Fonksiyonel Gruplar

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.

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$_3$start subscript, 3, end subscript). 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$^-)$start superscript, minus, end superscript, right parenthesis 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.

Tablonun uyarlandığı kaynak: OpenStax Biology.

Yukardaki tabloda, R harfi fonksiyonel grubun bağlandığı molekülün geriye kalan kısmını temsil ediyor. Örneğin, R bir etil (CH$_2$start subscript, 2, end subscriptCH$_3$start subscript, 3, end subscript) 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.