1. 生物世界的螺旋現象有什麼特點
各種反芻動物(例如牛、羊等)的頭上,往往都長著一對美麗的螺旋形彎角,那麼,這副角是由什麼物質構成的呢?大體說來,這是由附著於皮膚的骨錐狀體組成,由表皮負責製造出一種化學成分和毛發類似的物質,形成為角鞘。至於其對數螺旋線形狀,則是在一定規律支配下生長的結果。在正常情況下,角底狹窄區域內的組織,不斷分裂生長,角就不斷伸長,如果各邊增長的速度一樣,那麼長成的角就會是筆直的,如果角底一邊的生長速度比另一邊快,那麼角就長彎了。現在實際情況正是不平衡的,就是由於不等速生長之故,才終於形成為螺旋樣的彎角。
再來談談田螺、蝸牛之類的外殼,它們也都呈現為美麗的對數螺旋形。可能向右旋,也可能向左旋。從遺傳學試驗的材料來看,向哪個方向旋轉,主要取決於一對核基因,右旋為顯性,左旋為隱性。在生長過程中,新的部分通過衍生物的連續增生,長在舊的部分之上,始而不斷,從小到大,就形成了我們通常看到的螺旋美。有趣的是,新增生出來的每一部分,都嚴格按照原先的對數螺旋結構規律,從不改變。隨著殼腔內生命體的長大,外殼也按照不變的比例長大,於是最後長起來的成體,有了恆定美麗的外型。
至於其他方面,人們還可以舉出許多奇妙的例子。像一些蜘蛛,總是固執地編織螺旋形的絲網;靈巧的小松鼠,很喜歡按照螺旋形路徑在樹桿上爬上爬下;許多種植物的葉子,都是按著螺旋形曲線纏繞支架向上生長。據說著名詩人歌德,在1831年,還專門為此寫過一篇叫作「論植物的螺旋生長傾向」的文章哩!
隨著分子生物學的興起,學者進一步發現生命和螺旋形之間,其實有比當初的想像深刻得多的內涵。1950年,著名生化學家鮑林首先闡明,蛋白質分子的多肽長鏈結構是螺旋形的,當時把它定名為α—螺旋。現在知道,不但纖維狀蛋白質有α—螺旋,而且球狀蛋白也有α—螺旋。此後接二連三的發現進一步證明許多大分子,都有形成螺旋形的共同傾向。如:直鏈澱粉這一多聚糖,已被公認是螺旋狀結構;生物膜中的磷脂,也能形成雙股或單股螺旋;最著名、也是影響最大的,尤其要算DNA分子了,學者發現,它是由兩條呈反向平行的多核苷酸鏈所組成,兩條鏈相互纏繞,向右盤旋,組成了十分著名的所謂雙螺旋結構。它的闡明使得螺旋形和生命之間有了特別密切的關系。
除此之外,學者還注意到:一些亞細胞器也有形成螺旋體的趨勢。像核小體就是由DNA分子纏繞組蛋白,形成為螺線管、超螺線管等形狀的。又如細胞質中的微管也是螺旋狀,並且凡是由微管構成的細胞器,像鞭毛、纖毛、中心體等,都保持著螺旋狀結構。
現在學者還搞清楚了分子水平和宏觀水平間的密切相關性。例如,許多黑人都長著一頭自然卷發、非常美麗,而我們黃色人種絕大多數卻長的是硬直型毛發。這是什麼緣故呢?後來知道,原來其根源竟在於兩者分子結構上的差異。黑色人種的角朊蛋白結構呈螺旋形,而黃種人角朊蛋白的結構卻是直形的。於是兩者在宏觀上就呈現出了顯著的不同。順便說一句,如果有興趣,你還可以做一個簡單實驗來增強印象:拿一根濕頭發,抓緊兩端向外拉,你會發現,這根濕頭發可以一直拉至原來長度的兩倍!
那麼,它為什麼有這么大的伸縮性呢?
