Dimer

Ein Dimer ist ein Molekül oder ein Molekülverbund, der aus zwei oft identischen Untereinheiten, den Monomeren, besteht. In Bezug auf die Größe, die Molekülmasse und die Komplexität ist das Dimer das einfachste Oligomer bzw. Polymer. Den Vorgang der Dimerbildung bezeichnet man als Dimerisation.

Homodimere und Heterodimere

Dimere werden unterteilt in Homo- und Heterodimere. In einem Homodimer sind die beiden Monomere identisch. Bei einem Heterodimer sind die beiden Monomere unterschiedlich, allerdings häufig sehr ähnlich.

Verknüpfungsarten bei Dimeren

Die Untereinheiten in Dimeren können unterschiedlich miteinander verbunden sein. Die häufigste Art ist die kovalente Verknüpfung (über Atombindungen). Stark polare Verbindungen oder Proteine können auch nicht-kovalente Dimere bilden, bei denen Van-der-Waals-, Dipol-, elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen sowie Wasserstoffbrücken für den Zusammenhalt eine entscheidende Rolle spielen.

Beispiele

Atome der 1. (Wasserstoff und Lithium), 5. (Stickstoff) 6. (Sauerstoff) und 7. Hauptgruppe (Halogene wie Fluor und Chlor) des Periodensystems bilden kovalente Homodimere.
Komplexe der Übergangsmetalle schließen sich vereinzelt zu Dimeren zusammen. Meist findet die Verknüpfung über eine Mehrfachbindung statt.
Manche – vorwiegend organische – Verbindungen bilden Homodimere durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen, beispielsweise die Essigsäure.
Die häufigsten Dimere sind verschiedene Arten von Zuckern; z.B. ist Saccharose ein Heterodimer aus einem Glukose- und einem Fructose-Molekül und Cellobiose ist ein Homodimer aus zwei Glucose-Einheiten. Diese Dimere werden als Disaccharide (veraltet Zweifachzucker) bezeichnet.
Auch Proteine können als Di- oder Oligomere aus mehreren Polypeptidketten bestehen. Hier tritt dann ein Dimer einer polymeren Verbindung auf, etwa bei den Fumarasen I oder den Phytochromen.
Speziell bei der DNA kann durch die mutagene Wirkung des UV-Lichts ein Thymin-Dimer, also ein Dimer zwischen zwei nebeneinander liegenden Thymin-Basen, entstehen, was zu einem Fehler bei der Replikation führen kann.

Dimerisierung

Die Dimerisation (synonym Dimerisierung) ist eine Sonderform der Polymerisation. In der deutschsprachigen Fachliteratur wird häufig der Begriff Dimerisierung verwendet.
Es handelt sich um die Zusammenlagerung zweier Einheiten, die als Monomere bezeichnet werden. Dabei kann es sich um Atome oder Moleküle handeln. Bei diesem Vorgang entsteht ein Dimer, entweder ein Homodimer, wenn sich zwei gleichartige Monomere zusammenschließen (Homodimerisierung), oder ein Heterodimer, wenn es sich um zwei unterschiedliche Monomere handelt (Heterodimerisierung). Schließen sich drei oder mehrere Moleküle oder Atome zusammen, so spricht man von Trimerisation, Tetramerisation (bei vier Monomeren) usw. Die entstehenden Moleküle nennt man in diesem Fall Trimere, Tetramere usw.

Obwohl die Summenformel eines Dimers strenggenommen die Verdopplung der Monomer-Summenformel sein sollte, bezeichnet man im erweiterten Sinne auch solche Verbindungen als Dimere, die etwa durch Kondensation zweier Monomerer entstehen:

Maltose ist ein Homodimer aus zwei Glucosemolekülen.
Rohrzucker (Saccharose) ist ein Heterodimer aus einem Glucose- und einem Fructosemolekül.
Glycylglycin ist das Homodimer, das durch Peptidknüpfung aus zwei Glycinmolekülen resultiert.

Bei den drei letztgenannten Beispielen ist die Summenformel des Dimers gegenüber der Summe der Summenformeln der Monomere jeweils um zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom verringert. Bei diesen Dimerisierungen entsteht also Wasser (H₂O) als Nebenprodukt.

Siehe auch

Polymerisation

Basierend auf einem Artikel in:

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