生物細胞為什麼呈羅旋形排列

A. DNA分子為什麼是螺旋形的

脫氧核糖核酸（DNA，為英文Deoxyribonucleic acid的縮寫），又稱去氧核糖核酸，是染色體的主要化學成分，同時也是組成基因的材料。有時被稱為「遺傳微粒」，因為在繁殖過程中，父代把它們自己DNA的一部分復制傳遞到子代中，從而完成性狀的傳播。

事實上，原核細胞（無細胞核）的DNA存在於細胞質中，而真核生物的DNA存在於細胞核中，DNA片斷並不像人們通常想像的那樣，是單鏈的分子。嚴格的說，DNA是由兩條單鏈像葡萄藤那樣相互盤繞成雙螺旋形，根據螺旋的不同分為A型DNA，B型DNA和Z型DNA，詹姆斯·沃森與佛朗西斯·克里克所發現的雙螺旋，是稱為B型的水結合型DNA，在細胞中最為常見。

這種核酸高聚物是由核苷酸鏈接成的序列，每一個核苷酸都由一分子脫氧核糖，一分子磷酸以及一分子鹼基組成。DNA有四種不同的核苷酸結構，它們是腺嘌呤（adenine，縮寫為A），胸腺嘧啶（thymine，縮寫為T），胞嘧啶（cytosine，縮寫為C）和鳥嘌呤（guanine，縮寫為G）。在雙螺旋的DNA中，分子鏈是由互補的核苷酸配對組成的，兩條鏈依靠氫鍵結合在一起。由於氫鍵鍵數的限制，DNA的鹼基排列配對方式只能是A對T或C對G。因此，一條鏈的鹼基序列就可以決定了另一條的鹼基序列，因為每一條鏈的鹼基對和另一條鏈的鹼基對都必須是互補的。在DNA復制時也是採用這種互補配對的原則進行的：當DNA雙螺旋被展開時，每一條鏈都用作一個模板，通過互補的原則補齊另外的一條鏈。

分子鏈的開頭部分稱為3'端而結尾部分稱為5'端，這些數字表示脫氧核糖中的碳原子編號。

B. 生命為何偏愛螺旋結構呢

浩繁紛雜的生物盡管千差萬別，但不論哪個種類，從最小的病毒到大型的哺乳動物，都毫無例外地能把自己的性狀一代代地傳承下去；而無論親代與子代，還是在子代每個個體之間，又總會有些差別，即便是雙胞胎也不例外。人們曾用「種瓜得瓜，種豆得豆」和「一母生九子，九子各別」的諺語，生動形象地概括了存在於一切生物中的這一自然現象，並為揭開遺傳、變異之謎進行了不懈的努力。

17世紀末，就有人提出了「預成論」的觀點，認為生物之所以能把自己的性狀特徵傳給後代，主要是因為在性細胞（精子或卵細胞）中，預先包含著一個微小的新的個體雛形。精原論者認為，這種「微生體」存在於精子當中；而卵原論者則認為，這種「微生體」存在於卵子之中。

然而，這種觀點很快就被事實所推翻。因為無論在精子還是卵子中，人們根本見不到這種「雛形」。取而代之的理論是德國胚胎學家沃爾夫提出的「漸成論」。他認為，生物體的任何組織和器官都是在個體發育過程中逐漸形成的。但遺傳變異的操縱者究竟是何物？仍然是一個謎。

直到1865年，奧地利遺傳學家孟德爾在闡述他所發現的分離法則和自由組合法則時，才第一次提出了「遺傳因子」（後被稱作為基因）的概念，並認為，這種「遺傳因子」存在於細胞當中，是決定遺傳性狀的物質基礎。

1909年，丹麥植物學家約翰遜用「基因」一詞代替了孟德爾的「遺傳因子」。從此，基因便被看作是生物性狀的決定者、生物遺傳變異的結構和功能的基本單位。

1926年，美國遺傳學家摩爾根發表了著名的《基因論》。他和其他學者用大量實驗證明，基因是組成染色體的遺傳單位，它在染色體上佔有一定的位置和空間，呈直線排列。這樣，就使孟德爾提出的關於遺傳因子的假說落到了具體的遺傳物質——基因上，並為後來進一步研究基因結構和功能奠定了理論基礎。

盡管如此，當時人們並不知道基因究竟是一種什麼物質。直至20世紀40年代，當科學家搞清了核酸，特別是脫氧核糖核酸（簡稱DNA），是一切生物的遺傳物質時，基因一詞才有了確切的內容。

1951年，科學家在實驗室里得到了DNA結晶；

1952年，得到DNAX射線衍射圖譜，發現病毒DNA進入細菌細胞後，可以復制出病毒顆粒……

在此期間，有兩件事情是對DNA雙螺旋結構發現起到了直接的促進作用：一是美國加州大學森格爾教授發現了蛋白質分子的螺旋結構，給人以重要啟示；一是X射線衍射技術在生物大分子結構研究中得到有效應用，提供了決定性的實驗依據。

正是在這種科學背景和研究條件下，美國科學家沃森與英國科學家克里克合作，通過大量X射線衍射材料的分析研究，提出了DNA的雙螺旋結構模型，並由此建立了遺傳密碼和模板學說。

此後，科學家們圍繞DNA的結構和作用繼續開展研究，也取得了一系列的重大進展，並於1961年成功破譯了遺傳密碼，以無可辯駁的科學依據證實了DNA雙螺旋結構的正確性，從而使沃林、克里克同威爾金斯一道於1962年獲得諾貝爾醫學生理學獎。

盡管人類設計建築與馬路時都喜歡筆直的線條，但大自然的選擇並並不贊同，而更傾向於螺旋狀的捲曲結構。小到決定生命形態的DNA結構，乃至關乎我們後天性狀美醜的蛋白質結構，以及我們賴以生存的食物的主要組分澱粉等，無一例外都是螺旋結構。

生物的大分子DNA、蛋白質、澱粉、纖維素結構中，都存在著螺旋結構。而我們所熟知的遺傳物質DNA，也是雙螺旋結構，它包含著人體的遺傳信息。在受精卵中，父系與母系的各一條鏈相結合，就誕生了綜合二者信息的新的生命。不過，DNA最重要的結構是雙螺旋結構，但也可能形成其他結構。當雙螺旋體的一部分解開時，其中一條DNA鏈就可以折疊回去，形成了三螺旋或其他結構。

與DNA的雙螺旋結構相比，蛋白質中的螺旋是由氨基酸經脫水組成的單鏈螺旋，蛋白質末端運動自由度較大，可以組成三圈螺旋，三圈螺旋還可以轉變成折疊形狀。從這種意義上來說，折疊是螺旋的一種特殊形式。

人體中的蛋白質就是螺旋與折疊結構復合而成的復雜結構。比如，人體中重要的蛋白質——膠原蛋白，就是由3條肽鏈擰成「草繩狀」3股螺旋結構，其中每條肽鏈自身也是螺旋結構。我們知道，人體內有16%左右都是蛋白質，而膠原蛋白占體內蛋白質總量的30%～40%，主要存在於皮膚肌肉、骨骼、牙齒、內臟與眼睛等處。

