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高分子扭结有自动解开的趋势吗? 第1页

  

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"自动解开的趋势"是不会有的。原因是热力学第二定理:对于一个孤立系统,其内部自发进行的与热相关的过程必然向熵增的方向进行。

耳机塞口袋里,耳机线很容易缠结起来。因为对于耳机线来说,完全不缠结,是一种高度有序的状态,其实是非常难以维持的。从熵的角度来说,耳机线缠绕起来可以有无数种缠绕状态;而耳机线完全不缠结只有一种状态。所以耳机线之间的状态就更容易落到缠绕的情况下。

至于普通的高分子,绝大多数是高度缠绕的,永远不可能分开的一团乱麻。

至于DNA,确实是一个特例。DNA在结构上主要有三种拓朴构型的变化:超螺旋(supercoiling)、纽结(knotting)与连锁(catenation)。能够使DNA在不进行DNA复制与转录的时候,尽量维持其紧密性。反之在转录或复制过程中,这些拓扑构型将会阻碍反应。这个时候就需要一种酶,叫拓朴异构酶(英语:Topoisomerase),先把DNA分子切断,解除缠绕。所以说,DNA分子也没有自动解开纽结的方法,也得找把剪刀先切开算了。

拓朴异构酶可依据其作用方式,而分为两种类型:
第一型拓朴异构酶(Type I topoisomerase):可将一条DNA双股螺旋完全包覆,并以破坏磷酸双酯键的方式切断其中一股DNA,使其产生一个小缺口,此时另一股完整的DNA将会穿过此缺口,之后通道重新黏合。属于这类型的有拓朴异构酶I(topoisomerase I)与拓朴异构酶III(topoisomerase III)等。
第二型拓朴异构酶(Type II topoisomerase):可将一条DNA双股螺旋上的两股DNA皆切断,产生缺口,使另一条双股螺旋能够穿过此缺口,之后再将通道重新黏合。属于这类型的有拓扑异构酶IIα与拓扑异构酶IIβ等。
from 维基百科



  

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