原來在拉的過程中,組成頭發的α—螺旋結構,鄰近兩圈螺旋之間較弱環節雖已被拉裂開,但氨基之間的多有肽鏈卻沒有拉斷,所以整根頭發仍然完好。就像把一根螺旋形鉛絲拉直了那樣,這時雖長了許多,卻還是保持完整。你看,宏觀的變化和微觀的原因,不是緊密聯系的嗎!
總之,上述事實都在告訴我們,不管宏觀世界還是微觀世界,螺旋形是生命的基本形狀,是自然界最普遍的圖案之一。至於為什麼會這樣,其成因和內在含義,還有待於科學家們進一步的探索和研究。
2. dna分子是什麼結構
雙螺旋
DNA分子是雙螺旋結構。其基本組成單位是脫氧核糖核苷酸( deoxy-nucleotide),每個單核苷酸又由3種比較簡單的化合物即磷酸、脫氧核糖和鹼基各一分子組成。
DNA分子的雙螺旋結構是相對穩定的。這是因為在DNA分子雙螺旋結構的內側,通過氫鍵形成的鹼基對,使兩條脫氧核苷酸長鏈穩固地並聯起來。另外,鹼基對之間縱向的相互作用力也進一步加固了DNA分子的穩定性。各個鹼基對之間的這種縱向的相互作用力叫做鹼基堆集力,它是芳香族鹼基π電子間的相互作用引起的。普遍認為鹼基堆集力是穩定DNA結構的最重要的因素。再有,雙螺旋外側負電荷的磷酸基團同帶正電荷的陽離子之間形成的離子鍵,可以減少雙鏈間的靜電斥力,因而對DNA雙螺旋結構也有一定的穩定作用。
3. 自然界哪些東西是螺旋形的
宇宙的螺旋
在較為溫和的天氣現象中可以看到促使螺旋形成的力,這種力使赤道以北的低壓系統逆時針自轉,南半球的情況則正好相反。人們通常都認為,就連抽水馬桶的漩渦也是相似原因形成的。
對於航空公司來說,事先考慮到科里奧利效應當然很有必要:一架試圖按直線從歐洲飛往美洲的大型噴氣式客機最終很可能會令人難堪地降落在目的地以北2000英里的地區。避免飛機在北極圈著陸的唯一辦法就是按照能夠補償地球自轉效應的螺旋形路線前進。
一級方程式賽車手們也懂得利用螺旋形的好處。對行車路線的研究表明,像傑基.斯圖爾特這樣的世界級選手都按照弧形路線前進,因為弧線使他們能夠在盡量少減速的情況下通過轉彎處。這樣,他們就能夠加大進入和駛出的速度。
然而,從解開螺旋之謎中受益最大的還是科學家。16世紀的天文學家尼古拉斯.哥白尼向世人表明,最能解釋火星、木星和土星有時出現「翻筋斗」式螺旋(這種現象稱作逆行運動)的是地球圍繞太陽運動,而不是相反。
地球上最壯觀的螺旋也是最不受人歡迎的螺旋:颶風。颶風典型的螺旋形狀可以蔓延數百英里,再加上140英里的時速:其毀滅力相當於10萬顆原子彈。這可怕的力量一部分來自太陽的熱,後者加劇了熱帶地區的蒸發作用,使大量熱能進入大氣層。但是,颶風的螺旋形狀卻來自科里奧利效應:地球的自轉力往往使所有物體朝同一個方向運動。在熱帶,距赤道越遠,科里奧利效應越強;這種效應把新形成的颶風變為烏雲、狂風和暴雨組成的濃密螺旋。
維多利亞時代的天文學家發現,水星的整個軌道都圍繞太陽運動,每300萬年就形成一個巨大的螺旋:愛因斯坦利用這一發現向世人表明,牛頓的萬有引力定律包含著一些小小的錯誤,只有他的相對論才能修正這些錯誤。
從宇宙的范圍看,天文學家們希望弄清為什麼80%的星系都是螺旋形。顯然,無所不在的引力起到了關鍵的作用,但到底它是怎樣把燦爛的星系雕刻成美妙螺旋的呢? 這仍舊是個謎。
植物的螺旋