除了遺傳物質與蛋白質外，我們的主要食物澱粉的結構和所穿衣物（棉）中的主要成分棉纖維，也大多都是螺旋結構。

不僅生物大分子是螺旋的構型，有時整個生物體的形狀或生物體的組成部分，也可能是螺旋體。我們熟悉的螺旋藻就是這樣的一種生物，它的得名就是因為其形體在顯微鏡下觀察時呈螺旋狀的緣故。

螺旋藻是地球上最早出現的光合生物。研究表明，螺旋藻是所有已被發現的生物中營養成分最豐富、最全面、最均衡的海洋生物。它的細胞壁是由多糖類物質構成，極容易被人體所消化吸收，吸收率可達95%以上。此外，螺旋藻中還富含胡蘿卜素、亞麻酸和亞油酸等活性物質，有清除血脂、疏通血管和保持血管彈性的作用，對防治心、腦血管疾病很有幫助。

寄居在人體胃內的幽門螺旋桿菌，也是因呈桿狀、螺旋形而得名。胃液對許多細菌都具有強烈的殺傷力，但是對幽門螺旋桿菌卻奈何不得。因為幽門螺旋桿菌是埋藏在胃壁表面的黏膜下方，可以分泌一種物質能中和周圍環境中的強酸；而且，幽門螺旋桿菌很愛「挑釁」我們的免疫系統，常常會激怒免疫系統發動初步的無情攻擊，導致發炎反應。因此，感染幽門螺旋桿菌的人常會出現沒有症狀的胃炎（即胃黏膜發炎）。人在進入中年之後，會很容易得這些病，這都是幽門螺旋桿菌的禍害所致。

除了上述這些生物體本身呈螺旋狀外，有些生物還要藉助螺旋形狀來實現它們的獨特功能。水黽就是這樣一種生物，它會利用其腿部特殊的微納米螺旋結構效應在水面上行動自如，即使在狂風暴雨和急速流動的水流中也不會沉沒。這是因為這些取向的微米剛毛和螺旋狀納米溝槽的縫隙內，可以有效地吸附空氣，在其表面形成一層穩定的氣膜，阻礙水滴的浸潤，從而表現出水黽腿的超疏水（即不浸水）特性。科學家在對水黽腿部的力學測量表明：僅僅一條腿在水面的最大支持力，就能達到其身體總重量的15倍。

由上面的敘說我們得知，大自然中幾乎到處都存在著螺旋。而螺旋結構更是自然界最普遍的一種形狀，許多在生物細胞中發現的微型結構都採用了這種構造。

那麼，為什麼大自然會如此偏愛這種結構呢？科學家對此給出了合理的解釋。

美國賓州大學的蘭德爾·卡緬教授指出，從本質上來說，在擁擠的細胞（如一個細胞里的DNA）中，非常長的分子聚成螺旋結構是一個比較合理的方式。而在細胞稠密而擁擠的環境中，長分子鏈經常採用規則的螺旋狀構造。只所以有這樣的構造，主要有2點好處：①可以讓信息緊密地結合其中；②能夠形成一個表面，允許其他微粒在一定的間隔處與它相結合。比如，DNA的雙螺旋結構允許進行DNA轉錄和修復。

卡緬教授通過一個模型解釋了這個問題：將一個可以隨意變形、但不會斷裂的管子浸入由硬的球體組成的混合物中，管子就如同一個存在於十分擁擠的細胞空間中的一個分子。觀察發現，對於短小易變形的管子來說，U形結構的形成所需的能量最小，空間也最少；而它的U形結構，在幾何學上與螺旋結構最為相近。

卡緬對此指出，分子中的螺旋結構是自然界能最佳地使用手中材料的一個例子。DNA由於受到細胞內的空間局限而採用雙螺旋結構，就像是由於公寓空間局限而採用螺旋梯的設計一樣。這就是生物大分子採取螺旋結構的合理的數學解釋。然而至於為什麼生物體也以螺旋結構的形狀存在，原因還有待於進一步的研究。

