随着科学技术的发展和实验条件的不断完善，人们陆续从海洋鱼类、陆地昆虫、植物、细菌和真菌等各类生物体中分离得到多种不同类型的抗冻蛋白，并测定了它们的基因序列和结构.这些蛋白质不仅具有丰富的结构信息，而且具有特殊的抗冻性质，这样使得抗冻蛋白有着广阔的应用前景，从而对它们的研究在很多领域备受关注，从分子生物学到生物物理学到化学领域，从渔业海洋学到生态学再到生物进化领域，近年来还引起了商业团体的兴趣.本文利用统计热力学的理论，建立了适用于解释第一类抗冻蛋白热滞活性的统计力学模型.在不计入分子间相互作用的近似下，用溶液格点模型详细讨论了链状蛋白质分子溶液的热力学性质；在此基础上，计入蛋白质分子与水分子间相互作用的影响，讨论了第一类抗冻蛋白溶液的热力学性质；理论计算了第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能；进一步研究了计入抗冻蛋白分子在冰晶表面的吸附方向性后的统计力学模型.获得的主要结果有：　　 一、利用统计热力学的基本理论，建立了适用于解释第一类抗冻蛋白热滞活性的统计力学模型，计算了几种第一类抗冻蛋白的热滞温度随浓度的变化曲线.计算过程中，分别给出了抗冻蛋白分子吸附前后冰晶表面系统的配分函数及自由能，同时，认为抗冻蛋白分子在冰晶表面的吸附方式与理想气体表面吸附方式相同.给出了热滞温度与覆盖度的关系表达式，并计算了几种第一类抗冻蛋白的热滞温度，并且与已有的实验结果进行了比较.结果表明，理论结果与实验结果符合较好，统计力学模型可以较好地解释抗冻蛋白的热滞活性；抗冻蛋白化学势的增加会导致热滞温度的升高，抗冻蛋白与冰晶间的相互作用能明显影响热滞温度.　　 二、利用统计热力学理论和溶液格点模型，在不计入分子间相互作用影响的初级近似下，讨论了链状蛋白质分子溶液的热力学性质.结果表明，溶液的吉布斯函数随蛋白质分子浓度增加先降低后升高，吉布斯函数的最小值随蛋白质分子链长增加而向其浓度小的方向移动；溶液吉布斯函数随温度升高而降低.蛋白质分子的化学势随其浓度增加而增加；当溶液浓度很低时，蛋白质分子化学势随温度的升高而降低，当超过一定浓度时，蛋白质分子化学势随温度的升高而增加.作为该理论的应用，计算了第一类抗冻蛋白分子的化学势.将计算结果与理想溶液模型结果比较发现，即使浓度很低，抗冻蛋白溶液也不能简单地用理想溶液模型描述.　　 三、计入蛋白质分子与水分子间相互作用的影响，详细讨论了第一类抗冻蛋白溶液的热力学性质.结果发现，溶液的吉布斯函数随浓度的变化先降低，而后很快升高；溶液中第一类抗冻蛋白分子的化学势随浓度增加而增大，水分子的化学势随抗冻蛋白分子浓度的增加而降低，从而使得溶液的吉布斯函数先降低后升高.同时，还分析了加入抗冻蛋白分子使得溶液冰点温度的降低即依数效应.计算给出的冰点温度降低值很小，在讨论溶液性质及抗冻蛋白热滞活性时通常被忽略，这表明抗冻蛋白的抗冻机理以非依数效应为主.　　 四、鉴于抗冻蛋白分子与冰晶间的相互作用能对热滞温度有重要影响，理论计算了抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能.计算中，假定与冰晶有相互作用的只是处于某些位置的氨基酸基团，且为Vanderwaals相互作用，同时计入相邻基团问排斥相互作用的影响.以几种第一类抗冻蛋白为例，计算了蛋白质分子与冰晶的相互作用能.结果发现，第一类抗冻蛋白与冰品的相互作用能与他们的丙氨酸（或苏氨酸）上的甲基的个数有关，同时，与这些氨基酸与冰晶的距离也有关系，甲基的个数越多，相互作用能越大，与冰晶的距离越大，相互作用能越小.　　 五、进一步改进统计力学模型，计入蛋白质分子在冰晶表面吸附时的取向，重新计算了第一类抗冻蛋白分子的热滞活性.结果表明，计入吸附方向性后的热滞温度略小于不考虑吸附方向性的结果，这是由于计入吸附方向性后的覆盖度较原来小造成的.抗冻蛋白分子的化学势及其与冰晶的相互作用能的大小影响其在冰晶表面的覆盖度，进而影响热滞温度的大小.计入吸附方向性的统计力学模型可以更好的解释第一类抗冻蛋白的热滞活性，故吸附方向性不能忽略.