16:11
Связывающие лед молекулы останавливают рост льда, действуют как природный антифриз

Некоторые молекулы плотно связываются с поверхностью льда, создавая изогнутый интерфейс, который может остановить дальнейший рост льда. Некоторые насекомые, растения и морские обитатели содержат белковые молекулы этого типа, которые действуют как природные антифризы, позволяя организмам выдерживать высокие температуры.

В журнале Journal of Chemical Physicsученые сообщают о вычислительном методе моделирования связывания льда с использованием метода смещения, чтобы стимулировать образование льда в моделировании.

Белки антифриза действуют, связываясь с существующей границей раздела между льдом и жидкой водой. Образующаяся криволинейная поверхность останавливает рост льда. Существуют также молекулы, образующие ледяные ядра, которые катализируют образование льда из переохлажденной жидкой воды.

Оба явления требуют понимания того, как молекулы связываются со льдом. Понимание связывания льда важно для таких разнообразных применений, как криоконсервация органов и моделирование климата, но до настоящего времени не существовало вычислительных методов для эффективного моделирования этого явления.

"Главное преимущество метода моделирования смещения льда заключается в том, что он одновременно идентифицирует связывающую лед поверхность, поверхность льда, с которой он связывается, и способ связывания",-говорит автор Валерия Молинеро.

Исследователи создали два типа моделей. Один тип-это полностью атомная модель, которая содержит все атомы в жидкой и ледяной фазах воды, а также в молекуле антифриза. Другой тип изучаемой модели называется крупнозернистой моделью, которая экономит вычислительные ресурсы, смешивая атомы вместе в более простые структуры.

В ходе исследования был изучен ряд молекул, связывающих лед, включая поливиниловый спирт, синтетический ингибитор перекристаллизации льда, а также природные белки антифриза, такие как белок из жука Tenebrio molitor. Белки представляют собой проблему моделирования, так как они имеют очень маленькие поверхности, которые связывают лед. Это ограничивает размер кристалла льда, который они могут связать.

Некоторые системы обладают более чем одним местом, где лед может связываться. Это относится и к природному белку антифриза в морской ледяной диатомеи Frailariopsis cylindrus. Чтобы определить, имеет ли такой белок более одной связывающей лед поверхности, IBS, исследователи разработали метод, который они окрестили "колпачок и повторение"."

"В этой стратегии мы сначала выполнили предвзятое моделирование, чтобы обнаружить СРК. Затем мы закрываем этот IBS, чтобы предотвратить образование льда на нем, и выполняем второе смещающее моделирование, чтобы выяснить, образуется ли лед в других местах", - сказал Молинеро.

Методы, разработанные в этом исследовании, показывают большие перспективы для целого ряда применений, включая поиск молекул для защиты замороженных тканей во время хранения, дальнейшее понимание природных белков антифриза, а также в климатических моделях, где зарождение льда в атмосфере играет ключевую роль.

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Является ли КБР панацеей от всех болезней?


Новые изображения показывают коллекцию образцов Осириса-Рекса на Бенну


Редкий магнетизм обнаружен в самом сильном материале в мире

Категория: Тайны / Новости / Гипотеза / Наука | Просмотров: 64 | Добавил: admin | Теги: IBS, Связывающие лед молекулы останавлив, образование льда, связывающая леда, действуют как природный антифриз, поверхность льда, природный белок антифриза, лед | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar