Eine Helix ist eine Form, die durch eine glatte Kurve gebildet wird. Um diese Form zu visualisieren, kann man sich ein um einen Stab gewickeltes Band oder die Spiralschnur zwischen einem Telefonhörer und seiner Basis vorstellen. Eine Wendeltreppe ist ein weiteres praktisches Beispiel.
In der Biologie existieren große Moleküle nicht einfach als lange gerade Ketten; Stattdessen wickeln und falten sie sich zu sehr komplexen Formen. Die Form eines Moleküls spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften und Funktion des Moleküls. Eine Helix ist eine solche dreidimensionale Form, die von großen Molekülen gebildet wird, und sie spielt eine wichtige Rolle in der Biologie.
Helices können je nach Kurvenverlauf um die Mittelachse rechts- oder linksgängig sein. Die Ausrichtung kann durch Betrachten des Formulars entlang seiner Länge bestimmt werden. Wenn die Bewegung vom Betrachter weg im Uhrzeigersinn erfolgt, ist die Struktur rechtshändig. Wenn die Bewegung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt, ist sie linkshändig. Die Händigkeit oder Chiralität kann nicht durch eine andere Betrachtungsweise verändert werden, sondern ist eine inhärente Eigenschaft der Form.
1951 zeigten Linus Pauling und Robert B. Corey vom California Institute of Technology, dass eine präzise Wicklung des Proteins Keratin es ermöglicht, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden und die Struktur zu stabilisieren. Was sie entdeckten, war eine Alpha-Helix, eine rechtshändige Form. Sie stellten fest, dass die helikale Struktur dazu beiträgt, die Form des Moleküls zu erhalten und ihm viel mehr Stabilität verleiht als im abgewickelten Zustand.
Proteine bestehen aus Aminosäureketten, den sogenannten Polypeptiden. Innerhalb von Proteinen nimmt jede Windung der Alpha-Helix etwa 3.6 Aminosäuren der Kette ein. Die Helixform wird durch Wasserstoffbrückenbindungen aufrechterhalten, die sich zwischen der Aminogruppe einer Aminosäure und dem Sauerstoff der dritten Aminosäure darüber in der Kette bilden.
Faserproteine, einschließlich Keratin, zeigen in ihrer grundlegendsten Form ein spiralförmiges Muster. Es gibt auch komplexe Proteine mit helikalen Anordnungen, einschließlich Kollagen, das eine Tripelhelix ist. Kollagen besteht aus drei Polypeptidketten, jede rechtshändig, alle umeinander gewunden.
Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) sind zwei weitere Beispiele für Moleküle mit einer alpha-helikalen Struktur. RNA besteht normalerweise aus einem einzelnen Nukleotidstrang, der zu einer Alpha-Helix gewunden ist, während DNA aus zwei Strängen besteht. Es ist sehr selten, dass DNA in einer einzigen Kette existiert; stattdessen sind zwei identische Ketten, die in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind, nebeneinander angeordnet. Die stickstoffhaltigen Basen zwischen den beiden verbinden sich durch Wasserstoffbrücken und bilden Brücken, wie die Sprossen einer Leiter. Dies macht die DNA sehr stabil, was extrem wichtig ist, um das in einem Molekül gespeicherte genetische Material zu schützen.