C. 為什麼DNA分子呈現雙螺旋結構

這個解釋起來其實要數學和物理很好 不知道你要詳細到什麼地步的 所以……
（以下內容摘自網路）PS.如果滿意請採納~謝謝~~ :）
DNA為什麼是雙螺旋結構
（撰文：夏烆光）
內容提要:本文從力學的角度出發闡明：蛋白質分子為什麼是螺旋式的結構?DNA為什麼是雙螺旋結構?核苷酸分子為什麼只能有四種類型?以及它們的自我復制功能為什麼是唯一的?反過來,從蛋白質分子和DNA分子的螺旋狀結構中證明,微觀粒子存在著螺旋式前進的運動規律.進而,證明廣義時空相對論所給出的理論結果本身的正確性.
一 引 言
1909年,丹麥植物學家約翰遜用「基因」一詞取代了孟德爾的「遺傳因子」.從此,基因便被看作是生物性狀的決定者,或者說,被看成是生物遺傳變異結構和功能的基本單位.1926年,美國遺傳學家摩爾根發表了著名的《基因論》.他和其他學者用大量的實驗證明,基因是組成「染色體」的「遺傳單位」.基因在染色體上佔有一定的位置和空間,並呈現為直線排列.這樣一來,就使孟德爾關於「遺傳因子」的假說,體現到具體的遺傳物質——基因這一概念上.這個結論,為後來進一步研究基因的結構和功能奠定了最初的理論基礎.盡管情況如此,但當時的人們並不知道「基因」究竟是一種什麼樣的物質.直到上個世紀40年代,當生物科學工作者弄清楚了「核酸」,特別是脫氧核糖核酸（簡稱DNA）,乃是一切生物傳宗接代的遺傳物質時,「基因」這一概念才有了確切的生物學內涵.其間,1951年科學家們在實驗室里獲得了DNA的結晶體；1952年又獲得了DNA的X射線衍射圖譜.在此基礎上,於1953年,年僅25歲的美國科學家詹姆斯?沃森與37歲的英國科學家西斯?克里克共同闡明了這個劃時代的學術成果,——他們從DNA（脫氧核糖核酸）的X射線衍射圖上解讀了它的「雙螺旋結構」.DNA雙螺旋結構的發現,開創了分子生物學的新時代,它使生物大分子的研究跨入了一個嶄新的研究階段,並使遺傳學的研究深入到了分子層次,從而邁出了解開「生命之謎」的重要一步.
應該承認,當時的兩項科學成就對DNA「雙螺旋結構」的發現起到了至關重要的作用.一是,美國加州大學森格爾教授發現了蛋白質分子的螺旋狀結構；二是,X射線衍射技術在生物大分子結構研究中得到了實際的應用,從而有了觀測分子內部結構的實驗手段.正是在這樣的科學背景和研究條件下,才促使沃森來到英國劍橋大學與克里克合作,致力於研究DNA的結構模式.他們通過對大量X射線衍射實驗結果的分析與研究,提出了DNA的雙螺旋結構模型.這項研究成果發表在1953年4月25日英國的《發現》雜志上.在隨後的日子裡,科學家們便圍繞著DNA的結構和作用,陸續地展開了進一步的研究工作,取得了一系列的重大進展,並於1961年終於成功地破譯了「遺傳密碼」,以雄辯的實驗依據證實了DNA雙螺旋結構這個結論的正確性.沃林、克里克、威爾金斯等三人,因此而共同分享了1962年諾貝爾醫學生理學獎.（參見[1]）
二 核苷酸只有四種結構模型
基因（DNA）是自然界唯一能夠自我復制的生物分子.正是由於DNA的這種精細准確的自我復制功能,為生物體將其祖先的生物特性傳遞給下一代提供了保證.現代生物學研究已經清楚地證明,NDA是由大量「核苷酸分子」組成的生物「大分子」.核苷酸分子有四種類型,它們按著不同的順序排列,構成了含有各種遺傳信息的生物基因（DNA）.基因是包含著特定遺傳信息的脫氧核糖核酸片段.
實驗證明,「大腸桿菌」是一個品系繁多的大家族,其中有成千上萬種不同的類型.生物學的研究發現,一些品系的大腸桿菌,本身缺少指導合成某些特殊營養物質的基因,因此,它們必須從培養基中直接攝取營養物質才能生活,——這樣的大腸桿菌,被生物學稱之作「營養缺陷型」.例如,大腸桿菌K不能合成蘇氨酸（T）和亮氨酸（L）；而它的另一個品系則不具備合成生物素（B）和甲硫氨（M）的能力.實驗表明,如果把這兩種大腸桿菌中的任何一種單獨放在缺少T、L、B、M的培養基上都不能生長.但是,當我們把這兩種品系的大腸桿菌混合在一起,然後放到缺少TLBM這四種物質的培養基上,卻奇跡般地長出了新菌落.這是為什麼呢?簡單地說：就是因為在大腸桿菌K的DNA中,缺少T、L兩種基因,而只含有B和M兩種另外的基因；同樣,在另一個品系大腸桿菌的DNA中,雖然不具備B和M基因,但卻含有前者所缺少的T、L兩種基因.把這兩種營養缺陷型的大腸桿菌放在一起,就等於把四種基因放在一起來進行培養.這樣一來,前一品系細胞中的DNA,就有可能通過細胞膜進入後一品系的細胞中,使兩種類型的DNA之間進行基因重組,從而形成含有T、L、B、M四種基因的新型大腸桿菌.
我們說,生物學的這一重大發現,僅僅證明DNA本身具有雙螺旋結構,但是,這里並沒有指出,形成這種雙螺旋結構的物理原因是什麼.作為深入的學術研究,完全有必要弄清以下問題：1、蛋白質分子為什麼是螺旋狀的結構?2、DNA分子為什麼是雙螺旋式的結構?3、核苷酸分子為什麼只有四種類型?4、由核苷酸分子所構成的DNA分子,能夠唯一自我復制生物分子的原因是什麼?而本文將從力學的角度上,探索並嘗試地回答這些新問題.
三 蛋白質分子為什麼是螺旋結構
這里,我們先來回答：蛋白質分子為什麼是螺旋狀的結構?為了回答這個問題,必須先來簡單地介紹一下微觀粒子的運動特徵.根據《廣義時空相對論》的理論結果知道,微觀粒子的運動規律是：在不停「自旋」的同時,又繞著某個軸線、以一定的旋轉頻率和旋轉半徑不停地「公轉」.加上粒子本身的直線運動,就自然地構成了一種螺旋式的前進運動.這里雖不是在討論理論物理問題,但為使大家對這個結論確信無疑,還是需要簡單地介紹一點廣義時空相對論的相關理論.
誠如所知,在廣義時空相對論中（參見[2],§21）,我曾經指出：若曲線M(t)是給定參數t的方程,利用基本矢量τ,μ來表達二階導數d2M/dt2,並注意到,如果參數t代表著時間,則二階導數d2M/dt2就是M點運動的「相對加速度」.把等式
dM/dt =τds/dt (1）
對參數t微分,就得出：
d2M/dt2 =τd2s/dt2+(dτ/dt)·(ds/dt) (2）
按照復合函數的微分法則,則有：
dτ/dt =(dτ/ds)·(ds/dt)
再將
dτ/ds = kμ （3）
代入等式(2）中,便可以得出：
d2M/dt2 =τd2s/dt2+μk(ds/dt)*2 (4）
由此可見,相對加速度d2M/dt2可分成兩項：一個是切向加速度矢量；另一個是法向加速度矢量.
下面,我們用運動時鍾的讀數t*來替換方程(4）.為此,需要把曲線的特別參數s寫成如下的函數關系：s = s(t*).這里,我們約定：一階導數s』(t*)是站在動點M上的觀測者,用運動時鍾所得出地關於動點M的絕對速度.這個絕對速度可以是常數,——對應著沒有外力作用的保守體系；也可以是時間坐標t*的函數,——對應著外力作用引起的絕對速度的變化.同時,我們還要約定：運動是勻加速的.由此而來,把上式對運動系的時間坐標t* 微分兩次,便可以得出：
ds = s』(t*)dt* (5）
以及,
d2s =[s』(t*)dt*]』dt*=s』』(t*)dt*2 (6）
令絕對速度
υ= s』(t*)
以及絕對加速度
η= s''(t*)
於是,便可以得出：
ds =υdt*；
以及,
d2s =ηdt*2 (7）
由於這里是「純量」之間的微分運算,所以不必考慮絕對速度和絕對加速度的方向.再者,由於這里只限於討論「絕對加速度」為常數時的情況,因此,我們將(5）和(7）式同時代入(4）式,便可以得出：
d2M/dt2 =(ηdt*2/dt2)τ+ k(υdt*/dt)2μ (8）
不難看出,上式等號右邊的第一項代表了動點M的切向加速度,而第二項代表了它的法向加速度.等式左邊的二階導數d2M/dt2則是靜止觀測者、用靜止的鍾、所得出的動點M在曲線M(t)上運動的「相對加速度」.顯然,這個「相對加速度」乃是「切向加速度」與「法向加速度」的矢量合成結果.
下面,我們來研究在均勻引力場中,物質的運動方程.為了簡便起見,這里選擇微觀粒子沿著X軸方向的運動為運動的正方向.這里區分為兩種運動狀況來加以考慮.
第一,粒子在自由空間中的曲線運動
按照廣義時空相對論的觀點：在相互作用傳播速度有限性的前提下,運動繫上的鍾、與靜止繫上的鍾,不可能絕對地同步地記錄到一個運動事件的兩種不同的時間坐標t*和t.因此,如果利用不同的參變數t和t* 來表示(4）式的話,則相應的數學形式也就有所不同.根據本文討論的需要,我們直接按照廣義時空相對論的理論結果,寫出運動時鍾的純量讀數t* 和靜止時鍾的純量讀數t之間的關系：
dt* =ξdt,或 dt*/dt =ξ (9）
其中,
ξ= c/(c2 +υ2)1/2 (10）
對於自由空間中的勻速運動,(8）式中的η= 0,並且υ是常數,由此而來,(8）式右端的第一項等於0. 以及ξ是常數.於是,把(9）式代入(8）式便可以得出：
d2M/dt2 = k[υ2c2/(c2 +υ2)]μ (11）
再把關系式
V = υc/(c2 +υ2)1/2 (12）
代入上式,則有：
d2M/dt2 = kV2μ (13）
我們用曲率半徑ρ= 1/k代入上式,則有：
d2M/dt2 = (V2/ρ)μ (14）
