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Dimerización

En química , la dimerización es el proceso de unión de dos entidades moleculares idénticas o similares mediante enlaces . Los enlaces resultantes pueden ser fuertes o débiles. M...

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En química , la dimerización es el proceso de unión de dos entidades moleculares idénticas o similares 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 altamente inestable. [ 1 ]

El término homodímero se usa cuando las dos subunidades son idénticas (p. ej., A–A) y heterodímero cuando no lo son (p. ej., A–B). El proceso inverso a la dimerización se suele llamar disociación . Cuando dos iones con cargas opuestas se asocian formando dímeros, se les denomina pares de Bjerrum [ 2 ] , en honor al químico danés Niels Bjerrum .

dímeros no covalentes

Los dímeros de ácidos carboxílicos se encuentran frecuentemente en la fase gaseosa.

Los ácidos carboxílicos anhidros forman dímeros mediante enlaces de hidrógeno entre el hidrógeno ácido y el oxígeno carbonílico. Por ejemplo, el ácido acético forma un dímero en fase gaseosa, donde las unidades monoméricas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno . [ 3 ] Muchas moléculas que contienen OH forman dímeros, por ejemplo, el dímero de agua .

Los dímeros que se forman a partir de interacciones electrostáticas débiles y/o interacciones de van der Waals tienen una vida útil corta, pero pueden estabilizarse mediante configuraciones especiales de laboratorio, como el aislamiento en matriz . Un ejemplo destacado es el dímero de dióxido de carbono , [ 4 ] que probablemente sea relevante para la atmósfera de Venus. [ 5 ]

Los excímeros y exciplexos son estructuras excitadas con una vida media corta. Por ejemplo, los gases nobles no forman dímeros estables, pero sí forman los excímeros Ar² *, Kr² * y Xe² * bajo alta presión y estimulación eléctrica. [ 6 ]

dímeros covalentes

La dimerización del ciclopentadieno produce diciclopentadieno, aunque esto podría no ser evidente a simple vista. Esta dimerización es reversible.

Los dímeros moleculares se forman a menudo por 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 " A−A ".

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 "craquea" (experimenta una reacción retro-Diels-Alder) para dar monómeros idénticos:

do10H12⟶2do5H6{\displaystyle {\ce {C10H12 -> 2 C5H6}}}

Muchos elementos no metálicos se presentan como dímeros: hidrógeno , nitrógeno , oxígeno y los halógenos flúor , cloro , bromo y yodo . Algunos metales forman una proporción de dímeros en su fase gaseosa: dilitio ( Li₂ ) , disodio ( Na₂ ), dipotasio ( K₂ ) , dirubidio ( Rb₂ ) y dicasio ( Cs₂ ) . Estos dímeros elementales son moléculas diatómicas homonucleares .

Química de polímeros

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 con los disacáridos . Por ejemplo, la celobiosa es un dímero de glucosa , aunque la reacción de formación produce agua :

2do6H12O6⟶do12H22O11+H2O{\displaystyle {\ce {2 C6H12O6 -> C12H22O11 + H2O}}}

En este caso, el dímero resultante tiene una estequiometría diferente a la del par de monómeros inicial.

Los disacáridos no necesitan estar compuestos por 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 que la presentada anteriormente.

Los aminoácidos también pueden formar dímeros, llamados dipéptidos . Un ejemplo es la glicilglicina , que consta de dos moléculas de glicina unidas por un enlace peptídico . Otros ejemplos son el aspartamo y la carnosina .

dímeros inorgánicos y organometálicos

Muchas moléculas e iones se describen como dímeros, incluso cuando el monómero es difícil de identificar.

boranos

Borano y diborano

El diborano ( B₂H₆ ) es un dímero del borano , que es difícil de obtener y raramente observado. Casi todos los compuestos del tipo R₂BH existen como dímeros. [ 7 ]

