En química , la dimerización se refiere al proceso de unir dos entidades moleculares idénticas mediante enlaces . Los enlaces resultantes pueden ser fuertes o débiles. Muchas especies químicas simétricas se describen como dímeros , incluso cuando el monómero es desconocido o muy inestable. [1]
El término homodímero se utiliza cuando las dos subunidades son idénticas (p. ej., A–A) y heterodímero cuando no lo son (p. ej., A–B). Lo contrario de la dimerización suele denominarse disociación . Cuando dos iones con cargas opuestas se asocian formando dímeros, se les conoce como pares de Bjerrum , [2] en honor al químico danés Niels Bjerrum .
Los ácidos carboxílicos anhidros forman dímeros mediante enlaces de hidrógeno del hidrógeno ácido y el oxígeno del carbonilo. Por ejemplo, el ácido acético forma un dímero en la fase gaseosa, donde las unidades monoméricas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno . [3] Muchas moléculas que contienen OH forman dímeros, por ejemplo el dímero de agua .
Los excímeros y exciplex son estructuras excitadas con una vida corta. Por ejemplo, los gases nobles no forman dímeros estables, pero sí forman los excímeros Ar 2 *, Kr 2 * y Xe 2 * bajo alta presión y estimulación eléctrica. [4]
Los dímeros moleculares a menudo se forman mediante la reacción de dos compuestos idénticos, por ejemplo: 2A → A−A . En este ejemplo, se dice que el monómero "A" se dimeriza para dar el dímero " AA-A ". Un ejemplo es un diaminocarbeno , que se dimeriza para dar un tetraaminoetileno :
Los carbenos son muy reactivos y forman enlaces fácilmente.
El diciclopentadieno es un dímero asimétrico de dos moléculas de ciclopentadieno que han reaccionado en una reacción de Diels-Alder para dar el producto. Al calentarse, se "agrieta" (sufre una reacción retro-Diels-Alder) para dar monómeros idénticos:
Muchos elementos no metálicos se presentan como dímeros: hidrógeno , nitrógeno , oxígeno y halógenos (es decir, flúor , cloro , bromo y yodo ). Los gases nobles pueden formar dímeros unidos por enlaces de van der Waals , como el dihelio o el diargón . El mercurio se presenta como un catión de mercurio (I) ( Hg2+2), formalmente un ion dimérico. Otros metales pueden formar una proporción de dímeros en su fase de vapor. Los dímeros metálicos conocidos incluyen dilitio ( Li 2 ), disódico ( Na 2 ), dipotásico ( K 2 ), dirubidio ( Rb 2 ) y dicaesio ( Cs 2 ). Estos dímeros elementales son moléculas diatómicas homonucleares .
Muchas moléculas orgánicas pequeñas, sobre todo el formaldehído , forman fácilmente dímeros. El dímero del formaldehído ( CH 2 O ) es dioxetano ( C 2 H 4 O 2 ).
El borano ( BH 3 ) se presenta como el dímero diborano ( B 2 H 6 ), debido a la alta acidez de Lewis del centro de boro .
En el contexto de los polímeros , "dímero" también se refiere al grado de polimerización 2, independientemente de la estequiometría o las reacciones de condensación .
Un caso en el que esto es aplicable es el de los disacáridos . Por ejemplo, la celobiosa es un dímero de glucosa , aunque la reacción de formación produce agua :
En este caso, el dímero resultante tiene una estequiometría diferente a la del par inicial de monómeros.
No es necesario que los disacáridos estén compuestos de los mismos monosacáridos para ser considerados dímeros. Un ejemplo es la sacarosa , un dímero de fructosa y glucosa, que sigue la misma ecuación de reacción presentada anteriormente.
Los aminoácidos también pueden formar dímeros, que se denominan dipéptidos . Un ejemplo es la glicilglicina , que consta de dos moléculas de glicina unidas por un enlace peptídico . Otros ejemplos incluyen el aspartamo y la carnosina .
Muchas moléculas e iones se describen como dímeros, incluso cuando el monómero es esquivo.
El diborano (B 2 H 6 ) es un dímero inorgánico de borano . B 2 H 6 existe como una estructura donde dos átomos de hidrógeno unen los dos átomos de boro . [5]
Los compuestos de trialquilaluminio pueden existir como monómeros o dímeros, dependiendo del volumen estérico de los grupos unidos. Por ejemplo, el trimetilaluminio existe como dímero, pero el trimesitilaluminio adopta una estructura monomérica. [6]
Los dímeros de pirimidina (también conocidos como dímeros de timina) se forman mediante una reacción fotoquímica a partir de bases de ADN de pirimidina cuando se exponen a la luz ultravioleta. [6] Este entrecruzamiento provoca mutaciones en el ADN , que pueden ser cancerígenas y provocar cánceres de piel . [6] Cuando los dímeros de pirimidina están presentes, pueden bloquear las polimerasas , disminuyendo la funcionalidad del ADN hasta que se repara. [6]
Los dímeros de proteínas surgen de la interacción entre dos proteínas que pueden interactuar aún más para formar oligómeros más grandes y complejos . [7] Por ejemplo, la tubulina se forma mediante la dimerización de la α-tubulina y la β-tubulina y este dímero puede luego polimerizarse aún más para formar microtúbulos . [8] Para las proteínas simétricas, el complejo proteico más grande se puede descomponer en subunidades proteicas idénticas más pequeñas , que luego se dimerizan para disminuir el código genético necesario para producir la proteína funcional. [7]
Como la familia de receptores más grande y diversa dentro del genoma humano, los receptores acoplados a proteína G (GPCR) se han estudiado ampliamente, y estudios recientes respaldan su capacidad para formar dímeros. [9] Los dímeros de GPCR incluyen tanto homodímeros como heterodímeros formados a partir de miembros relacionados de la familia GPCR. [10] Si bien no todos, algunos GPCR requieren dimerización para funcionar, como el receptor GABA B , lo que enfatiza la importancia de los dímeros en los sistemas biológicos. [11]
Al igual que ocurre con los receptores acoplados a proteína G, la dimerización es esencial para que las tirosina quinasas receptoras (RTK) realicen su función en la transducción de señales , afectando muchos procesos celulares diferentes. [12] Las RTK normalmente existen como monómeros, pero sufren un cambio conformacional al unirse al ligando , lo que les permite dimerizarse con RTK cercanas. [13] [14] La dimerización activa los dominios quinasa citoplasmáticos que son responsables de una mayor transducción de señales . [12]
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