Kas ir Helix?

Bioloģijā lielas molekulas neeksistē vienkārši kā garas taisnas ķēdes; tā vietā tie satītas un salokās ļoti sarežģītās formās. Molekulas formai ir izšķiroša nozīme molekulas īpašību un funkciju noteikšanā. Spirāle ir viena no šādām trīsdimensiju formām, ko veido lielas molekulas, un tai ir svarīga loma bioloģijā.

Helices var būt labās vai kreisās puses atkarībā no līknes pagrieziena ap centrālo asi. Orientāciju var noteikt, aplūkojot formu visā tās garumā. Ja kustība prom no novērotāja ir pulksteņrādītāja virzienā, tad struktūra ir labā roka. Ja kustība notiek pretēji pulksteņrādītāja virzienam, tad tā ir kreisā. Rokturību jeb hiralitāti nevar mainīt, aplūkojot to no citas perspektīvas, bet tā ir formas neatņemama īpašība.

1951. gadā Linus Pauling un Robert B. Corey no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta parādīja, ka precīza proteīna keratīna satīšana ļāva ūdeņraža saitēm veidot un stabilizēt struktūru. Viņi atklāja alfa spirāli, kas ir labās rokas forma. Viņi noteica, ka spirālveida struktūra palīdz saglabāt molekulas formu un piešķir tai daudz lielāku stabilitāti nekā tad, kad tā tiek attīta.

Olbaltumvielas sastāv no aminoskābju ķēdēm, ko sauc par polipeptīdiem. Olbaltumvielās katrs alfa spirāles pagrieziens aizņem apmēram 3.6 ķēdes aminoskābes. Spirālveida forma tiek uzturēta, izmantojot ūdeņraža saites, kas veidojas starp vienas aminoskābes aminogrupu un trešās aminoskābes skābekli, kas atrodas aiz tās ķēdē.

Šķiedru proteīniem, tostarp keratīnam, ir visvienkāršākā spirālveida forma. Ir arī sarežģīti proteīni, kuriem ir spirālveida izkārtojums, tostarp kolagēns, kas ir trīskārša spirāle. Kolagēns sastāv no trim polipeptīdu ķēdēm, katra ir labās puses ķēde, kas apritināta viena ap otru.

Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS) ir divi citi molekulu piemēri, kam ir alfa spirālveida struktūra. RNS parasti sastāv no vienas nukleotīdu virknes, kas savīta alfa spirālē, savukārt DNS sastāv no divām virknēm. Ļoti reti DNS pastāv vienā ķēdē; tā vietā divas identiskas ķēdes, kas orientētas pretējos virzienos, ir izvietotas blakus. Slāpekļa bāzes starp abām savienojas ar ūdeņraža saiti, veidojot tiltus, piemēram, kāpņu pakāpienus. Tas padara DNS ļoti stabilu, kas ir ārkārtīgi svarīgi, lai aizsargātu molekulā glabāto ģenētisko materiālu.