Функциональные группы

Часто некоторые отдельные части молекулы играют выдающуюся роль в ее характерной реактивности. Эти реактивные части, называемые функциональными группами, обладают отличительными химическими свойствами независимо от остальной части молекулы, к которой они присоединены. Следовательно, одна и та же функциональная группа будет реагировать одинаково в составе различных соединений.

Здесь мы кратко обсудим некоторые из наиболее важных функциональных групп в биологии.

Углеводородные группы

Углеводородные группы содержат только атомы водорода и углерода, но могут иметь разный состав и строение; здесь показаны несколько их типов. В алкильных группах атомы углерода соединены одинарными связями, в алкенильных есть двойные связи, а в алкинильных — тройные. Фенильные группы — это производные бензола с характерным ароматическим кольцом: плоским кольцом из шести атомов углерода с тремя двойными связями. По принятому обозначению буква R представляет остальную часть соединения.

Простые кислородные группы

Кислород входит во многие типы функциональных групп. Простые кислородсодержащие группы содержат атом кислорода только с одинарными связями. К ним относятся прежде всего гидроксильные группы, характерные для спиртов, а также простые эфиры, где атом кислорода находится между двумя углеродсодержащими фрагментами, обозначенными R и R'.

Карбонильные группы

Карбонильные группы - это более сложные кислородсодержащие группы, дополнительно включающие непосредственно углерод. Показанные здесь группы содержат двойную связь между кислородом и углеродом. Карбоксильные группы определяют обширный и важный класс карбоновых кислот, с которыми мы будем неоднократно встречаться в дальнейшем. Очень часто карбоксильные группы изображаются в сокращенной форме "COOH".

Группы азота

Азотсодержащие группы либо состоят только из азота и потенциально водорода, как, например, амины, либо дополнительно содержат углерод и/или кислород, как, например, амиды. Хотя существует множество других биологически значимых вариантов, мы сосредоточимся здесь только на этих наиболее распространенных группах. Аминогруппы представляют особый интерес, поскольку они, наряду с карбоксильными группами, входят в состав аминокислот.

Группы фосфора

Наиболее важной фосфорсодержащей группой в биологии является фосфатная группа, которая может быть частью фосфодиэфирной связи. Фосфатные группы наиболее часто встречаются в нуклеиновых кислотах, а также в качестве модификаций в других биологически важных соединениях. Они также являются неотъемлемой частью фосфолипидов, из которых состоят клеточные мембраны. Наконец, фосфатные группы очень важны для переноса энергии, особенно через аденозинтрифосфат (АТФ).

Группы серы

К важным серосодержащим группам относятся тиоловые группы, сульфиды и дисульфиды, которые могут образовываться при соединении двух тиоловых групп. Последние важны для белковых структур, о которых мы узнаем больше в последующих разделах.

Следующий раздел посвящен одной из самых важных молекул в биологии - маленькой и простой молекуле, которая является решающей предпосылкой самой жизни.