螺旋
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1.象螺蛳壳纹理的曲线形。
2.简单机械。圆柱体表面有像螺蛳壳上的螺纹叫做阳螺旋,在物体孔眼里的螺纹叫做阴螺旋。阴阳两组螺旋配合起来,旋转其中一个就可以使两者沿螺旋移动,螺纹愈密,螺旋直径愈大愈省力。螺旋在机械上应用极广,如螺钉、螺栓、压榨机、千斤顶等。
螺旋结构是自然界最普遍的一种形状,DNA以及许多其它在生物细胞中发现的微型结构都采用了这种构造。然而,为何大自然对这种结构如此偏爱呢?美国宾夕法尼亚州的物理学家认为,他们找到了这一问题的数学答案。他们的研究成果发表在近期的《科学》杂志上。
“为何螺旋结构是现在这个样子?过去的回答是——由分子之间的引力决定的。但这只能回答螺旋结构是如何形成的,而不能回答为什么它们是那种形状。”宾州大学的天文和物理学系教授兰德尔·卡缅指出,“从本质上来看,螺旋结构是在一个拥挤的空间,例如一个细胞里,聚成一个非常长的分子的较佳方式,譬如DNA。”
在细胞的稠密环境中,长分子链经常采用规则的螺旋状构造。这不仅让信息能够紧密地结合其中,而且能够形成一个表面,允许其它微粒在一定的间隔处与它相结合。例如,DNA的双螺旋结构允许进行DNA转录和修复。
为了显示空间对螺旋形成的重要性,卡缅建立了一个模型,把一个能随意变形、但不会断裂的管子浸入由硬的球体组成的混合物中,就好比是一个存在于十分拥挤的细胞空间中的一个分子。通过观测,他们发现对于这种短小易变形的管子而言,Ц形结构的形成所需的能量最小,空间也最少。而螺旋当中的Ц形结构,在几何学上最近似于在自然界的螺旋中找到的该种结构。
“ 看来,分子中的螺旋结构是自然界能够最佳地使用手中材料的一个例子。DNA由于受到细胞内的空间局限而采用双螺旋结构,就像是由于公寓空间局限而采用螺旋梯的设计一样。”卡缅指出。转自118cha.com
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