許多植物屬於另一些更為復雜的螺旋結構。它們(從松果到菠蘿)的莖、皮和子實都顯示了奇特的螺旋規則,這些規則在數學上極為精確。例如,向日葵的種子都按螺旋形排列,一些呈順時針,一些呈逆時針。
植物學家發現,在自然界中,這兩種螺旋結構只會以某些「神奇」的組合同時出現。比如,21個順時針,34個逆時針,或34個順時針、55個逆時針。有趣的是,這些數字屬於一個特定的數字列:斐波納契數列,即1,2,3,5,8,13,21,34等,每個數都是前面兩數之和。
而螺旋線可以在你的花園里找到,比如一些爬藤植物。但是,這些生物是怎樣喜歡上數學的呢?對於爬藤植物來說,億萬年的進化使它們呈螺旋形生長:它們在抓住其他結構的同時盡可能使自己多接觸陽光。對於菊石來說,它們的外層生長得十分緩慢,這使它們在盤曲的同時穩步增大中心與邊緣的距離。
植物怎麼能「知道」這個深奧的序列呢?科學家為此苦苦思索了幾個世紀。迄今為止最好的解釋是1992年由兩位法國數學家伊夫·庫代和斯特凡尼·杜阿迪提出來的。他們證明,斐波納契數列使花朵頂端的種子數最多。
動物身上的螺旋
這些螺旋也是自然界中最普通的螺旋。例如,6500萬年以前和恐龍一起滅絕的海洋生物菊石就是屬於阿基米德螺旋。另一種螺旋稱作對數螺線。菊石的現代親戚、生長迅速的鸚鵡螺,其外形就是一種巨大的對數螺線。
生命的螺旋
將近半個世紀以前,探索生命之謎的科學家發現了所有螺旋中最著名的一個:DNA的雙螺旋結構,也就是人體每個細胞內部的復雜的遺傳分子;這些分子中的代碼包含了建造、控制、維持生命機體所需的一切信息。
X光技術顯示,DNA分子是一種呈螺旋狀的階梯結構,階梯的「欄桿」由碳水化合物和磷酸鹽構成,「台階」則由腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤和胞嘧啶(簡稱A、T、C、G)四種基本的化學物質結對而成。每個台階都由同樣的化合物組合而成:A永遠與T相配,C則永遠與G相配。
科學家已經發現,這種搭配方式能夠使DNA修正關鍵遺傳信息中的缺陷:如果附著在DNA一條單鏈上的四種化合物之一有缺損,檢查另一條單鏈上與之配對的化合物就可以將缺損化合物識別出來;於是,細胞復制出一個新的拷貝。從而減少了畸形的發生。
阿基米德螺旋
大約在2300年以前,古希臘時代最偉大的數學家阿基米德第一個發現了螺旋的能量和魔力。他在古代最出色的數學著作之一中解釋了這種結構的特性,他的名字因此與兩種螺旋永遠連在了一起。
阿基米德表明,他的第一種螺旋能夠用來解決一些長期存在的數學難題,但另一種螺旋卻有更多的實用性。這種稱作阿基米德螺旋泵的東西是一種圍繞一支圓筒向上的結構。這種在技術上稱作螺旋線的形狀構成了著名的阿基米德升水泵(一種內裝螺旋「線」的圓筒形汲水裝置)的核心。這種水泵今天已得到廣泛使用,而螺旋線則有了其他許多實際用途,包括鑽頭、螺栓和螺絲釘等。
這里只是將自然界的螺旋現象提出來並顯示給大家,其中有些問題的有了初步的答案,還有一些沒有研究清楚。一些最偉大的科學家都對解開螺旋的存在之謎興趣十足,這項工作為地理學和遺傳學等各個領域的突破開辟了道路。
4. DNA分子為什麼是螺旋結構的
從分子上說,雙螺旋結構足夠對稱,具有足夠的穩定性與韌性,既易對基因起到支持的作用又為之提供載體
5. 螺旋體是什麼