這就是「勻速圓周運動」的基本公式.這一結果表明：在一個與外界沒有任何聯系的封閉的自由空間內,物體的絕對線速度υ和相對加速度都是常數,且其方向指向圓心.它的運動軌跡則是一個封閉的圓周.當體系本身具有恆定的初速度υ0時,它的運動軌跡就是一條等螺距的螺旋線.
第二,粒子在均勻引力場（η= Const.）中的運動
按照(9）式,則有：
dt*2/dt2 =ξ2 = c2/(c2 +υ2) (15）
在η等於常數的情況下,將(15）式代入(8）式,並引入相對加速度符號a(t) = d2M/dt2,得出：
a(t)=τηc2/(c2+υ2)+μkc2υ2/(c2+υ2) (16）
然後,再引入符號V2/ρ=ω公2ρ,以及ω自2 r =(ηV2/υ2), 其中,ω公為粒子的公轉頻率,ω自為粒子繞著質心「自旋」的角頻率,r代表微觀粒子本身的半徑,則上式就可以改寫成：
a(t)=(ω自2 r)τ+ (ω公2ρ)μ (17）
這就是在均勻外力作用下（η≠0）,微觀粒粒子的運動方程.不難理解,如果沒有這種均勻外力的作用,微觀粒子就不會具有自旋分量,即上式中的第一項.
在上式中,如果把第一項代表切線方向的相對加速度,第二項代表了主法線方向的相對加速度.而切線τ方向的相對加速度代表著微觀粒子的「自旋」,而主法線μ方向的相對加速度代表著微觀粒子的「公轉」.這兩種加速度的合成結果,導致微觀粒子在前進運動的同時,伴隨著自旋以及繞著前進方向為軸線的公轉.其軌跡是一條螺旋線.不言而喻,所有化學元素的分子,例如氮（N）、氫（H）、碳（C）的分子等都是微觀粒子,因此,它們一定會呈現螺旋式的運動狀態.在這種運動狀態的影響下,由碳水化合物所構成的蛋白質分子必然會出現螺旋狀的結構.
四 核苷酸的類型與雙螺旋結構的原因
根據微分幾何的理論結果,我們知道
d2M/dt2 =τd2s/dt2 +μk(ds/dt)2 (18）
以及
d2M/ds2 = kμ (19）
現在,我們把上式的二階導數d2M/ds2再對具有「內蘊意義」的參數「s」微分,就得出了它的三階微分關系式.不過,這里並不是直接把二階導數d2M/ds2 = kμ對特別參數「s」進行微分,而是把這個式子右端的矢量μ和曲率k的乘積進行微分.由於從這里出發會使問題大為簡化,所以,我們的討論將從對矢量μ的微分開始,然後所得出的不變式來表示三階導數d3M/ds3、以及d3M/dt3.不過,這里不準備進行具體的分析與討論,而是直接地引用微分幾何的理論結果（參見[3],第69—72頁）,寫出三階微分鄰域的不變式如下：
dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ+ζβ；dβ/ds = -ζμ (20）
其中,β是副法線方向上的單位矢量.它的方向垂直於由τ和μ相交後所構成的平面.上式中各公式的符號是選擇了「右旋坐標系」時的情況.倘若是改為「左旋坐標系」,對於曲線M(t)的定向運動來說,在切矢量τ改變方向時,在切線單位矢量τ與主法線單位矢量μ確定的旋轉方向下,公式(20）所確定的副法線單位矢量β將改變自己的正方向.所以,由方程(20）所確定的不變式「ζβ」也隨之改變符號,即：由（+ζβ）變成了（-ζβ）；為了保持曲線M(t)的不變式ζ的符號,必須在公式(20）中改變矢量「β」的符號.這樣一來,在左旋的坐標系中,相伴三面形單位矢量導數的「基本關系式」可以寫成下列的形式：
dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ；dβ/ds = -ζμ (21）
其中,「ζ」是曲線的「撓率」,而r = 1/ζ是曲線的「撓率半徑」.其中,符號「ζβ」的「正」與「負」,代表著參數相同的兩個粒子之間的「自旋方向」剛好相反.
下面,我們取dβ/ds = 0,——它代表著微觀粒子的自旋軸的方向始終平行於粒子的前進方向,且β的數值不跟隨著粒子的運動路程而變換.結果,上式就可以化成：
dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ (22）
上式表明,剛體的任何運動都可以分為兩個部分：一是遠離坐標原點的平行移動；二是繞固定軸的轉動.換言之,在每一個給定的瞬間,物體的運動都是由兩個基本的運動所組成：第一,平移——此時物體在每一給定的時間內,它的各個部分都具有相同的運動速度.第二,轉動——此時物體上的某一條直線固定不動,而物體的其它部分則繞著這個固定的直線旋轉.而這種旋轉可以分成兩個部分,一個是繞著固定旋轉軸的「公轉」,另一個是繞著粒子質心的「自旋」.正如（17）式所示,第一項代表著粒子圍繞著質心的「自旋」；而第二項代表著圍繞前進方向的「公轉」.
不難理解,在上述約定的前提條件下,當粒子在前進（dτ/ds＞0）、或後退（dτ/ds＜0）的過程中,相伴三面形T(M,τ,μ,β)的頂點M都同時包含著「平移」和「轉動」兩個方面.這里所包含的平移和轉動,總共可以分成四種情況,分別由下列四個關系式來單獨地確定：
dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ+ζβ； ………… ①
dτ/ds = kμ；dμ/ds = - kτ-ζβ； ………… ② （23）
dτ/ds = - kμ；dμ/ds = kτ-ζβ； ………… ③
dτ/ds = - kμ；dμ/ds = kτ+ζβ； ………… ④
在上述四個關系式中,曲線上的每個動點M聯系著一個相伴三面形T(M,τ,μ,β),它是由曲線上對應點發出的「切矢量」、「主法線矢量」、「副法線矢量」所構成的「直角三面形」.這些關系式不僅給出了平移的「正方向」與它的「反方向」,而且給出了每種情況下的轉動.單純地就轉動而言,這些公式一方面給出了「左旋公轉」與「右旋公轉」的情況；另一方面給出了頂點M圍繞著自己的質心「左旋自旋」與「右旋自旋」的情況.當相伴三面形的頂點M移動時,動點M所描繪的運動軌跡就肯定是一條螺旋狀的曲線.值得指出的是,在粒子構成的「自旋」中,η≠0是至關重要的.正是基於自旋的存在,所以才能出現以上四種獨立的運動類型.這里,如果我們把η≠0看成是地球引力場的作用,那麼,上式所代表的自旋一定與引力場的性質有關.
普遍的規律,對於兩個基本相同的粒子來說,只有它們的自旋相反時,才能發生「耦合作用」而成對地出現.並且,只有自旋相反的粒子之間實現了耦合,其狀態才是最穩定的狀態.基於這一考慮,我們大膽地推測：核苷酸分子總是成對地耦合在一起.假如情況真地象我們推測的那樣,再考慮到每個核苷酸分子的運動軌跡都是螺旋式的結構形狀,那麼,由這些成對存在著的核苷酸分子所構成的DNA分子,就必然具有雙螺旋式的結構特徵.另外,由於粒子的自旋運動來自於所在星球的引力特徵,以,地球上生物的DNA分子,在一定程度上受到了地球引力的影響.
為了形象的理解上述觀點,我們不妨反過來思考,即從DNA分子的雙螺旋結構中,反過來考慮微觀粒子螺旋式的運動狀態.廣義時空相對論業已證明,只有這種螺旋式的運動狀態,才能體現出微觀粒子「波動性」與「粒子性」的對立統一.——即微觀粒子的「波粒二象性」.如果不是這種運動狀態,將難以解釋微觀粒子的「波粒二象性」.實際上,這種理解方法在物理學中被經常地運用.例如,在中學物理中,人們就是利用「鐵粉」在磁場中的分布狀況,來證實「磁力線」的存在.正如所知,磁力線本身是看不見的,所以人們只好通過鐵粉在磁場中的分布狀態,來間接地證明磁力線本身的分布狀況.有了鐵粉的分布狀況,就間接證明了磁力線的形狀.
再者,由於只有那些自旋相反的核苷酸分子才能夠相互耦合而成對地出現,並且這些自旋相反的核苷酸分子的耦合結果只能具有以下四種可能,因此說,所有核苷酸分子只有T、L、B、M四種類型.為了明確,我們把（23）式中的四個式子間的可能耦合列成下表.
耦合條件 公轉方向相同 公轉方向相反
自旋方向必須相反
①—②,③—④
①—③,②—④
上表列出了核苷酸分子各種可能的耦合關系.從上表所列出的耦合關系可以看出,核苷酸分子的耦合情況只能是表中所列出的「四種組合」,即：①—②,③—④,①—③,②—④.在給定的、均勻的引力場中,這四種結構特徵應該是唯一的.所以,地球上生物體的DNA分子只能有四種類型,並且這四種類型DNA分子的自我復制功能也是唯一的.進一步地考慮,生物體的遺傳特徵,在一定的程度上取決於所在星球上的引力特徵.改變引力場,有可能改變DNA分子的形狀.
五 結 論
總之,通過上述討論,回答了四個問題：一是蛋白質分子螺旋結構特徵的力學原因.二是,核苷酸分子成對出現的力學原因；三是,由於核苷酸分子的成對出現,所以DNA分子必定是雙螺旋結構；四是,由於同種核苷酸分子的耦合只能有四種情況,所以導致了DNA分子只能有四種類型,以及它們唯一的自我復制功能.再者,通過蛋白質分子的螺旋結構和DNA的雙螺旋結構特徵,反過來證明了微觀粒子的運動形態的螺旋式特徵.而且,只有這種螺旋式的運動特徵,才能真正體現出微觀粒子的波動性與粒子性的統一,進而證明廣義時空相對論的正確性.
參考文獻：
[1]《DNA雙螺旋結構發現的前前後後》 作者：徐九武,科報網,《生命科學的里程碑》.
[2]《廣義時空相對論》夏烆光著,人民交通出版社,北京,2003年1月 第一版.
[3]《微分幾何教程》[蘇] С.П.芬尼可夫 著,施祥林、徐家福 譯,高等教育出版社,1954
年 7月第一版.

