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科普报道

简谈“相分离”

发布时间:2019年04月08日

  “相”就是系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分,相与相之间存在明显的相界面,所以就有了不同界面之间的“相分离”。早在洪荒之初,宇宙混沌一片。盘古拿斧子一劈,清者上升为天,浊者下沉为地,这就是最初的相分离。

  自然界中“相”无处不在:液体即为水相(图1),胶体即为胶相(图2),固体即为固相(图3)。而生物体内也存在着不同相之间的“相分离”。蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。我们体内的蛋白质有很多种,最新研究发现,许多蛋白质通过“相分离”行使功能,来维持机体正常的生命活动。“相分离”异常的蛋白质会导致功能异常,从而导致机体产生病变。

图1(图片来源:www.gettyimages.cn)

图2(图片来源:zhuanlan.zhihu.com)

图3(图片来源:app.myzaker.com)

  “相分离”有什么性质呢?我们知道水滴可以互相融合,两滴水滴如果离得很近就会合并成一滴大水滴(图4)。如果把水滴想象成生物蛋白质形成的“相”,这种融合的性质就是“相分离”最基本的性质之一。即不同的相之间可以互相融合,也可以分离变小。蛋白质形成的“相”可以融合变大,也可以分离变小,就像是下雨天玻璃上的雨滴一样,有大有小,有时互相融合变大,有时又分离开来变小(图5)。

图4(图片来源:www.quanjing.com)

图5(图片来源:www.quanjing.com)

  不同相之间的“相分离”有自己的临界点,过了临界点的相就会发生“相变”,即从一个相到另一个相的转变。比如水相到胶相的转变,胶相到固相的转变。有的转变是可逆的,而有的是不可逆的。生物体蛋白质形成的不同相之间有些不可逆的“相变”就是导致疾病的罪魁祸首。所以“相分离”与“相变”是自然界和生命体中十分有趣又十分重要的现象,研究“相分离”可以解释很多生命科学问题,也让我们对自然界有了新的认知。

 

  (作者:赵鑫)

 

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