Grupe funcționale

Hidrocarburile, compuse în întregime din atomi de carbon și hidrogen, sunt combustibili de ardere extraordinari (astfel de combustibili includ propanul, butanul și cea mai mare parte a benzinei comercializate). Dar, putem construi un organism viu doar din combustibili? Probabil că nu. De fapt, majoritatea moleculelor biologice mari conțin multe tipuri de atomi pe lângă carbon și hidrogen. Acești atomi suplimentari permit funcționalități care nu sunt observate în mod normal la hidrocarburi.

Moleculele biologice mari sunt, în general, compuse dintr-un schelet de carbon (format din atomi de carbon și hidrogen) și alți atomi, incluzând oxigen, azot sau sulf. Adesea, acești atomi suplimentari apar în contextul grupelor funcționale. Grupele funcționale sunt tipare chimice sau modele de atomi, care afișează o „funcție” (proprietăți și reactivitate) consecventă indiferent de molecula exactă în care se găsesc. Moleculele biologice pot conține multe tipuri și combinații diferite de grupe funcționale, și setul particular de grupe al unei biomolecule va afecta multe dintre proprietățile acesteia, inclusiv structura, solubilitatea și reactivitatea sa.

Câteva din cele mai importante grupe funcționale din moleculele biologice sunt prezentate în tabelul de mai jos. Grupele funcționale pot fi clasificate ca fiind hidrofobe sau hidrofile, în funcție de sarcina lor și dec aracteristicile lor de polaritate. Singura grupă hidrofobă de mai jos este grupa metil (CH$_3$start subscript, 3, end subscript), care este nepolară. Restul de șase grupe funcționale din tabel au grade diferite de caracter hidrofil.

Un exemplu de grupă puternic hidrofilă este grupa carboxil (COOH), care poate acționa ca un acid și pierde un proton pentru a forma un ion de carboxilat încărcat negativ (COO$^-$start superscript, minus, end superscript). Grupele carboxil se găsesc, în general, în aminoacizi, acizi grași și alte biomolecule. Un exemplu de grupă mai puțin hidrofilă este grupa carbonil (C=O), o grupă funcțională fără încărcătură, dar polară (conține sarcini parțiale pozitive și negative). Grupele carbonil se găsesc în multe molecule biologice diferite, inclusiv în proteine, peptide și carbohidrați.

În tabelul de mai sus, litera R este folosită pentru a reprezenta restul moleculei la care este atașată o grupă funcțională. De exemplu, R poate fi o grupare etil (CH$_2$start subscript, 2, end subscriptCH$_3$start subscript, 3, end subscript), caz în care prima rubrică din tabel ar corespunde etanolului. Dar, R poate reprezenta, de asemenea, cea mai mare parte a unei molecule mult mai mari, cum ar fi o proteină. Litera R este folosită în biologie și chimie pentru a simplifica structurile chimice și de a evidenția cele mai importante părți (adesea, grupele funcționale!) ale unei molecule.