Was ist ein Dimer?
Ein Dimer ist eine chemische Verbindung, die aus zwei strukturell ähnlichen Monomeren oder Untereinheiten besteht. Zwei ähnliche Moleküle, die aneinander gebunden sind, bilden ein Dimer, während viele ähnliche Moleküle, die aneinander gebunden sind, ein Polymer bilden würden. Dimere werden üblicherweise durch kovalente oder Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten. Sie sind häufig in der Biochemie und insbesondere in der Medizin von Bedeutung, wo sie an der Diagnose bestimmter Krankheiten beteiligt sind.
Ein Beispiel für ein Dimer, das sich durch Wasserstoffbrückenbindung bildet, ist das Wasser-Dimer. Das Wassermolekül, das aus zwei Wasserstoffatomen und einem dreieckig angeordneten Sauerstoffatom besteht, ist ein polares Molekül - das heißt, über seine Molekülstruktur verteilt sich die elektrische Ladung. Elektronen, die eine negative Ladung tragen, sind am Sauerstoffende des Moleküls stärker konzentriert als am Wasserstoffende. Dies bedeutet, dass das Wasserstoffende eine positive Ladung trägt, während das Sauerstoffende eine negative Ladung trägt. Zwei Wassermoleküle verbinden sich durch Wasserstoffbrückenbindung, wenn das Wasserstoffende eines Moleküls vom Sauerstoffende des anderen angezogen wird.
Carbonsäuren sind eine andere Art chemischer Verbindungen, die dazu neigen, stabile Dimere durch Wasserstoffbrückenbindung zu bilden. Diese organischen Säuren enthalten eine oder mehrere Carboxylgruppen, eine Molekülstruktur bestehend aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Essigsäure, die in Essig enthalten ist, bildet in kristallinem und gasförmigem Zustand Dimere. Carbonsäuren sieden bei höheren Temperaturen als Wasser, weil mehr Energie benötigt wird, um ihre stärkeren Strukturen zu verdampfen.
Dimersäuren, mit Carbonsäuren verwandte Moleküle, sind in industriellen Anwendungen wichtig. Diese Substanzen werden aus Fettsäuren hergestellt und können in Klebstoffen, Harzen, Schmiermitteln und Heizöl verwendet werden. Die Hauptkomponente der Dimersäure ist Stearinsäure, ein organisches Molekül, das in pflanzlichen und tierischen Fetten vorkommt und auch für Laborzwecke im Handel erhältlich ist.
In der Medizin sind Dimere ein wichtiges Instrument zur Diagnose von Thrombosen, bei denen ein Blutgerinnsel in einer Vene den Kreislauf behindert. Das Gerinnsel basiert auf vernetzten Proteinfragmenten, die sich zersetzen und eine zugrunde liegende Struktur aufweisen, die als D-Dimer bekannt ist. Erhöhte D-Dimer-Spiegel im Blut zeigen an, dass sich Gerinnsel bilden, was eine Thrombose zu einer wahrscheinlichen Diagnose macht.
Die Verknüpfung von Struktureinheiten kann auch ein Problem bei der Desoxyribonukleinsäure (DNA) sein, dem Molekül, das die genetische Information einer Zelle enthält. DNA, die aus sich wiederholenden Untereinheiten besteht, ist anfällig für Schäden durch ultraviolettes (UV) Licht. UV-Strahlung kann dazu führen, dass zwei DNA-Untereinheiten durch kovalente Bindungen miteinander verschmelzen und ein Dimer bilden. Diese Fusion macht es der Zelle unmöglich, die DNA korrekt zu verarbeiten, was schließlich zu Mutationen und Hautzuständen einschließlich Melanom, einem gefährlichen Hautkrebs, führt.