Dada la ecuación del G = del H-T del S, ¿cuál es el efecto de la temperatura sobre la energía libre de la estructura del ácido nucleico si el apilamiento de bases entre pares de bases en el ADN bicatenario es impulsado entálpicamente y entropically opuesto?

La ecuación delG = delH – TdelS no es aplicable a esta pregunta, ya que se derivó bajo el supuesto de T constante.

Para cualquier proceso real, los cambios de entalpía molar y los cambios de la entropía molar en sí mismos son una función de la temperatura. En la práctica, la ecuación con la que realmente te enfrentas es:

Ecuación 1: delG (P, T) = delH (P, T) – TdelS (P, T)

Tomemos la derivada parcial de esta ecuación con respecto a T, manteniendo P constante (Desafortunadamente estoy abusando de la notación aquí, pero solo para transmitir la idea):

Ecuación 2: d (delG) / dT = d (delH) / dT – delS (P, T) – Td (delS) / dT

Por “impulsado entálpicamente”, queremos decir que delH en cierta T (presumiblemente temperatura ambiente) es un número negativo grande. Por “entropically opuesto” queremos decir que TdelS en T es un pequeño número positivo. Como el término delH es más grande, delG es negativo y, por lo tanto, la unión al ADN puede ocurrir.

¿La línea de fondo?

Basándonos solamente en ecuaciones termodinámicas, no podemos predecir cómo nuestro apilamiento de bases de ADN se verá afectado por la temperatura. ¿Por qué?

¿Cuál es el valor de d (delH) / dT, o cómo cambia la entalpía del enlace con T?
¿Cuál es el valor de d (delS) / dT, o cómo cambia la entropía del enlace con T?
¿Cuál es el valor de delS en T, o cuál es la entropía de unión en T?

La única forma en que nuestra Ecuación 2 responderá a esta pregunta es cuando realmente conocemos los tres valores anteriores para una T dada, digamos 25C, y solo entonces podemos conectarnos y ejecutar nuestra predicción.

Entonces, si desea encontrar realmente la respuesta numérica a esta pregunta, necesitará encontrar algunos gráficos que le digan H (T, P) y S (T, P) para hélices simples y hélices dobles antes de que esta pregunta pueda ser respondido con cálculos termodinámicos. ¡Solo te estoy proporcionando las fórmulas que realmente necesitas!

No soy un experto en este campo. Sin embargo, revisé la respuesta de Michael Yu y encontré que era una explicación perfectamente plausible.
Me gustaría agregar ciertos puntos también. Perdónenme si estos no son tan útiles.
Supongamos que los ácidos nucleicos pueden tener dos estructuras posibles, formas bicatenarias y monocatenarias.

La ecuación termodinámica que rige la transición entre estas dos estructuras es la misma que se da en cuestión:
ΔG = ΔHTΔS, el valor de ΔG determina la viabilidad del proceso. Si el valor es un gran negativo, las cadenas tenderán a emparejarse y formar una molécula de doble cadena.
Cada vez que se forma un par de bases, se libera energía equivalente a la energía de enlace del enlace de hidrógeno, lo que hace que el valor de ΔH sea negativo. Sin embargo, la formación de dicho enlace de hidrógeno entre las bases restringe el movimiento libre de las cadenas, reduciendo así la entropía y convirtiendo el término -TΔS en un valor positivo.

Ahora, para una cierta reducción de bases, tenemos dos fuerzas opuestas, una es el cambio de entalpia (negativo) que tiende a hacer que el valor de ΔG sea más negativo (esto se llama entálpicamente) y el otro es un cambio de entropía (positivo) que tiende a hacer que el valor de ΔG sea más positivo (entropically opuesto).

Además, el primer emparejamiento de bases formado entre dos cadenas es altamente desfavorable ya que convierte dos moléculas en movimiento completamente libres en una única entidad con movimiento restringido. Sin embargo, todos los otros pares de bases subsiguientes formados, aunque todavía en oposición opuesta, no son tan significativos como el primer par de bases formado porque la molécula ya está en un estado ordenado y la entropía ya ha disminuido después de la formación del primer par de bases. Por lo tanto, el valor del término de entropía sigue disminuyendo con cada par de bases formado. Sin embargo, el término de entalpía es todavía constante porque la naturaleza de los enlaces de hidrógeno formados no se modifica.

¿Qué papel juega la temperatura?
En pocas palabras, solo por el bien de entender el problema, podemos decir que a temperaturas más altas, el valor de -TΔS será más positivo y superará la fuerza opuesta de cambio de entalpia separando así los filamentos.
El cambio de entalpía para un par de bases GC será más negativo ya que se forman 3 enlaces de hidrógeno liberando así más energía, y por lo tanto se requerirá una temperatura más alta para llevar el valor de ΔG al lado positivo y facilitar la separación del filamento.
Sin embargo, esta explicación no es completamente correcta porque, como mencionó Michael Yu, el valor de entalpia y entropía cambiará con el cambio de temperatura. Pero solo por el bien de entender el problema en términos simples, podemos considerar esto.