Hvad er antifryseaktiviteten? | VG3

Projecter »

Hvad er antifryseaktiviteten?

Antifryseproteiner kan (formodentligt) ikke hæmme dannelsen af iskrystaller.

fig6-antifrys.jpg

Men antifryseproteinerne genkender og binder sig til allerede dannede isoverflader og hæmmer herved iskrystallernes vækst.

fig6-antifrys.jpg

Se figuren.

Antifryseaktiviteten er temperaturforskellen mellem smeltepunktet hysteresefrysepunktet. Hvis der ikke er iskrystaller tilstede i antifryseproteinopløsningen opfører den sig stort set som alle andre opløsninger og vil ved afkøling udvise en række forskellige underafkølingspunkter. I panelet til højre (nanoliter osmometri) ses mikroskopoptagelser af små iskrystaller, hvor temperaturen bliver lavere når man går fra højre mod venstre. I de to øverste billedserier er der intet AFP i opløsningen og iskrystallen vokser blot som en skive. I den nederste billedserie er der AFP i opløsningen og det ses, at iskrystallen stort set ikke vokser før billede 3 og her igangsættes en spydformet (spikulær) vækst.

Man definerer derfor antifryseaktiviteten i en opløsning som temperaturforskellen mellem ligevægtsfrysepunktet (smeltepunktet) og den temperatur, hvor en meget lille iskrystal begynder at vokse eksplosivt når opløsningen afkøles meget langsomt (fig. 7). Denne temperatur kaldes hysteresefrysepunktet .

fig7-fig7.jpg

Figur 7 Model af sekskantet iskrystal med prismeplaner, basalplaner, antifryseproteiner bundet til krystallen, hvor isen har vokset imellem antifryseproteinmolekylerne. Når kurvaturen er stor nok, standser isvæksten indtil det bliver energetisk favorabelt at krystallen vokser på basalplanerne, hvorved der dannes spydformede krystaller med sekskantet tværsnit.

Antifryseaktiviteten afhænger både af type og koncentration af antifryseprotein i opløsningen. Når man studerer AF(G)P ser man altid lange spydformede krystaller vokse frem hvis temperaturen sænkes til hysteresefrysepunktet (Fig 6). Is-spydene opstår fordi fiske AF(G)P binder sig til de såkaldte prismeplaner på iskrystallerne. Proteinerne hæmmer krystallernes vækst, der hvor de sidder fast, og giver anledning til de spydformede iskrystaller.

I opløsninger af fiske AF(G)P er den maksimale observerede antifryseaktivitet ca. 1,5°C, mens den hos insekter kan nå op omkring 9°C . Det er et resultat af at insekterne lever på land og udsættes for meget lavere temperaturer end fiskene.

En gammel gåde

Allerede i 1950erne undrede nogle polarforskere sig over at de fandt polartorsk svømmende omkring i -1,9°C koldt vand.

Underafkøling og iskrystaldannelse:

Vand fryser ved 0°C men tilsættes f.eks. salt eller sukker kan frysepunktet sænkes.

Er polare fisk underafkølede og udsættes de for iskrystaller?

Havet omkring Antarktis er ca. -1,9°C året rundt.

Antifryseproteiner

Antifryseproteiner er en unik gruppe af proteiner, der genkender og binder sig til iskrystaloverflader.

Hvor dannes antifryseproteiner og hvor findes de i fiskene?

Hos fisk dannes hovedparten af AFGP i pancreas (bugspytkirtlen), medens AFP dannes i leveren.

Hvad er antifryseaktiviteten?

Antifryseproteiner kan (formodentligt) ikke hæmme dannelsen af iskrystaller.

Binder isen

Antifryseproteinerne skal arbejde uhyggeligt præcist.

Evolution af antifryseproteiner

Antifryseproteiner hos fisk er påfaldende forskellige.

Foreløbige resultater fra Galathea 3

Med line og trawl lykkedes det at fange ca. 50 forskellige arter fisk på togtben 12.

Fly-vinger og rimfri frysere

Der er også en række anvendelsesmæssige perspektiver forbundet med antifryseproteinerne.