《大科技》：生命为何偏爱螺旋结构

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生物大分子螺旋

　　生物大分子DNA、蛋白质、淀粉、纤维素的结构中都存在着螺旋结构。我们所熟知的遗传物质DNA是双螺旋结构，它包含着人体的遗传信息。在受精卵中父系与母系的各一条链相结合，就诞生了综合二者信息的新的生命。DNA最重要的结构是双螺旋结构，但也可以形成其他结构,当双螺旋体的一部分解开时，其中一条DNA链可以折叠回去，形成了三螺旋或其他结构。

　　与DNA双螺旋结构相比，蛋白质中的螺旋是由氨基酸经脱水组成的单链螺旋，蛋白质末端运动自由度较大，可以组成三圈螺旋，三圈螺旋还可以转变成折叠形状。从这种意义上讲，折叠是螺旋的一种特殊形式。

　　人体中的蛋白质就是螺旋与折叠结构复合而成的复杂结构。比如，人体中重要的蛋白质——胶原蛋白就是由三条肽链拧成“草绳状”三股螺旋结构，其中每条肽链自身也是螺旋结构。人体中有16%左右是蛋白质，胶原蛋白占体内蛋白质总量的30%～40%，主要存在于皮肤肌肉、骨骼、牙齿、内脏与眼睛等处。

　　除遗传物质与蛋白质外，我们的主要食物淀粉的结构和所穿衣物(棉)中的主要成分棉纤维，也多是螺旋结构。

　　螺旋生物体

　　不仅生物大分子采取了螺旋的构型，而且有时整个生物体的形状或生物体的组成部分也可以是螺旋体。我们熟悉的螺旋藻就是这样的一种生物，其得名就是由于其形体在显微镜下观察时呈螺旋状的缘故。螺旋藻是地球上最早出现的光合生物，研究表明，螺旋藻是所有已被发现的生物中营养成分最丰富，最全面，最均衡的海洋生物。它的细胞壁是由多糖类物质构成，极易被人体消化吸收，吸收率可达95%以上。此外，螺旋藻还富含胡萝卜素，亚麻酸和亚油酸等活性物质，有清除血脂、疏通血管和保持血管弹性的作用，对防治心、脑血管疾病很有益处。螺旋藻是人类的朋友，而下面的另一种螺旋状的生命体就不能算是人类的朋友。

　　寄居在胃里的幽门螺旋杆菌，也是因其呈杆状、螺旋形而得名。胃液对许多细菌具有强烈的杀伤力，但对幽门螺旋杆菌却奈何不得。幽门螺旋杆菌埋藏在胃壁表面的黏膜下方，能够分泌一种物质来中和周围环境中的强酸，这是其过人之处。幽门螺旋杆菌很爱挑衅我们的免疫系统，往往激怒免疫系统发动初步的无情攻击，导致发炎反应。因此感染幽门螺旋杆菌的人，会出现没有症状的胃炎(也就是胃粘膜发炎)。人进入中年之后，会很容易得这些病，这都是幽门螺旋杆菌的祸害所致。

　　除上述生物体本身呈螺旋状外，而有些生物却借助螺旋形状实现它们独特的功能。水黾就是利用其腿部特殊的微纳米螺旋结构效应在水面上行动自如，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没而下沉。原来，这些取向的微米刚毛和螺旋状纳米沟槽的缝隙内可以有效吸附空气，在其表面形成一层稳定的气膜，阻碍了水滴的浸润，从而表现出水黾腿的超疏水(即不浸水)特性。对其腿的力学测量表明：仅仅一条腿在水面的最大支持力就达到了其身体总重量的15倍。