗寒冷。

当然，据研究，它们也有抗冻蛋白。热滞效应(ThermHysteresisAction)最早在昆虫研究中发现,后来研究表明,它是抗冻蛋白(AntifreezeProteins,AFPs)的一种基本性质。和鱼类,植物AFPs相比,昆虫AFPs具有更高的热滞活性和独特的化学结构特征。昆虫AFPs在昆虫抗冻生理过程中起着相当重要的作用,表现于以下三个方面:①抑制一些冰晶形成;②提高冰冻耐受性;③可能参与水分平衡过程。光周期,气温和湿度是调控AFPs生物合成与降解的三种外部因子,而体内激素的变化可能是直接调节脂肪体合成AFPs的内部因子。

抗冻蛋白

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。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。

以生长在天山海拔3 450 m处的珠芽蓼(Polygonum viviparum)为实验材料,从叶片中提取质外体蛋白.经SDS-PAGE分析,发现分子量为15.2～72.3 kD范围内出现七条多肽,PAS染色显示这些多肽中均含有糖基.通过光镜组织切片显示,在珠芽蓼叶片细胞的质外体中存在丰富的蛋白质,PAS染色确定其含有糖蛋白.通过测定其热滞值,进一步确定质外体蛋白是具有抗冻活性的糖蛋白,说明抗冻蛋白是维持珠芽蓼抗冻性的重要物质基础.

用冰吸附纯化(ice affinity purification)方法，找到抗冻蛋白AFP，研究人员发现低温导致结晶生成时，该蛋白便会活化，参入阻止晶格的形成，而一旦温度回升，或是酸碱度降低时，抗冻蛋白又会完全失去活性。

耐受冻结

见于一些冷水贝类，冰晶在其胞外形成，而不伤害细胞。

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