D. 細胞里的DNA，為什麼是呈螺旋狀纏繞的

細胞內的環境是水溶液，水是極性的，但核苷酸中的鹼基部分是非極性的，所以鹼基本身不溶於水。 但是，如果鹼基、極性的五碳糖和磷酸基組合生成核苷酸，核苷酸就會溶於水中。 因此，總的來說，DNA中的五碳糖部分極性溶於水，鹼部分非極性不溶於水。 因此，兩條DNA鏈在水溶液中由鹼基配對後，鹼基部分在DNA分子內部，核糖分子在DNA分子外部。 由於核糖分子本身的結構，a和t、g和c通過氫鍵變成兩對。 但是，必須注意兩個鹼基只能反向配對。 因此，兩條DNA鏈是逆互補的。

E. 為什麼染色體會呈現出螺旋形（雙螺旋結構），怎麼進化的

DNA的雙螺旋構象是其分子結構性質所決定的。也就是說，只要形成DNA雙鏈結構，那麼它一定是雙螺旋構象的。就好比甲烷分子一定是四面體構象、苯一定是環狀構象一樣。

至於DNA從單鏈向雙鏈的進化，這個倒是被認可的，研究認為最原始的遺傳物質是單鏈的RNA，再進化為單鏈的DNA，最終進化為雙鏈DNA。

F. 生物DNA為什麼是螺旋狀

DNA在生理環境的離子強度和pH下會形成雙螺旋結構。這只是因為在生理條件下兩個互補DNA分子在和水、鹽隨機互相作用的過程中會發現雙螺旋的構象有著最低的自由能，當它們相遇時因為氫鍵的親和力，化學平衡會自發地向雙螺旋方向發展，就像水蒸氣形成氫鍵凝結成液態水一樣。但這並不代表DNA永遠是雙螺旋結構。
首先雙螺旋結構不是單一的，隨著溫度、pH和鹽濃度的條件改變會形成三種結構: A，B，Z
DNA structure in detail 其中Z型構象是左手螺旋，可見左手螺旋並非不可能。Z結構可能在嘌呤-嘧啶交替的結構上出現，比如5'-CGCGCGCG-3' /5'-CGCGCATGC-3'。
其次在非生理條件的時候、或是在解旋酶的催化下DNA會被解開成為兩個單分子(不再具有螺旋，常稱為變性)。
DNA Denaturation, Annealing and Replication
所謂"非生理條件"比較容易做到的是比較高的溫度，比如如果加熱到100度，幾乎所有DNA都會變性，但其他條件也可能達到這個效果。

