過冷現象

結晶時，實際結晶溫度低於理論結晶溫度的現象。在一定壓力下，當液體的溫度已低於該壓力下液體的凝固點，而液體仍不凝固的現象叫液體的過冷現象(supercooled phenomena of liquid)。此時的液體稱為過冷液體(supercooled liquid)，這是一種熱力學上的不穩定狀態，在通過外界摩擦等作用下會迅速凝固，並使溫度回升，表現在過冷曲線上便是一個V字形。液體越純，過冷現象越明顯。高純水-40攝氏度才開始結冰。這是因為液體太過純凈，沒有凝固所需的“結晶核”所致。當具備凝固所需物質，例如投入少許固體，或搖晃液體，都能讓液體迅速凝固。

supercooling

冰的形成其實是一個結晶的過程，如果原本水中已存在結晶核（冰晶），低於其標準熔點的液體的水分子就會在核周圍形成結晶結構，依附在冰晶上，結成冰的過程就可以進行。但是有些水太潔凈，沒有塵埃和雜質，容器又非常乾淨而平滑，缺少這樣的晶核，冰晶就因無處可依附而不能形成，於是溫度軸上的液體部分可以一直延伸，即使溫度低於冰點（0°），水仍然會維持在液體的狀態，直到均勻核化結晶生成。

如要進行超冷凍的現象要符合以下三個條件：

1、一瓶很純潔，無沉澱物，無雜質的水。（最好是蒸餾水）

2、平滑而內里沒划痕的容器。

3、放在可以冷凍至攝氏零下幾度的冰箱一段時間。（如數小時）

過冷現象小葉蜂

葉蜂成蟲

膜翅目葉蜂科昆蟲，小型至中型昆蟲，體闊，肥胖如蜜蜂，無腹柄。頭闊，複眼大，單眼三個。翅大，翅脈脈序原始。產卵管由二對扁枝構成，外側一對稱為鋸導；中間一對稱為“產卵鋸”產卵時用以鋸開植物組織，故亦稱葉蜂為“鋸蜂”。分　布廣。有些種類為農業及林業害蟲，如小麥葉蜂（Dolerus tritici）梨實蜂（Hoplocampa pyricola）和松鋸蜂（Diprionsp.）等。

小葉蜂可在體內儲存甘油（丙三醇，Glycerol）純凈的甘油是白色的晶體。它在17℃時融化。普通的甘油里因為含有一些水分或雜質，所以變得不易凝固了。這有利於小葉蜂適應嚴寒的生境。

過冷現象南極魚

南極魚

南極魚學名為拉氏南美南極魚(Patagonotothen ramsayi)，屬遠洋底棲性魚類，為南美南極魚屬中數量最大的魚種。分佈於西南大西洋溫帶海域(36°S～55°S；55°W～70°W)，為福克蘭島陸架和陸坡水域常見魚種，根據相關研究在該海域拉氏南美南極魚的漁業資源豐富。

南極魚可在體內貯存抗凍蛋白，阻礙冰晶形成。

過冷現象一些昆蟲

一些昆蟲（如蠅類）的血糖為海藻糖，這是一種非還原性的二糖，可以幫助它們抵抗寒冷。

當然，據研究，它們也有抗凍蛋白。熱滯效應(ThermHysteresisAction)最早在昆蟲研究中發現，後來研究表明，它是抗凍蛋白(AntifreezeProteins,AFPs)的一種基本性質。和魚類，植物AFPs相比，昆蟲AFPs具有更高的熱滯活性和獨特的化學結構特徵。昆蟲AFPs在昆蟲抗凍生理過程中起著相當重要的作用，表現於以下三個方面:①抑制一些冰晶形成;②提高冰凍耐受性;③可能參與水分平衡過程。光周期，氣溫和濕度是調控AFPs生物合成與降解的三種外部因子，而體內激素的變化可能是直接調節脂肪體合成AFPs的內部因子。

過冷現象抗凍蛋白

抗凍蛋白AFPs（Antifreeze proteins）：一類具有提高生物抗凍能力的蛋白質類化合物的總稱。

最初是從南極與北極地區的海洋魚類血清中發現一種能與冰晶相結合的特異性蛋白質，它能阻止體液內冰核的形成與生長，維持體液的非冰凍狀態。在這些地區生活的魚類全都具有合成這類蛋白的能力，以適應低溫的生活條件。研究最多的可能是生活在南極洋麵的Perchlike notothenioids的體內抗凍蛋白，發現這一蛋白基因與魚的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸鹼基序列相同或許說明這兩者有相近的進化關係。相繼在昆蟲、植物(如冬黑麥、沙冬青、唐古特紅景天葉等)體內也發現有類似功能的抗凍蛋白。魚類的AFP基因的轉化植物已獲成功；與植物中類似AFP基因在微生物體內克隆也獲得成功。推測植物抗凍分子生物學和培植農業上抗凍新品種的前景必定是光明的。

現已發現五種，包括抗凍糖蛋白、抗凍蛋白Ⅰ、抗凍蛋白Ⅱ、抗凍蛋白Ⅲ、抗凍蛋白Ⅳ。

以生長在天山海拔3450m處的珠芽蓼(Polygonum viviparum)為實驗材料，從葉片中提取質外體蛋白。經SDS-PAGE分析，發現分子量為15.2～72.3kD範圍內出現七條多肽,PAS染色顯示這些多肽中均含有糖基。通過光鏡組織切片顯示，在珠芽蓼葉片細胞的質外體中存在豐富的蛋白質,PAS染色確定其含有糖蛋白。通過測定其熱滯值，進一步確定質外體蛋白是具有抗凍活性的糖蛋白，說明抗凍蛋白是維持珠芽蓼抗凍性的重要物質基礎.

用冰吸附純化(ice affinity purification)方法，找到抗凍蛋白AFP，研究人員發現低溫導致結晶生成時，該蛋白便會活化，參入阻止晶格的形成，而一旦溫度回升，或是酸鹼度降低時，抗凍蛋白又會完全失去活性。

見於一些冷水貝類，冰晶在其胞外形成，而不傷害細胞。