Compuestos organoaluminio

dímero de trimetilaluminio

Los compuestos de trialquilaluminio pueden existir como monómeros o dímeros, dependiendo del impedimento estérico de los grupos unidos. Por ejemplo, el trimetilaluminio existe como dímero, pero el trimesitilaluminio adopta una estructura monomérica. [ 8 ]

compuestos organocrómicos

El dímero tricarbonilo de ciclopentadienilcromo existe en cantidades de equilibrio medibles con el radical monometálico (C 5 H 5 )Cr(CO) 3 . [ 9 ]

dímeros bioquímicos

dímeros de pirimidina

Los dímeros de pirimidina (también conocidos como dímeros de timina) se forman mediante una reacción fotoquímica a partir de bases de ADN pirimídicas cuando se exponen a la luz ultravioleta. [ 8 ] Este entrecruzamiento provoca mutaciones en el ADN , que pueden ser carcinogénicas y causar cáncer de piel . [ 8 ] Cuando hay dímeros de pirimidina presentes, pueden bloquear las polimerasas , disminuyendo la funcionalidad del ADN hasta que se repara. [ 8 ]

dímeros de proteínas

dímero de tubulina

Los dímeros de proteínas surgen de la interacción entre dos proteínas que pueden interactuar aún más para formar oligómeros más grandes y complejos . [ 10 ] Por ejemplo, la tubulina se forma por la dimerización de α-tubulina y β-tubulina , y este dímero puede luego polimerizarse para formar microtúbulos . [ 11 ] En el caso de las proteínas simétricas, el complejo proteico más grande puede dividirse en subunidades proteicas idénticas más pequeñas , que luego se dimerizan para disminuir el código genético necesario para producir la proteína funcional. [ 10 ]

receptores acoplados a proteínas G

Como la familia de receptores más grande y diversa dentro del genoma humano, los receptores acoplados a proteínas G (GPCR) han sido estudiados extensamente, y estudios recientes respaldan su capacidad para formar dímeros. [ 12 ] Los dímeros de GPCR incluyen tanto homodímeros como heterodímeros formados a partir de miembros relacionados de la familia GPCR. [ 13 ] 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. [ 14 ]

Dimerización de la tirosina quinasa del receptor

tirosina quinasa receptora

Al igual que en los receptores acoplados a proteínas G, la dimerización es esencial para que las tirosina quinasas receptoras (RTK) realicen su función en la transducción de señales , afectando a muchos procesos celulares diferentes. [ 15 ] Las RTK suelen existir como monómeros, pero experimentan un cambio conformacional al unirse al ligando , lo que les permite dimerizarse con RTK cercanas. [ 16 ] [ 17 ] La dimerización activa los dominios quinasa citoplasmáticos que son responsables de la transducción de señales posterior . [ 15 ]