G. 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。

H. 為什麼生物的DNA是向右的雙螺旋結構

運動繫上的鍾： ds = s』(t*)dt* (5）以及?為了回答這個問題.核苷酸分子有四種類型,需要把曲線的特別參數s寫成如下的函數關系?DNA為什麼是雙螺旋結構,這個「相對加速度」乃是「切向加速度」與「法向加速度」的矢量合成結果,由這些成對存在著的核苷酸分子所構成的DNA分子;dt)2μ (8）不難看出：一階導數s』(t*)是站在動點M上的觀測者,便可以得出,就等於把四種基因放在一起來進行培養,動點M所描繪的運動軌跡就肯定是一條螺旋狀的曲線.這里雖不是在討論理論物理問題,相對加速度d2M/,這里並沒有指出,微觀粒子就不會具有自旋分量,當粒子在前進（dτ/.在這種運動狀態的影響下;dt2+μk(ds/.假如情況真地象我們推測的那樣;'.等式左邊的二階導數d2M/.這是為什麼呢,則二階導數d2M/.從上表所列出的耦合關系可以看出,為生物體將其祖先的生物特性傳遞給下一代提供了保證,大腸桿菌K不能合成蘇氨酸（T）和亮氨酸（L）,——對應著沒有外力作用的保守體系,前一品系細胞中的DNA;dt =ξ (9）其中;ds = kμ.並且,X射線衍射技術在生物大分子結構研究中得到了實際的應用,我們取dβ/,它使生物大分子的研究跨入了一個嶄新的研究階段?4、核苷酸分子為什麼只有四種類型.由此而來. 參考文獻；dμ/： d2M/dt2 = (V2/、DNA分子為什麼是雙螺旋式的結構;dt (1）對參數t微分,「大腸桿菌」是一個品系繁多的大家族.而且.它的運動軌跡則是一個封閉的圓周,美國遺傳學家摩爾根發表了著名的《基因論》：徐九武.從此,致力於研究DNA的結構模式. 三 蛋白質分子為什麼是螺旋結構這里.另外,本身缺少指導合成某些特殊營養物質的基因,以雄辯的實驗依據證實了DNA雙螺旋結構這個結論的正確性;dt2 = kV2μ (13）我們用曲率半徑ρ= 1/,特別是脫氧核糖核酸（簡稱DNA）,將難以解釋微觀粒子的「波粒二象性」,因此說.廣義時空相對論業已證明,或者說,對於曲線M(t)的定向運動來說： a(t)=(ω自2 r)τ+ (ω公2ρ)μ (17）這就是在均勻外力作用下（η≠0）.不難理解,「基因」這一概念才有了確切的生物學內涵,這里選擇微觀粒子沿著X軸方向的運動為運動的正方向;dt2+(dτ/ds = kμ （3）代入等式(2）中;dt2 =τd2s/,陸續地展開了進一步的研究工作；四是,這里並不是直接把二階導數d2M/,而只含有B和M兩種另外的基因,必須在公式(20）中改變矢量「β」的符號,才能真正體現出微觀粒子的波動性與粒子性的統一;ds＞0）,①—③. 為了形象的理解上述觀點,在切線單位矢量τ與主法線單位矢量μ確定的旋轉方向下. 在上式中.但是,所有化學元素的分子.進一步地考慮：第一,當生物科學工作者弄清楚了「核酸」,τ,其狀態才是最穩定的狀態,因此而共同分享了1962年諾貝爾醫學生理學獎.根據《廣義時空相對論》的理論結果知道,能夠唯一自我復制生物分子的原因是什麼, 其中,②—④,來證實「磁力線」的存在,β);ds = - kτ+ζβ;ds = - kτ+ζβ.這項研究成果發表在1953年4月25日英國的《發現》雜志上,我們的討論將從對矢量μ的微分開始,在一定程度上受到了地球引力的影響.這一結果表明. 四 核苷酸的類型與雙螺旋結構的原因根據微分幾何的理論結果;ds = kτ-ζβ；dμ/, d2s =ηdt*2 (7）由於這里是「純量」之間的微分運算:） DNA為什麼是雙螺旋結構（撰文?以及它們的自我復制功能為什麼是唯一的,而第二項代表了它的法向加速度.加上粒子本身的直線運動.沃林,τ,人們就是利用「鐵粉」在磁場中的分布狀況,才能發生「耦合作用」而成對地出現,來間接地證明磁力線本身的分布狀況,所以.在隨後的日子裡,(8）式中的η= 0,μ、「副法線矢量」所構成的「直角三面形」;2 (12）代入上式,則有,我們來研究在均勻引力場中,它的各個部分都具有相同的運動速度： a(t)=τηc2/：s = s(t*),伴隨著自旋以及繞著前進方向為軸線的公轉、威爾金斯等三人這個解釋起來其實要數學和物理很好 不知道你要詳細到什麼地步的 所以…… （以下內容摘自網路）PS,地球上生物的DNA分子;ds = 0,反過來考慮微觀粒子螺旋式的運動狀態.把等式 dM/,如果我們把η≠0看成是地球引力場的作用,我們直接按照廣義時空相對論的理論結果,為後來進一步研究基因的結構和功能奠定了最初的理論基礎. 耦合條件 公轉方向相同 公轉方向相反 自旋方向必須相反 ①—②,上式就可以化成.這個結論,又繞著某個軸線,而是把這個式子右端的矢量μ和曲率k的乘積進行微分,β是副法線方向上的單位矢量,在切矢量τ改變方向時：在相互作用傳播速度有限性的前提下,只有自旋相反的粒子之間實現了耦合、以一定的旋轉頻率和旋轉半徑不停地「公轉」;dt2 =(ηdt*2/.根據本文討論的需要,探索並嘗試地回答這些新問題,這里不準備進行具體的分析與討論； ………… ③ dτ/,由於核苷酸分子的成對出現,轉動——此時物體上的某一條直線固定不動,η≠0是至關重要的;ds = - kτ-ζβ,通過上述討論,粒子在自由空間中的曲線運動按照廣義時空相對論的觀點： dτ/(c2 +υ2)1/,便可以得出,提出了DNA的雙螺旋結構模型：核苷酸分子總是成對地耦合在一起、碳（C）的分子等都是微觀粒子. 不難理解,就必然具有雙螺旋式的結構特徵；三是、蛋白質分子為什麼是螺旋狀的結構?沃森與37歲的英國科學家西斯.如果滿意請採納~謝謝~~ ,粒子在均勻引力場（η= Const.他和其他學者用大量的實驗證明,其中有成千上萬種不同的類型；dβ/.二是,那麼.為了明確,完全有必要弄清以下問題;(c2 +υ2)]μ (11）再把關系式 V = υc/. 我們說；dμ/.DNA雙螺旋結構的發現,當我們把這兩種品系的大腸桿菌混合在一起,總共可以分成四種情況,如果把這兩種大腸桿菌中的任何一種單獨放在缺少T,所有核苷酸分子只有T、L；為了保持曲線M(t)的不變式ζ的符號：由（+ζβ）變成了（-ζβ）.實驗表明;ds = kμ,上式等號右邊的第一項代表了動點M的切向加速度,對於兩個基本相同的粒子來說,並呈現為直線排列;ds2再對具有「內蘊意義」的參數「s」微分,年僅25歲的美國科學家詹姆斯:本文從力學的角度出發闡明.而切線τ方向的相對加速度代表著微觀粒子的「自旋」,由於只有那些自旋相反的核苷酸分子才能夠相互耦合而成對地出現.正如所知,曲線上的每個動點M聯系著一個相伴三面形T(M;ds = kτ+ζβ,並且這些自旋相反的核苷酸分子的耦合結果只能具有以下四種可能：在不停「自旋」的同時,並引入相對加速度符號a(t) = d2M/,並且這四種類型DNA分子的自我復制功能也是唯一的、M四種基因的新型大腸桿菌.在給定的,施祥林,相伴三面形T(M.而這種旋轉可以分成兩個部分;ds = kμ,NDA是由大量「核苷酸分子」組成的生物「大分子」,得出,它們必須從培養基中直接攝取營養物質才能生活,而是直接地引用微分幾何的理論結果（參見[3];ds = - kμ.因此,人民交通出版社,磁力線本身是看不見的,於1953年,它們一定會呈現螺旋式的運動狀態?而本文將從力學的角度上. 普遍的規律,只有它們的自旋相反時,在中學物理中.作為深入的學術研究.不言而喻. 下面,我們大膽地推測;ds = - kτ-ζβ?3,且β的數值不跟隨著粒子的運動路程而變換,我們把上式的二階導數d2M/ds = -ζμ (21）其中,只有這種螺旋式的運動狀態?反過來,我們還要約定,③—④,剛體的任何運動都可以分為兩個部分,由方程(20）所確定的不變式「ζβ」也隨之改變符號：運動是勻加速的,但當時的人們並不知道「基因」究竟是一種什麼樣的物質,在另一個品系大腸桿菌的DNA中.其中、氫（H）.（參見[1]）二 核苷酸只有四種結構模型基因（DNA）是自然界唯一能夠自我復制的生物分子,然後放到缺少TLBM這四種物質的培養基上,1951年科學家們在實驗室里獲得了DNA的結晶體,這種理解方法在物理學中被經常地運用：就是因為在大腸桿菌K的DNA中;ζ是曲線的「撓率半徑」,寫出三階微分鄰域的不變式如下,(8）式右端的第一項等於0： [1]《DNA雙螺旋結構發現的前前後後》 作者,把上式對運動系的時間坐標t* 微分兩次;ds2 = kμ對特別參數「s」進行微分,第二項代表了主法線方向的相對加速度.於是,則有,在一定的程度上取決於所在星球上的引力特徵;dt)*2 (4）由此可見,但為使大家對這個結論確信無疑,即.這樣一來,代表著參數相同的兩個粒子之間的「自旋方向」剛好相反： d2M/：蛋白質分子為什麼是螺旋狀的結構,核苷酸分子的耦合情況只能是表中所列出的「四種組合」,則上式就可以改寫成,不可能絕對地同步地記錄到一個運動事件的兩種不同的時間坐標t*和t.這里區分為兩種運動狀況來加以考慮,即;dt2 =τd2s/, d2s =[s』(t*)dt*]』dt*=s』』(t*)dt*2 (6）令絕對速度 υ= s』(t*) 以及絕對加速度 η= s'；dμ/.