Hallo Lisa,
ich hätte die Antwort zwar nicht gewusst, bin mir aber relativ sicher sie zu verstehen und versuche jetzt mal das zu erklären.
Die (statistische) Physik ist ja praktisch ein immerwährender Kampf zwischen (potentieller) Energie und Entropie. Natürlicherweise versucht ein System die potentielle Energie zu minimieren und die Entropie zu maximieren. Bei niedriger Temperatur ist der Entropiebeitrag klein (T*S), daher „gewinnt“ die Energie und das System befindet sich im Grundzustand - also dem Zustand mit der geringsten potentiellen Energie. Sobald die Temperatur höher ist, wächst aber der Beitrag des Entropieterms, und die Entropie gewinnt an Bedeutung. Die Entropie ist um so größer, je mehr Zustände ein System einnehmen kann. Bei der niedrigsten (potentiellen) Energie eines Systems gibt es nur genau einen Zustand, eben den Grundzustand - die Entropie ist also sehr klein. D.h. der Grundzustand ist entropisch gesehen ungünstig. Für T>0 wird sich das System also einen Zustandsraum suchen, der für die spezifische Temperatur eine „sinnvolle“ Mischung aus Anregungsgrad der Zustände (also potentieller Energie -> eigentlich schlecht) und Anzahl der möglichen Zustände (Entropie -> je mehr, desto besser) suchen.
Entropisch gesehen ist der Unterschied zwischen Random Coil und Helix ganz klar: die Helix hat einen hohen Grad von Ordnung, d.h. bis auf die Lage im Raum und ein bißchen Schwingung um die Helix-Struktur gibt es kaum Freiheiten -> der Zustandsraum „Helix“ ist also sehr begrenzt -> die Entropie ist klein. Random Coil bedeutet das Gegenteil: Hier ist nichts festgelegt, das Ding kann aussehen wie es will und wild rumwabern -> der Zustandsraum, und damit die Entropie, sind riesig.
Entropisch gesehen gewinnt also ganz klar die Random Coil. Allerdings gibt es in der Helix eben Wasserstoffbrückenbindungen, die energetisch sehr günstig sind (die haben eine große „negative“ (effektiv) potentielle Energie). Diese H-Brücken können aber frühestens nach mindestens einer vollen „Umdrehung“ (3,6 Aminosäuren) auftreten. Davor gewinnt die Entropie -> es bildet sich eine Random Coil. Danach gewinnt die H-Brücke (=die niedrige Energie) -> es bildet sich (evtl. - meiner Ansicht nach aber nicht zwingend, das würde keinen Sinn machen - schließlich gibt es ja auch längere Random Coils) eine Helix.
So verstehe ich jedenfalls die Antwort, und es ist auch halbwegs plausibel.
Ich hoffe das hilft Dir ein bißchen?
Viele Grüße,
Jakob
„Der Prof wollte dann wissen, warum mal random coils und mal
alpha-Helices entstehen. (Erst ab der 4 Aminosäure gewinnt man
an Energie H-Brücken, davor nur Entropieverlust weil weniger
Freiheitsgrade)“
