Chapter 21: Biochemistry

Back to chapter

21.1:

Функциональные группы

JoVE Core
Química

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Química

Functional Groups

Próximo Vídeo
21.2: Polymers

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Функциональные группы это ковалентно связанные наборы атомов, которые влияют на свойства молекулы. Молекулы, содержащие одинаковые функциональные группы, часто проявляют сходные свойства и претерпевают сходные реакции. Назначение функциональных групп позволяет быстро идентифицировать атомы в молекуле, что используется в органической химии и биохимии.Углеводороды являются основой органических молекул и содержат различное количество атомов углерода и водорода. К ним относятся алканы, алкены и алкины. Атомы углерода в алканах связаны между собой одинарными связями, тогда как алкены и алкины содержат двойные или тройные связи соответственно.Углеводороды могут образовывать замкнутые кольца. Если кольцо содержит только одинарные связи, оно называется циклоалканом. Если атомы углерода связаны друг с другом чередующимися одинарными и двойными связями, это называется ароматическим кольцом или арильной группой.Одной из простейших неуглеродных групп является гидроксильная группа, которая содержит атом кислорода и атом водорода. Это важный компонент нескольких соединений, таких как метанол, вода и углеводы. Другая категория функциональных групп это карбонильные группы, которые содержат углерод и кислород, связанные друг с другом двойной связью.Карбонильные группы включают такие функциональные группы, как альдегиды, кетоны, сложные эфиры и карбоксильные группы. Альдегиды имеют водород и переменную группу или группу R, присоединенную к карбонилу, в то время как кетоны имеют две переменные группы. Группы R часто представляют собой углеводороды, но могут быть другими группами или атомами.Альдегиды и кетоны являются ключевыми функциональными группами углеводов. Сложные эфиры состоят из карбонильной группы, фланкированной группой R и кислородом, в то время как карбоновые кислоты или карбоксильные группы фланкированы группой R и спиртом. Липиды содержат сложные эфиры, а аминокислоты содержат карбоновые кислоты.Аминокислоты также имеют другую общую функциональную группу, называемую аминогруппой. Амин имеет азот с неподеленной парой, связанной с комбинацией атомов водорода и R-групп. Аминокислоты это строительные блоки белков.Фосфатная группа это фосфор, связанный с четырьмя атомами кислорода и обычно встречаемый в ДНК, генетическом материале всех живых организмов. Он также может быть присоединен к белкам для изменения их функции.

21.1:

Функциональные группы

Функциональные группы — это группа атомов с характерными свойствами, которые при связи с углеродным скелетом молекулы изменяют свойства этой молекулы. Например, наличие определенных функциональных групп на молекуле сделает их гидрофилами, в то время как другие сделают их гидрофобными. Эти функциональные группы являются неотъемлемой частью органической химии и важными компонентами биологических молекул, такими как углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Каждая функциональная группа представляет собой уникальное расположение атомов и имеет имя для комбинации атомов, которые составляют группу.

Углеводомоль
Прочные, стабильные связи между атомами углерода создают сложные молекулы, содержащие цепи, ветви и кольца. Химия этих соединений называется органической химией. Углеводомоль являются органическими соединениями, состоящими только из углерода и водорода. Алканы являются насыщенными углеводородами, то есть углеводородами, содержащими только единичные связи. Алкенов содержит одну или несколько углеродистых двойных связей. В Alkynes есть одна или несколько углеродистых тройных связей. Ароматические углеводомоль содержат кольцевые структуры. Они также известны как арильные группы.

Спирты и эфиры
Многие органические соединения, которые не являются углеводородами, можно считать производными углеводородов. Производная углеводорода может быть образована путем замены одного или нескольких атомов водорода углеводорода функциональной группой, которая содержит по крайней мере один атом элемента, отличного от углерода или водорода. Свойства производных углеводородов определяются в значительной степени функциональной группой. Группа –OH, известная как гидроксильная группа, является функциональной группой спирта. Группа –R–O–R – является функциональной группой эфира.

Альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и Эстеры
К функциональным группам, связанным с карбонильной группой, относятся группа –CHO альдегида, группа –CO– кетона, группа –COOH карбоновой кислоты и группа –COOR эфира. Карбонильная группа, двойная связь углерода и кислорода, является ключевой структурой в этих классах органических молекул: Альдегиды содержат по крайней мере один атом водорода, присоединенный к атому карбонильного углерода, кетоны содержат две группы углерода, прикрепленные к атому карбонильного углерода, карбоксильные кислоты содержат гидроксильную группу, прикрепленную к атому карбонильного углерода, а эфиры содержат атом кислорода, присоединенный к другой группе углерода, связанной с атомом карбонильного углерода. Все эти соединения содержат окисленные атомы углерода относительно атома углерода группы спирта.

Амины
Добавление азота в органическую структуру приводит к появлению двух семейств молекул. Соединения, содержащие атом азота, связанные в углеводородной структуре, классифицируются как амины.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.1: Углеводомоль, Openstax, Химия 2е изд., Раздел 20.2: Спирты и эфиры, Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.3: Альдегиды, кетоны, Карбоновые кислоты, и Эстеры, и Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.4: Амины и амиды.