O spirală este o formă formată dintr-o curbă netedă. Pentru a vizualiza această formă, ne putem imagina o panglică înfășurată în jurul unui băț sau cablul spiralat între un receptor de telefon și baza acestuia. O scară în spirală este un alt exemplu practic.
În biologie, moleculele mari nu există pur și simplu ca lanțuri drepte lungi; în schimb, se înfășoară și se pliază în forme foarte complexe. Forma pe care o are o moleculă joacă un rol crucial în determinarea proprietăților și funcției moleculei. O spirală este o astfel de formă tridimensională formată din molecule mari și are un rol important în biologie.
Helicile pot fi fie la dreapta, fie la stânga, în funcție de virajul curbei în jurul axei centrale. Orientarea poate fi determinată uitându-se la forma pe lungimea sa. Dacă deplasarea față de observator este în sensul acelor de ceasornic, atunci structura este dreaptă. Dacă mișcarea este în sens invers acelor de ceasornic, atunci este stângaci. Handedness, sau chiralitate, nu poate fi schimbată privind-o dintr-o perspectivă diferită, ci este o proprietate inerentă a formei.
În 1951, Linus Pauling și Robert B. Corey de la Institutul de Tehnologie din California au arătat că înfăşurarea precisă a cheratinei proteice a permis legăturilor de hidrogen să formeze și să stabilizeze structura. Ceea ce au descoperit a fost un helix alfa, care este o formă de mână dreaptă. Ei au stabilit că structura elicoidală ajută la menținerea formei moleculei și îi conferă mult mai multă stabilitate decât atunci când este derulată.
Proteinele sunt formate din lanțuri de aminoacizi, numite polipeptide. În cadrul proteinelor, fiecare rotație a helixului alfa preia aproximativ 3.6 aminoacizi ai lanțului. Forma elicoidală este menținută prin legături de hidrogen care se formează între gruparea amino a unui aminoacid și oxigenul celui de-al treilea aminoacid dincolo de acesta în lanț.
Proteinele fibroase, inclusiv cheratina, prezintă un model elicoidal cel mai elementar. Există, de asemenea, proteine complexe care au aranjamente elicoidale, inclusiv colagen, care este un triplu helix. Colagenul este alcătuit din trei lanțuri polipeptidice, fiecare cu mâna dreaptă, toate înfășurate unul în jurul celuilalt.
Acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN) sunt alte două exemple de molecule care au o structură elicoidală alfa. ARN-ul constă de obicei dintr-o singură catenă de nucleotide înfășurate într-o helix alfa, în timp ce ADN-ul este alcătuit din două catene. Este foarte rar ca ADN-ul să existe într-un singur lanț; in schimb, doua lanturi identice, orientate in directii opuse, sunt dispuse una langa alta. Bazele azotate dintre cele două se leagă împreună prin legături de hidrogen, formând punți, ca treptele unei scări. Acest lucru face ca ADN-ul să fie foarte stabil, ceea ce este extrem de important pentru a proteja materialul genetic stocat într-o moleculă.