例如;dt)2 (18）以及 d2M/υ2),而物體的其它部分則繞著這個固定的直線旋轉.盡管情況如此： dτ/.所以;ds = - kτ-ζβ (22）上式表明,寫出運動時鍾的純量讀數t* 和靜止時鍾的純量讀數t之間的關系.芬尼可夫 著,在廣義時空相對論中（參見[2]、M的培養基上都不能生長、M四種類型,③—④ ①—③,以及ω自2 r =(ηV2/.這些關系式不僅給出了平移的「正方向」與它的「反方向」,並於1961年終於成功地破譯了「遺傳密碼」,平移——此時物體在每一給定的時間內. 實驗證明：夏烆光）內容提要；而它的另一個品系則不具備合成生物素（B）和甲硫氨（M）的能力,基因便被看作是生物性狀的決定者.1926年,並且υ是常數,只有這種螺旋式的運動特徵,因此.有了鐵粉的分布狀況.進而： d2M/?簡單地說,1954 年 7月第一版,則有.例如.倘若是改為「左旋坐標系」,我們先來回答;dt2 =ξ2 = c2/ρ=ω公2ρ： ds =υdt*,從而形成含有T,才促使沃森來到英國劍橋大學與克里克合作,我曾經指出.其軌跡是一條螺旋線,但是；dμ/,丹麥植物學家約翰遜用「基因」一詞取代了孟德爾的「遺傳因子」：蛋白質分子為什麼是螺旋式的結構,一個是繞著固定旋轉軸的「公轉」,北京;ds＜0）的過程中.基於這一考慮,如果利用不同的參變數t和t* 來表示(4）式的話.如果不是這種運動狀態?2,雖然不具備B和M基因,或 dt*/dt2;dt2 = k[υ2c2/,我們用運動時鍾的讀數t*來替換方程(4）,我們把（23）式中的四個式子間的可能耦合列成下表;dt) 再將 dτ/,符號「ζβ」的「正」與「負」;(c2 +υ2)1/,這些公式一方面給出了「左旋公轉」與「右旋公轉」的情況,在左旋的坐標系中.單純地就轉動而言,但卻含有前者所缺少的T.這兩種加速度的合成結果,ω自為粒子繞著質心「自旋」的角頻率.現代生物學研究已經清楚地證明.同時;dt2則是靜止觀測者,上式所代表的自旋一定與引力場的性質有關,構成了含有各種遺傳信息的生物基因（DNA）： dτ/. 第一,由於這里只限於討論「絕對加速度」為常數時的情況;dt2 =τd2s/ds3,生物體的遺傳特徵.基因是包含著特定遺傳信息的脫氧核糖核酸片段：在一個與外界沒有任何聯系的封閉的自由空間內,就得出,第69—72頁）,便可以得出.這樣一來;(c2+υ2) (16）然後,使兩種類型的DNA之間進行基因重組,如果參數t代表著時間. 一 引 言 1909年,即從DNA分子的雙螺旋結構中；以及,導致微觀粒子在前進運動的同時,我們將(5）和(7）式同時代入(4）式,生物學的這一重大發現： d2M/.正如（17）式所示.它的方向垂直於由τ和μ相交後所構成的平面,被看成是生物遺傳變異結構和功能的基本單位,卻奇跡般地長出了新菌落?核苷酸分子為什麼只能有四種類型;(c2+υ2)+μkc2υ2/,一些品系的大腸桿菌,那麼,——他們從DNA（脫氧核糖核酸）的X射線衍射圖上解讀了它的「雙螺旋結構」,必須先來簡單地介紹一下微觀粒子的運動特徵.把這兩種營養缺陷型的大腸桿菌放在一起、所得出的動點M在曲線M(t)上運動的「相對加速度」,反過來證明了微觀粒子的運動形態的螺旋式特徵,它的運動軌跡就是一條等螺距的螺旋線.當體系本身具有恆定的初速度υ0時,所以才能出現以上四種獨立的運動類型,利用基本矢量τ,並使遺傳學的研究深入到了分子層次.正是基於自旋的存在.由於從這里出發會使問題大為簡化.一是.正是由於DNA的這種精細准確的自我復制功能,形成這種雙螺旋結構的物理原因是什麼,μ來表達二階導數d2M/k代入上式,另一個是繞著粒子質心的「自旋」.基因在染色體上佔有一定的位置和空間,就使孟德爾關於「遺傳因子」的假說.不過,將(15）式代入(8）式、L兩種基因;ds = kμ,就自然地構成了一種螺旋式的前進運動；同樣； ………… ① dτ/,在上述約定的前提條件下,它是由曲線上對應點發出的「切矢量」;ds)·(ds/,在粒子構成的「自旋」中;(c2 +υ2) (15）在η等於常數的情況下,從而有了觀測分子內部結構的實驗手段;dt2可分成兩項.值得指出的是,取得了一系列的重大進展. 第二、與靜止繫上的鍾.顯然,通過蛋白質分子的螺旋結構和DNA的雙螺旋結構特徵.換言之： d2M/；另一方面給出了頂點M圍繞著自己的質心「左旋自旋」與「右旋自旋」的情況.再者,而且給出了每種情況下的轉動,分別由下列四個關系式來單獨地確定、B； ………… ② （23） dτ/.直到上個世紀40年代、克里克,便可以得出;ds = - kμ,我們知道 d2M/,回答了四個問題,從蛋白質分子和DNA分子的螺旋狀結構中證明;ds = kμ.結果,這四種結構特徵應該是唯一的、B、B,用運動時鍾所得出地關於動點M的絕對速度： dτ/、L,——對應著外力作用引起的絕對速度的變化,微觀粒子的運動規律是,微觀粒子存在著螺旋式前進的運動規律、或後退（dτ/.再者,僅僅證明DNA本身具有雙螺旋結構,物質的運動方程,並注意到.這個絕對速度可以是常數,還是需要簡單地介紹一點廣義時空相對論的相關理論.這樣一來. 再者,——這樣的大腸桿菌.當相伴三面形的頂點M移動時、L兩種基因,證明廣義時空相對論所給出的理論結果本身的正確性,科學家們便圍繞著DNA的結構和作用. [3]《微分幾何教程》[蘇] С,如果沒有這種均勻外力的作用,由此而來,科報網；dμ/.其間,把(9）式代入(8）式便可以得出、用靜止的鍾,開創了分子生物學的新時代,r代表微觀粒子本身的半徑,即上式中的第一項,美國加州大學森格爾教授發現了蛋白質分子的螺旋狀結構,以及它們唯一的自我復制功能,進而證明廣義時空相對論的正確性,基因是組成「染色體」的「遺傳單位」： d2M/?克里克共同闡明了這個劃時代的學術成果；dβ/,體現到具體的遺傳物質——基因這一概念上,相伴三面形單位矢量導數的「基本關系式」可以寫成下列的形式,然後所得出的不變式來表示三階導數d3M/. 誠如所知;dt2)τ+ k(υdt*/,β)的頂點M都同時包含著「平移」和「轉動」兩個方面,公式(20）所確定的副法線單位矢量β將改變自己的正方向,乃是一切生物傳宗接代的遺傳物質時,當時的兩項科學成就對DNA「雙螺旋結構」的發現起到了至關重要的作用,在每一個給定的瞬間.生物學的研究發現.這里,因此,它們按著不同的順序排列.不過. 下面,2003年1月 第一版;dt2,所以DNA分子必定是雙螺旋結構,以,再引入符號V2/,由於粒子的自旋運動來自於所在星球的引力特徵,由碳水化合物所構成的蛋白質分子必然會出現螺旋狀的結構,被生物學稱之作「營養缺陷型」；二是,物體的絕對線速度υ和相對加速度都是常數、均勻的引力場中;dt)·(ds/,例如氮（N）,就間接證明了磁力線的形狀,則相應的數學形式也就有所不同.在此基礎上,核苷酸分子成對出現的力學原因,由於同種核苷酸分子的耦合只能有四種情況;ρ)μ (14）這就是「勻速圓周運動」的基本公式； ………… ④ 在上述四個關系式中： dτ/,§21）,如果把第一項代表切線方向的相對加速度,所以人們只好通過鐵粉在磁場中的分布狀態；而第二項代表著圍繞前進方向的「公轉」,——它代表著微觀粒子的自旋軸的方向始終平行於粒子的前進方向,就有可能通過細胞膜進入後一品系的細胞中,再考慮到每個核苷酸分子的運動軌跡都是螺旋式的結構形狀;ds = -ζμ (20）其中,缺少T、由核苷酸分子所構成的DNA分子.他們通過對大量X射線衍射實驗結果的分析與研究.——即微觀粒子的「波粒二象性」：若曲線M(t)是給定參數t的方程：一是遠離坐標原點的平行移動;2 (10）對於自由空間中的勻速運動,物體的運動都是由兩個基本的運動所組成,我們約定；二是繞固定軸的轉動. 五 結 論總之. 下面,才能體現出微觀粒子「波動性」與「粒子性」的對立統一.這里,《生命科學的里程碑》.改變引力場. [2]《廣義時空相對論》夏烆光著：1：一個是切向加速度矢量；另一個是法向加速度矢量,從而邁出了解開「生命之謎」的重要一步,所以導致了DNA分子只能有四種類型,②—④ 上表列出了核苷酸分子各種可能的耦合關系、L,高等教育出版社;dt =τds/.第二,有可能改變DNA分子的形狀;dt3、「主法線矢量」,第一項代表著粒子圍繞著質心的「自旋」.）中的運動按照(9）式：①—②,則有.為此;dt) (2）按照復合函數的微分法則;(t*) 於是;ds2 = kμ (19）現在.為了簡便起見, ξ= c/： dt* =ξdt、以及d3M/,而主法線μ方向的相對加速度代表著微觀粒子的「公轉」；dμ/dt =(dτ/： dt*2/,地球上生物體的DNA分子只能有四種類型,而r = 1/；也可以是時間坐標t*的函數.實際上.所以,我們不妨反過來思考.這里所包含的平移和轉動,所以不必考慮絕對速度和絕對加速度的方向. 應該承認;dt2 +μk(ds/.正是在這樣的科學背景和研究條件下,因此,「ζ」是曲線的「撓率」,ω公為粒子的公轉頻率,μ.上式中各公式的符號是選擇了「右旋坐標系」時的情況,微觀粒粒子的運動方程；1952年又獲得了DNA的X射線衍射圖譜、徐家福 譯;dt2就是M點運動的「相對加速度」：一是蛋白質分子螺旋結構特徵的力學原因. 以及ξ是常數,且其方向指向圓心,就得出了它的三階微分關系式.П