螺旋體(spirochete)是一類細長、柔軟、彎曲呈螺旋狀、運動活潑的原核細胞型微生物。在生物學位置上介於細菌與原蟲之間。螺旋體在自然界中分布廣泛,常見於水、土壤及腐敗的有機物上,亦有的存在人體口腔或動物體內。
螺旋體的微生物檢查
1、病原體檢查
可用暗視野顯微鏡觀察螺旋體運動;也可用聚合酶鏈式反應(PCR)方法檢測螺旋體的DNA。
2、血清學試驗
鉤端螺旋體可用顯微鏡凝集試驗、補體結合試驗及間接凝集試驗;梅毒螺旋體則可用熒光密螺旋抗體結合試驗、梅毒螺旋體制動試驗。
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6. 生物單螺旋和雙螺旋結構的區別
首先,你要知道α螺旋指的是蛋白質的空間結構,而dna雙螺旋是dna分子的空間結構,是不同的兩種生物大分子的空間結構
其次,蛋白質的二級結構中的α螺旋是一條鈦鏈形成的空間結構,每個螺旋周期包含3.6個氨基酸殘基,殘基側鏈伸向外側,同一肽鏈上的每個殘基的醯胺氫原子和位於它後面的第4個殘基上的羰基氧原子之間形成氫鍵。這種氫鍵大致與螺旋軸平行。而dna雙螺旋是兩條dna單鏈反向平行成螺旋狀,每圈10個鹼基;既然是兩條鏈扭成的雙螺旋,就存在這大溝小溝。
再次,蛋白質的α螺旋是形成蛋白質空間結構中的一個階段,現有多肽鏈(一級結構)形成二級結構,α螺旋是二級結構中的一種類型,再由二級結構形成三級結構,或者有的蛋白質能形成四級結構才算是蛋白質的空間結構;dna雙螺旋就是它的空間結構了,只是雙螺旋又分成不同的類型,如a
b
z等等
7. 請列表說明螺旋菌和螺旋體的主要區別
一、性質不同
1、螺旋體:一類細長、柔軟、彎曲呈螺旋狀、運動活潑的原核細胞型微生物。
2、螺旋菌:一種在胃粘膜中發現的革蘭氏陰性螺旋體細菌,生長在微氧環境中,對氧化酶和過氧化氫酶呈陽性。它有光滑的細胞壁和1-5個鞭毛,這些鞭毛嵌在鞘中並且有球形的末端。
二、致病因素
1、螺旋體:
①鉤端螺旋體屬:對人致病的主要是鉤端螺旋體;
②密螺旋體屬:對人致病的主要有梅毒螺旋體等;
③疏螺旋體屬:對人致病的主要有回歸熱螺旋體等。其中鉤端螺旋體和梅毒螺旋體在臨床上的影響較大。
2、螺旋菌:
①幽門螺旋桿菌是感染得來的。
②遺傳有可能與易感性有關。
(7)螺旋是哪些生物分子擴展閱讀:
螺旋體生物學形狀:
1、形態與結構
螺旋體薄,由螺旋柱狀原生質體、內鞭毛和外膜組成。直徑一般為0.1-0.3微米,長度不同。鉤端螺旋體呈螺旋形,但鉤端螺旋體呈C形或S形。螺旋體革蘭氏染色呈陰性,但不易染色,故常用方塔納鍍銀染色法。
2、培養特性
不同的螺旋體有不同的生理需求。能量來自碳水化合物、氨基酸和長鏈脂肪酸。
3、抗原成分
螺旋體的大部分抗原成分是外膜蛋白和內鞭毛抗原。其他抗原成分因細菌而異。
4、抵抗力
鉤端螺旋體抗性較弱,但鉤端螺旋體的抗性強於梅毒螺旋體。
8. 螺旋體是什麼
有一類外形像彈簧一樣的原核微生物,人們形象地稱之為螺旋體。其細胞細長,柔軟易彎曲,沒有鞭毛,能像蛇一樣扭動前進。螺旋體的細胞除有細胞壁、細胞質和核區等一般結構外,還有自己特殊的結構:軸絲和外鞘。軸絲的超微結構化學組成及著生方式極像細菌的鞭毛,螺旋體正是靠軸絲的旋轉或收縮進行運動。不知大家是否記得在細菌中曾提到螺菌。螺旋菌不等同於螺菌,它不是細菌。螺旋體給人們帶來的疾病有梅毒、回歸墊、慢遊走性等之處。