La unión molecular es una interacción atractiva entre dos moléculas que da como resultado una asociación estable en la que las moléculas están muy próximas entre sí. Se forma cuando los átomos o las moléculas se unen compartiendo electrones. A menudo, aunque no siempre, implica algún tipo de enlace químico .
En algunos casos, las asociaciones pueden ser bastante fuertes (por ejemplo, la proteína estreptavidina y la vitamina biotina tienen una constante de disociación (que refleja la relación entre la biotina unida y la libre) del orden de 10 −14 ), por lo que las reacciones son efectivamente irreversibles. El resultado de la unión molecular es a veces la formación de un complejo molecular en el que las fuerzas de atracción que mantienen unidos los componentes son generalmente no covalentes y, por lo tanto, normalmente son energéticamente más débiles que los enlaces covalentes .
La unión molecular ocurre en complejos biológicos (por ejemplo, entre pares o conjuntos de proteínas, o entre una proteína y un ligando de molécula pequeña al que se une) y también en sistemas químicos abiológicos, por ejemplo, como en los casos de polímeros de coordinación y redes de coordinación como los marcos metalorgánicos .
La unión molecular se puede clasificar en los siguientes tipos: [1]
Las moléculas unidas a veces se denominan "complejos moleculares"; el término generalmente se refiere a asociaciones no covalentes . [2] Las interacciones no covalentes pueden volverse irreversibles; por ejemplo, los inhibidores de unión fuerte de las enzimas pueden tener cinéticas que se parecen mucho a los inhibidores covalentes irreversibles. Entre los complejos proteína-proteína más fuertes conocidos se encuentra el de la enzima angiogenina y el inhibidor de la ribonucleasa ; la constante de disociación para las proteínas humanas es 5x10 −16 mol/L. [3] [4] Otro ejemplo biológico es la proteína de unión estreptavidina , que tiene una afinidad extraordinariamente alta por la biotina (vitamina B7/H, constante de disociación , K d ≈10 −14 mol/L). [5] En tales casos, si las condiciones de reacción cambian (p. ej., la proteína se mueve a un entorno donde las concentraciones de biotina son muy bajas, o se alteran el pH o las condiciones iónicas), se puede promover la reacción inversa. Por ejemplo, la interacción biotina-estreptavidina se puede romper incubando el complejo en agua a 70 °C, sin dañar ninguna de las moléculas. [6] Un ejemplo de cambio en la concentración local que causa disociación se puede encontrar en el efecto Bohr , que describe la disociación de ligandos de la hemoglobina en el pulmón frente a los tejidos periféricos. [5]
Algunas interacciones proteína-proteína resultan en enlaces covalentes , [7] y algunos fármacos son antagonistas irreversibles que pueden o no estar unidos covalentemente. [8] El descubrimiento de fármacos ha atravesado períodos en los que los candidatos a fármacos que se unen covalentemente a sus objetivos son atractivos y luego se evitan; el éxito del bortezomib hizo que los candidatos a fármacos con unión covalente basados en boro fueran más atractivos a fines de la década de 2000. [9] [10]
Para que el complejo sea estable, la energía libre del complejo, por definición, debe ser menor que la de las moléculas separadas por el solvente. La unión puede ser impulsada principalmente por la entropía (liberación de moléculas de solvente ordenadas alrededor de la molécula aislada que da como resultado un aumento neto de la entropía del sistema). Cuando el solvente es agua, esto se conoce como efecto hidrofóbico . Alternativamente, la unión puede ser impulsada por la entalpía donde las fuerzas de atracción no covalentes como la atracción electrostática , el enlace de hidrógeno y las fuerzas de dispersión de van der Waals / London son las principales responsables de la formación de un complejo estable. [11] Los complejos que tienen una fuerte contribución de entropía a la formación tienden a tener contribuciones de entalpía débiles. Por el contrario, los complejos que tienen un fuerte componente de entalpía tienden a tener un componente de entropía débil. Este fenómeno se conoce como compensación de entalpía-entropía . [12]
La fuerza de unión entre los componentes del complejo molecular se mide cuantitativamente mediante la constante de enlace (K A ), definida como la relación de la concentración del complejo dividida por el producto de las concentraciones de los componentes aislados en equilibrio en unidades molares:
Cuando el complejo molecular impide el funcionamiento normal de una enzima , la constante de enlace también se denomina constante de inhibición (K I ).
Las moléculas que pueden participar en la unión molecular incluyen proteínas , ácidos nucleicos , carbohidratos , lípidos y pequeñas moléculas orgánicas como los fármacos . Por lo tanto, los tipos de complejos que se forman como resultado de la unión molecular incluyen:
Las proteínas que forman complejos estables con otras moléculas a menudo se denominan receptores, mientras que sus socios de unión se denominan ligandos . [16]
Entidad molecular formada por asociación flexible que involucra dos o más entidades moleculares componentes (iónicas o sin carga), o las especies químicas correspondientes. El enlace entre los componentes normalmente es más débil que en un enlace covalente. El término también se ha utilizado con una variedad de matices de significado en diferentes contextos: por lo tanto, es mejor evitarlo cuando se aplica una alternativa más explícita. En química inorgánica, se recomienda el término 'entidad de coordinación' en lugar de 'complejo'.
![{\displaystyle A+B\rightleftharpoons AB:\log K_{A}=\log \left({\frac {[AB]}{[A][B]}}\right)=-pK_{A}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bbe742df7f5977d36348f9947292e9744b66c9a8)