Grupe funcționale

Hidrocarburile, compuse în întregime din atomi de carbon și hidrogen, sunt combustibili minunați de ardere (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, inclusiv oxigen, azot sau sulf. Adesea, acești atomi suplimentari apar în contextul grupelor funcționale. Grupele funcționale sunt motive chimice sau tipare de atomi care prezintă 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, iar 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 de caracteristicile lor de polaritate. Singura grupă hidrofobă de mai jos este grupa metil (CH${}_3$‍), 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 acid și pierde un proton pentru a forma un ion de carboxilat încărcat negativ (COO${}^{-}$‍). 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 sarcină, 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${}_2$‍CH${}_3$‍), 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 a evidenția cele mai importante părți (adesea grupele funcționale!) ale unei molecule.