Fonksiyonel Gruplar

Fonksiyonel grup nedir? Biyolojik moleküllerde bulunan temel fonksiyonel gruplardan bazıları.

Giriş

Yalnızca karbon ve hidrojen atomlarından meydana gelen hidrokarbonlar aralarında propan, bütan ve ticari benzinin bulunduğu muhteşem yakıtlardır. Peki yalnızca bu yakıtları kullanarak canlı bir organizma elde etmek mümkün olabilir mi? Muhtemelen olmaz. Biyolojik moleküllerin çoğu, karbon ve hidrojen dışındaki atomları da içerirler. Bu ek atomlar, hidrokarbonların sahip olmadıkları fonksiyonların gözlemlenmesini sağlarlar.

Fonksiyonel gruplar

Büyük biyolojik moleküller, karbon ve hidrojen atomlarından oluşan karbon bir iskelete ve aralarında oksijen, azot ve sülfür bulunan farklı atomlara sahiptir. Bu atomlar çoğu zaman fonksiyonel gruplarda görülürler. Fonksiyonel gruplar, içlerinde bulundukları molekülden bağımsız, tutarlı bir fonksiyonları (özellikleri ve reaktiflikleri) bulunan, atomlardan oluşan kimyasal motiflerdir. Biyolojik moleküller, farklı fonksiyonel gruplara ya da bu grupların farklı kombinasyonlarına sahip olabilirler. Bir biyomolekülün sahip olduğu fonksiyonel gruplar, yapısı, çözünürlüğü ve reaktifliği de dahil olmak üzere, molekülün birçok özelliğini etkileyebilir.

Biyolojik moleküllerdeki en önemli fonksiyonel grupların bazıları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Fonksiyonel gruplar elektriksel yüklerine ve polaritelerine göre genelde hidrofob(ik) ve hidrofil(ik) olarak sınıflandırılırlar. Aşağıda yer alan gruplar arasında tek hidrofobik olan, apolar bir molekül olan metildir (CH

_{3}

). Geriye kalan altı fonksiyonel grubun hidrofilik olma dereceleri değişkenlik göstermektedir.

Fazlasıyla hidrofilik olan gruplara örnek olarak, asit olarak davranıp bir proton kaybederek negatif yüklü karboksilat (COO

^{-})

iyonuna dönüşebilen karboksil grubunu (COOH) verebiliriz. Karboksil grupları, amino asitlerin, yağ asitlerinin ve diğer biyomoleküllerin yapılarında bulunurlar. Daha az hidrofilik olan gruplardan biri olan karbonil grubu (C=O), yüksüz ancak polar (kısmen pozitif ve kısmen negatif yükler içerir) bir moleküldür. Karboniller, proteinler, peptidler ve karbonhidratlar gibi farklı biyolojik moleküllerin yapılarında bulunurlar.

Biyolojide sık rastlanan fonksiyonel gruplar

Fonksiyonel Grup	Yapı	Özellikler
Hidroksil	Merkezinde, bir tarafındaki R atomu ile tek bağ, diğer tarafındaki H atomuyla da tek bağ kurmuş bir O atomu olan kimyasal bir şema.	Polar
Metil	CH3'e bir tek bağ ile bağlı R atomunu gösteren kimyasal şema.	Polar değil
Karbonil	Merkezinde C atomu olan kimyasal bir şema. C atomunun sağında ve solunda tek bağlar var ve bu bağların her biri bir R atomuna bağlı. C atomu aynı zamanda üzerinde bulunan bir O atomuna da çift bağ ile bağlı.	Polar
Karboksil	Merkezinde C atomu olan kimyasal bir şema. C atomu üzerindeki bir O atomuna çift bağ ile bağlı. C atomunun altında 2 tane açılı tek bağ bulunuyor. Bu bağların biri bir R atomuna diğeri de bir OH'ye bağlı.	Birçok biyolojik sistemin pH değerinde yüklüdür (R-COO $^{-}$ ‍ oluşturur). Karboksil grupları çözeltilere H $^{+}$ ‍ iyonları verdikleri için, asidik olarak değerlendirilirler.
Amino	Merkezinde, solundaki R atomuna tek bağla bağlı olan bir N atomu olan kimyasal bir şema. N atomunun sağında iki tane açılı tek bağ bulunuyor ve bu bağların ikisi de bir H atomuna bağlı.	Birçok biyolojik sistemin pH değerinde yüklüdür (R-NH $_{3}^{+}$ ‍ oluşturur). Amino grupları çözeltilerden H $^{+}$ ‍ iyonlarını uzaklaştırdıkları için bazik olarak değerlendirilirler.
Fosfat	Merkezinde, üzerindeki O atomuyla çift bağ kurmuş olan bir P atomu olan kimyasal bir şema. P atomu, sağındaki bir OH ile tek bağ, ek olarak sağ aşağıda açılı duran bir OH ile de tek bağ kurar. P atomu, sola doğru açılı duran bir O atomuyla da tek bağ kurmuştur. O atomu, sol yukarıdaki bir R atomuyla tek bağ kurmuştur.	Birçok biyolojik sistemin pH değerinde yüklüdür (R-OPO $_{3}^{2}$ ‍ $^{-}$ ‍ oluşturur) Amino grupları çözeltilerden H $^{+}$ ‍ iyonlarını uzaklaştırdıkları için bazik olarak değerlendirilirler.
Sülfhidril	Merkezinde bir S atomu olan kimyasal bir şema. S atomu, solunda bir R atomu ile bir tek bağ kurmuştur. S atomunun sağında onu bir H atomuna bağlayan çapraz bir tek bağ bulunmaktadır.	Polar

Tablonun uyarlandığı kaynak: OpenStax Biology.

Yukardaki tabloda, R harfi fonksiyonel grubun bağlandığı molekülün geriye kalan kısmını temsil ediyor. Örneğin, R bir etil (CH

_{2}

_{3}

) grubu ise, tablodaki ilk grup etanol olur. R aynı zamanda bir protein gibi çok daha büyük bir molekül de olabilir. R harfi kimya ve biyolojide, kimyasal yapıları sadeleştirmek ve molekülün en önemli kısımlarına ki bu kısımlar çoğu zaman fonksiyonel gruplardır, vurgu yapmak için kullanılır.

Açıklama:

Bu makalenin uyarlandığı kaynak: “Carbon,” OpenStax College, Biology (CC BY 3,0). Orijinal makaleyi ücretsiz olarak bu adresten indirebilirsiniz: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9,85:8/Biology.

Uyarlanmış makale CC BY-NC-SA 4,0 lisanslıdır.

Ek Referanslar:

Hardinger, Steve. (2015). Functional group. In Illustrated Glossary of Organic Chemistry. Alıntı yapılan adres: http://www.chem.ucla.edu/harding/IGOC/F/functional_group.html.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. ve Jackson, R. B. (2011). The chemical context of life. Campbell Biology (10. baskı, sayfa 28-43). San Francisco, CA: Pearson.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Giriş Yap

Sıralama ölçütü:

Henüz gönderi yok.

İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.