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Was passiert mit Entropie und Enthalpie bei DNA-Hybridisierung und was ist energetisch günstiger?
AntwortBei der Hybridisierung von DNA kommt es zu einer Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den komplementären Basen der DNA-Stränge. Während dieses Prozesses verändern sich sowohl die Entropie als auch die Enthalpie. 1. **Enthalpie**: Die Hybridisierung führt zu einer stabilen Wechselwirkung zwischen den Basenpaaren, was eine negative Enthalpieänderung (ΔH < 0) zur Folge hat. Die Bildung von Wasserstoffbrücken und stabilisierenden Wechselwirkungen zwischen den Basen ist energetisch günstig. 2. **Entropie**: Die Entropie (ΔS) hingegen nimmt während der Hybridisierung ab, da die DNA-Stränge von einem ungeordneten Zustand (einzelne Stränge) in einen geordneten Zustand (doppelsträngige DNA) übergehen. Dies führt zu einer positiven Entropieänderung für das Lösungsmittel, da Wasser, das zuvor um die einzelnen Stränge organisiert war, freigesetzt wird und sich weniger geordnet anordnen kann. Energetisch günstiger ist der Prozess der Hybridisierung insgesamt, weil die negative Enthalpieänderung die negative Entropieänderung überwiegt. Dies wird oft durch die Gibbs-Helmholtz-Gleichung beschrieben: ΔG = ΔH - TΔS. Bei niedrigen Temperaturen kann die negative Enthalpie die Gibbs-Energie (ΔG) so beeinflussen, dass der Prozess spontan abläuft.
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