Un’elica è una forma formata da una curva liscia. Per visualizzare questa forma si può immaginare un nastro avvolto attorno a un bastoncino, oppure il cordone a spirale tra una cornetta del telefono e la sua base. Una scala a chiocciola è un altro esempio pratico.
In biologia, le grandi molecole non esistono semplicemente come lunghe catene diritte; invece, si arrotolano e si piegano in forme molto complesse. La forma di una molecola gioca un ruolo cruciale nel determinare le proprietà e la funzione della molecola. Un’elica è una di queste forme tridimensionali formata da grandi molecole e ha un ruolo importante nella biologia.
Le eliche possono essere destre o mancine, a seconda della svolta della curva attorno all’asse centrale. L’orientamento può essere determinato osservando il modulo lungo la sua lunghezza. Se il movimento di allontanamento dall’osservatore è in senso orario, allora la struttura è destrorsa. Se il movimento è in senso antiorario, allora è mancino. La manualità, o chiralità, non può essere modificata guardandola da una prospettiva diversa, ma è una proprietà intrinseca della forma.
Nel 1951, Linus Pauling e Robert B. Corey del California Institute of Technology hanno dimostrato che l’avvolgimento preciso della proteina cheratina permetteva ai legami idrogeno di formare e stabilizzare la struttura. Quello che hanno scoperto era un’alfa elica, che è una forma destrorsa. Hanno determinato che la struttura elicoidale aiuta a mantenere la forma della molecola e le conferisce molta più stabilità rispetto a quando è srotolata.
Le proteine sono costituite da catene di amminoacidi, chiamate polipeptidi. All’interno delle proteine, ogni giro dell’alfa elica occupa circa 3.6 amminoacidi della catena. La forma elicoidale viene mantenuta attraverso i legami idrogeno che si formano tra il gruppo amminico di un amminoacido e l’ossigeno del terzo amminoacido oltre esso nella catena.
Le proteine fibrose, inclusa la cheratina, mostrano uno schema elicoidale nella sua forma più elementare. Ci sono anche proteine complesse che hanno disposizioni elicoidali, incluso il collagene, che è una tripla elica. Il collagene è costituito da tre catene polipeptidiche, ciascuna destrorsa, tutte avvolte l’una intorno all’altra.
L’acido desossiribonucleico (DNA) e l’acido ribonucleico (RNA) sono altri due esempi di molecole che hanno una struttura alfa elicoidale. L’RNA di solito è costituito da un singolo filamento di nucleotidi avvolto in un’alfa elica, mentre il DNA è costituito da due filamenti. È molto raro che il DNA esista in una singola catena; invece, due catene identiche, orientate in direzioni opposte, sono disposte affiancate. Le basi azotate tra i due si collegano tra loro attraverso legami a idrogeno, formando ponti, come i pioli di una scala. Questo rende il DNA molto stabile, il che è estremamente importante per proteggere il materiale genetico immagazzinato in una molecola.