Véase también

Referencias

  • "Definición del "Libro de Oro" de la IUPAC" . doi : 10.1351/goldbook.D01744 . S2CID 242984652. Consultado el 11 de julio de 2024 . 
  1. ↑ "Dimerización" .
  2. ↑ Adar, Ram M.; Markovich, Tomer; Andelman, David (2017-05-17). "Pares de Bjerrum en soluciones iónicas: Un enfoque de Poisson-Boltzmann". The Journal of Chemical Physics . 146 (19): 194904. arXiv : 1702.04853 . Bibcode : 2017JChPh.146s4904A . doi : 10.1063/1.4982885 . ISSN 0021-9606 . PMID 28527430 . S2CID 12227786 .   
  3. ↑ Karle, J.; Brockway, LO (1944). "Investigación por difracción electrónica de los monómeros y dímeros de los ácidos fórmico, acético y trifluoroacético y el dímero de acetato de deuterio 1" . Journal of the American Chemical Society . 66 (4): 574– 584. doi : 10.1021/ja01232a022 . ISSN 0002-7863 . 
  4. ^ Fredin, Leif; Nelander, Bengt; Ribbegård, Göran (1 de diciembre de 1974). "Sobre la dimerización del dióxido de carbono en matrices de nitrógeno y argón" . Revista de espectroscopia molecular . 53 (3): 410– 416. doi : 10.1016/0022-2852(74)90077-0 . ISSN 0022-2852 . 
  5. ↑ Dinu, Dennis F.; Bartl, Pit; Quoika, Patrick K.; Podewitz, Maren; Liedl, Klaus R.; Grothe, Hinrich; Loerting, Thomas (2022-05-19). "¿Aumento del forzamiento radiativo a través de la absorción en el infrarrojo medio por dímeros estables de CO2?" . The Journal of Physical Chemistry A . 126 (19): 2966– 2975. doi : 10.1021/acs.jpca.2c00857 . ISSN 1089-5639 . PMC 9125687 . PMID 35533210 .   
  6. ↑ Birks, JB (1975-08-01). "Excímeros" . Reports on Progress in Physics . 38 (8): 903– 974. doi : 10.1088/0034-4885/38/8/001 . ISSN 0034-4885 . S2CID 240065177 .  
  7. ↑ Shriver, Duward (2014). Química inorgánica (6.ª ed.). WH Freeman and Company. págs. 306–307 . ISBN   978-1-4292-9906-0.
  8. 1 2 3 4 Shriver, Duward (2014). Química inorgánica (6.ª ed.). WH Freeman and Company. págs. 377–378 . ISBN   978-1-4292-9906-0.
  9. ↑ Adams, Richard D.; Collins, Douglas E.; Cotton, F. Albert (1974). "Propiedades estructurales y de resonancia magnética inusuales del diciclopentadienilhexacarbonildicromio". Journal of the American Chemical Society . 96 (5): 749– 754. doi : 10.1021/ja00810a019 .
  10. ^ Marianayagam , Neelan J.; Sunde, Margaret; Matthews, Jacqueline M. (2004). "El poder de dos: dimerización de proteínas en biología". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 29 (11): 618– 625. doi : 10.1016/j.tibs.2004.09.006 . ISSN 0968-0004 . PMID 15501681 .  
  11. ↑ Cooper, Geoffrey M. (2000). "Microtúbulos" . La célula: un enfoque molecular. 2.ª edición .
  12. ↑ Faron-Górecka, Agata; Szlachta, Marta; Kolasa, Magdalena; Solich, Joanna; Górecki, Andrzej; Kuśmider, Maciej; Żurawek, Dariusz; Dziedzicka-Wasylewska, Marta (1 de enero de 2019), "Capítulo 10: Comprensión de la dimerización de GPCR" , en Shukla, Arun K. (ed.), Métodos en biología celular , Receptores acoplados a proteína G, Parte B, vol. 149, Academic Press, págs. 155-178 , doi : 10.1016/bs.mcb.2018.08.005 , ISBN   978-0-12-815107-5PMID 30616817 , S2CID 58577416 , consultado el 27/10/2022  
  13. ↑ Rios, CD; Jordan, BA; Gomes, I.; Devi, LA (2001-11-01). "Dimerización del receptor acoplado a proteína G: modulación de la función del receptor" . Pharmacology & Therapeutics . 92 (2): 71– 87. doi : 10.1016/S0163-7258(01)00160-7 . ISSN 0163-7258 . PMID 11916530 .  
  14. ↑ Lohse, Martin J (2010-02-01). "Dimerización en la movilidad y señalización de GPCR" . Current Opinion in Pharmacology . GPCR. 10 (1): 53– 58. doi : 10.1016/j.coph.2009.10.007 . ISSN 1471-4892 . PMID 19910252 .  
  15. 1 2 Hubbard, Stevan R (1999-04-01). "Análisis estructural de las tirosina quinasas receptoras" . Progress in Biophysics and Molecular Biology . 71 (3): 343– 358. doi : 10.1016/S0079-6107(98)00047-9 . ISSN 0079-6107 . PMID 10354703 .  
  16. ↑ Lemmon, Mark A.; Schlessinger, Joseph (25 de junio de 2010). "Señalización celular por receptores tirosina quinasas" . Cell . 141 (7): 1117– 1134. doi : 10.1016/j.cell.2010.06.011 . ISSN 0092-8674 . PMC 2914105. PMID 20602996 .   
  17. ↑ Lemmon, Mark A.; Schlessinger, Joseph; Ferguson, Kathryn M. (2014-04-01). "La familia EGFR: tirosina quinasas de receptores no tan prototípicas" . Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 6 (4) a020768. doi : 10.1101/cshperspect.a020768 . ISSN 1943-0264 . PMC 3970421. PMID 24691965 .