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 átomos o moléculas se unen compartiendo electrones. A menudo, pero no siempre, implica algún 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 a los componentes generalmente no son covalentes y, por 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 a la que se une) y también en sistemas químicos biológicos, por ejemplo, en los casos de polímeros de coordinación y redes de coordinación como metal-orgánicos. marcos .
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 efectivamente irreversibles; por ejemplo, los inhibidores de enzimas de unión estrecha pueden tener una cinética que se parece mucho a los inhibidores covalentes irreversibles. Entre los complejos proteína-proteína más estrechos que se conocen se encuentra el que existe entre la enzima angiogenina y el inhibidor de la ribonucleasa ; la constante de disociación de 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 (por ejemplo, la proteína se mueve a un ambiente donde las concentraciones de biotina son muy bajas, o el pH o las condiciones iónicas se alteran), 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 versus los tejidos periféricos. [5]
Algunas interacciones proteína-proteína dan como resultado enlaces covalentes , [7] y algunos productos farmacéuticos son antagonistas irreversibles que pueden o no estar unidos covalentemente. [8] El descubrimiento de fármacos ha pasado por períodos en los que los candidatos a fármacos que se unen covalentemente a sus objetivos son atractivos y luego se evitan; El éxito de bortezomib hizo que los candidatos de unión covalente basados en boro fueran más atractivos a finales 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 disolvente. La unión puede estar impulsada principalmente por la entropía (liberación de moléculas de disolvente ordenadas alrededor de la molécula aislada que da como resultado un aumento neto de la entropía del sistema). Cuando el disolvente es agua, esto se conoce como efecto hidrofóbico . Alternativamente, la unión puede ser impulsada por entalpía donde las fuerzas de atracción no covalentes, como la atracción electrostática , los enlaces 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 entalpía-entropía . [12]
La fuerza de unión entre los componentes del complejo molecular se mide cuantitativamente mediante la constante de unión (K A ), definida como la relación entre 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 unión también se denomina constante de inhibición (KI ) .
Las moléculas que pueden participar en la unión molecular incluyen proteínas , ácidos nucleicos , carbohidratos , lípidos y pequeñas moléculas orgánicas como los fármacos . Por 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 compañeros de unión se denominan ligandos . [dieciséis]
Una entidad molecular formada por una asociación suelta que involucra dos o más entidades moleculares componentes (iónicas o sin carga), o las especies químicas correspondientes.
El enlace entre los componentes suele ser más débil que en un enlace covalente.
El término también se ha utilizado con diversos 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)