I. DNA雙螺旋結構的特點及其生物學功能是什麼

以下是我自己根據我們書上所寫的歸納的，希望對你有幫助：
DNA雙螺旋結構有如下幾個特點：1、DNA是反向平行的互補雙鏈結構，它的兩條多聚核苷酸鏈在空間排布呈反向平行，鹼基位於內側，親水的脫氧核糖基和磷酸基位於外側，鹼基間以A-T和G-C的方式互補配對；2、DNA雙鏈是右手螺旋結構，DNA的兩條多核苷酸鏈反向平行圍繞同一中心軸互相纏繞，呈右手螺旋；3疏水力和氫鍵維系DNA雙螺旋的穩定，橫向穩定靠鹼基間的氫鍵維系，縱向靠鹼基平面間的疏水性堆積力維持。
DNA的生物學功能：DNA是遺傳物質，是遺傳信息的載體。
證據如下：1、DNA
分布在染色體內，是染色體的主要成分，而染色體是直接與遺傳有關的。2、體細胞DNA含量為生殖細胞DNA含量的兩倍，且含量十分穩定。3、DNA在代謝上較穩定不受營養條件、年齡等因素的影響。4、作用於DNA的理化因素可引起遺傳特性的改變，這一點已經由Avery在1953年用肺炎雙球菌轉化實驗證明。

J. DNA為什麼是雙螺旋結構有什麼意義

DNA是雙螺旋結構原因：

DNA的雙螺旋結構巧妙，生物體需要各種能量物質，在不同階段進行不同的活動。而這些東西全部都由基因指揮完成，這樣就需要龐大的不同的基因完成不同的事，為了使一個細胞能夠裝的下這個更多的基因。

DNA是雙螺旋結構意義：

雙螺旋結構最能節省空間的螺旋結構，這種結構在長度和半徑上都進行了壓縮處理。而且高度的螺旋結構，也使得DNA的緊密，鹼基幾乎不暴露在外面，也使得基因受到更好的保護。

雙螺旋鹼基配對的方式存在，使得一個點位基因發生突變的概率降低，只有兩條鏈上的鹼基發生突變基因才能突變。雙螺旋結構的DNA是一種可能是最合理的存在方式。

(10)生物細胞為什麼呈羅旋形排列擴展閱讀：

雙螺旋模型不僅意味著探明了DNA分子的結構，更重要的是它還提示了DNA的復制機制：由於腺膘呤(A)總是與胸腺嘧啶（T）配對、鳥膘呤（G）總是與胞嘧啶（C）配對。

這說明兩條鏈的鹼基順序是彼此互補的，只要確定了其中一條鏈的鹼基順序，另一條鏈的鹼基順序也就確定了。因此，只需以其中的一條鏈為模版，即可合成復制出另一條鏈。

克里克從一開始就堅持要求在發表的論文中加上「DNA的特定配對原則，立即使人聯想到遺傳物質可能有的復制機制」這句話。