Proteína anticongelante
Las proteínas anticongelantes ( AFP ) o proteínas estructuradoras del hielo ( ISP ) se refieren a una clase de polipéptidos producidos por ciertos animales , plantas , hongos y bacterias que permiten su supervivencia a temperaturas por debajo del punto de congelación del agua. Las AFP se unen a pequeños cristales de hielo para inhibir el crecimiento y la recristalización del hielo que, de otro modo, sería fatal. [3] También hay cada vez más pruebas de que las AFP interactúan con las membranas celulares de los mamíferos para protegerlas del daño causado por el frío. Este trabajo sugiere la participación de las AFP en la aclimatación al frío. [4]
A diferencia del anticongelante automotriz ampliamente utilizado, el etilenglicol , los AFP no reducen el punto de congelación en proporción a la concentración. [ cita requerida ] Más bien, trabajan de manera no coligativa . Este fenómeno les permite actuar como anticongelante en concentraciones de 1/300 a 1/500 de las de otros solutos disueltos. Su baja concentración minimiza su efecto sobre la presión osmótica . [4] Las propiedades inusuales de las AFP se atribuyen a su afinidad selectiva por formas específicas de hielo cristalino y al bloqueo resultante del proceso de nucleación del hielo. [5]
Las AFP crean una diferencia entre el punto de fusión y el punto de congelación (temperatura de ruptura del cristal de hielo unido a AFP) conocida como histéresis térmica. La adición de AFP en la interfaz entre el hielo sólido y el agua líquida inhibe el crecimiento termodinámicamente favorecido del cristal de hielo. El crecimiento de hielo es inhibido cinéticamente por las AFP que cubren las superficies de hielo accesibles al agua. [5]
La histéresis térmica se mide fácilmente en el laboratorio con un osmómetro de nanolitros . Los organismos difieren en sus valores de histéresis térmica. El nivel máximo de histéresis térmica que muestra el AFP de los peces es de aproximadamente −3,5 ° C (Sheikh Mahatabuddin et al., SciRep) (29,3 ° F). Por el contrario, los organismos acuáticos están expuestos solo a -1 ° C a -2 ° C por debajo del punto de congelación. Durante los meses extremos de invierno, el gusano de la picea resiste la congelación a temperaturas cercanas a los -30 ° C. [4] El escarabajo de Alaska Upis ceramboides puede sobrevivir a una temperatura de -60 ° C utilizando agentes anticongelantes que no son proteínas. [6]
La velocidad de enfriamiento puede influir en el valor de histéresis térmica de los AFP. El enfriamiento rápido puede disminuir sustancialmente el punto de congelación de desequilibrio y, por lo tanto, el valor de histéresis térmica. En consecuencia, los organismos no pueden adaptarse necesariamente a su entorno bajo cero si la temperatura desciende abruptamente. [4]
Evita la congelación : estas especies pueden evitar que sus fluidos corporales se congelen por completo. Generalmente, la función AFP puede superarse a temperaturas extremadamente frías, lo que conduce a un rápido crecimiento y muerte del hielo.
