原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)用于抗凍蛋白分子動(dòng)力學(xué)分析

什么是抗凍蛋白？

抗凍蛋白是一種能抑制冰晶生長(zhǎng)的蛋白質(zhì)或糖蛋白質(zhì).自二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)以來(lái),研究對(duì)象先后從極區(qū)魚(yú)類(lèi),昆蟲(chóng),轉(zhuǎn)移到植物材料上。

抗凍蛋白是生活在寒冷區(qū)域的生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇進(jìn)化產(chǎn)生的一類(lèi)用于防止生物體內(nèi)結(jié)冰而導(dǎo)致生物體死亡的功能性蛋白質(zhì)。對(duì)于抗凍蛋白抗凍機(jī)制的研究有助于揭開(kāi)冰晶成核、生長(zhǎng)和冰晶形貌調(diào)控的分子層面的機(jī)理。

抗凍蛋白生長(zhǎng)機(jī)制的模型

抗凍蛋白吸附在冰晶表面,通過(guò)EAFC3效應(yīng)抑制其生長(zhǎng).機(jī)制的模型為:一般晶體的生長(zhǎng)垂直于晶體的表面,假如雜質(zhì)分子吸附于冰生長(zhǎng)通途的表面,那么需要在外加一推動(dòng)力(冰點(diǎn)下降),促使冰在雜質(zhì)間生長(zhǎng).由于曲率增大,使邊緣的表面積也增加.因表面張力的影響,增加表面積將使體系的平衡狀態(tài)發(fā)生改變,從而冰點(diǎn)降低。通過(guò)對(duì)抗凍植物抗凍活性的研究,認(rèn)為抗凍植物形成了一種特殊的控制胞外冰晶形成的機(jī)制,即抗凍蛋白和冰核聚物質(zhì)的協(xié)同作用.在植物體內(nèi),熱滯效應(yīng)并不明顯,而冰重結(jié)晶抑制效應(yīng)顯著.吸附抑制學(xué)說(shuō)是否適應(yīng)于植物有待于進(jìn)一步的證實(shí).

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)用于抗凍蛋白分子動(dòng)力學(xué)分析

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是指可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)原位改變樣品溫度，并在設(shè)置溫度下對(duì)樣品進(jìn)行原位測(cè)量的低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)弛豫分析和磁共振成像功能。

傳統(tǒng)的低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是常溫測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試過(guò)程中樣品的溫度保持與實(shí)驗(yàn)室溫度（環(huán)境溫度）一致，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與樣品在室溫下的特性相關(guān)。而原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)可對(duì)樣品進(jìn)行程序控溫（高低溫），并進(jìn)行原位檢測(cè)，可研究不同溫度下樣品的特性?？蓪?duì)樣品進(jìn)行冷凍過(guò)程、干燥過(guò)程、蒸煮過(guò)程、樣品冰點(diǎn)、食品變性過(guò)程等相關(guān)研究。

原位變溫低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)是在常規(guī)低場(chǎng)核磁共振系統(tǒng)上加配了變溫探頭、控溫硬件以及控溫軟件。系統(tǒng)樣機(jī)如下圖：