Chapter 12 螺旋与生命.pptVIP

* Chapter 12 螺旋与生命 As naturalists have pointed out, right-handedness is one of the laws of nature. Stars（恒星） and their planets（行星） move and rotate from right to left. Man usually employs his right hand rather than his left hand, and consequently the things around him, such as staircases, locks, watch springs, etc., are made to be used from right to left. Now nature generally follows this law for the spirals on its shells. They are all right-handed, with rare exceptions, and when one happens to find a specimen that is left-handed, collectors will pay you its weight in gold.-----From 20,000 Leagues Under the Sea(海底两万里） by Jules Verne 在自然界里，隐藏着生命与非生命的一个 共同现象，这就是螺旋。自从最早发明螺旋 式水泵的阿基米德写出第一部关于螺旋结构 的科学著作以来，有关螺旋的奥谜便为人们 日益了解并加以应用。有趣的是整个生物界 也都存在着螺旋现象。 一、生命中的螺旋现象 众所周知，蛋白质、核酸及多糖等是构成生命的主 要物质。这些高分子物质按照一定的分子逻辑组成了各种生命活动的物质基础。近代生物学和分子生物学的研究成果向人们展示出：这些生命分子都存在螺旋结构。 在二十世纪三十年代，Astbury首先完成了蛋白质的X-射线 研究，发现毛发、羊毛和α-角蛋白类的某些其它纤维状蛋白质 都展示了相似的X-射线图谱。图谱表明：这些蛋白质沿着它们 的长轴具有0.5~0.55 μ m的大周期。他得出结论：在α和β角蛋白中多肽链是以不同方式盘旋或卷曲着。1950年，Pauling和 Corey进一步研究并设计了一种最能说明图谱结果的多肽链折叠 模型—α螺旋体。现知，不但纤维蛋白有α-螺旋，而且球状蛋 白质也有α-螺旋。当然目前已发现在蛋白质中除Pauling等最 初发现的α-螺旋（-3.613）外，还有310螺旋及π螺旋。至今， 绝大多数被测天然蛋白质都是右手α-螺旋。但是Roche与 Veerdouw于1978年发现嗜热菌蛋白酶的结晶中存在左手α- 螺旋 在核酸研究方面，Watson 和Crick在总结了Astbury、Franklin及 Wilkins等人的研究成果的基础上，于1953年提出了DNA分子的双螺 旋结构模型。这一学说被称之为分子生物学的第一原理。根据他们 的学说，DNA分子是右手螺旋体。但在1979年，Rich等正式宣布发 现了左手螺旋DNA。至于RNA也同样存在螺旋状结构。 更有甚者，亚细胞器甚至病毒颗粒同样具有螺旋结构。 典型的例子就是Finch和Klug等发现的核小体就是有DNA 分子缠绕若干组蛋白而形成的螺线管、超螺线管，最后形 成染色体。又如细胞的骨架结构—微管也呈螺旋状，并且 凡由微管构成的细胞器如鞭毛、纤毛、中心体等均保持着 螺旋结构。 由此可见，生命中的螺旋现象具有普遍性。 ? 二、???? 非生命中的螺旋现象 避开人为的螺旋现象不谈，在自然界中存在着十分有趣的螺旋现象。 1962年，美国MIT机械工程系主任Sharpiro教授及后来的英国皇家学会的特别会员A.M.比尼博士等发现，位于北半球的澡盆里的水当拨去塞子后，水流出时所产生的旋涡其旋转方向是向左，在南半球则为右。而在赤道则几乎没有旋涡产生。他们把这一现象归结于地球旋转这一自然力的作用。 在浩然的大海里，澎湃的海水一刻也不会安静，它们在不停地环 流。科学家们认为，即使是无风之日，海水也同样可以形成旋流。 更使人惊讶的是，1982年2月，美国基皮克天文台的天文学家们首先 观察到日面上有螺旋型的斑点。 从微观的电子到宏观的行星，它们的运动都存在着一个共同的现 象—螺旋运动。 ? 三、???? 螺旋与生物进化 达