We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Organik moleküller
Yeryüzünde, tüm karbon içeren moleküller biyolojik, canlı organizmalardan kaynaklanmıştır ve bu da onlara organik bileşikler. Bu yapısal benzerlikler, aynı tür parçaları içeren diğer moleküllerin nasıl reaksiyona girdiğini biliyorsak, daha önce hiç görmediğimiz bir bileşiğin nasıl reaksiyona girebileceğini tahmin etmemizi sağlar.
Torganik moleküllerin bu kısımlarına denir fonksiyonel gruplar ve organik moleküllerde (C, H, O, N, S ve P) en yaygın olarak bulunan atomlarla belirli bağ modellerinden oluşur. Fonksiyonel grupların tanımlanması ve fonksiyonel grup özelliklerine dayalı olarak reaktiviteyi tahmin etme yeteneği, organik kimyanın temel taşlarından biridir.
Fonksiyonel gruplar tutarlı özelliklere sahip belirli atomlar, iyonlar veya atom gruplarıdır. Fonksiyonel bir grup, daha büyük bir molekülün bir parçasını oluşturur.
Örneğin, alkolleri karakterize eden hidroksil grubu olan -OH, hidrojen eklenmiş bir oksijendir. Herhangi bir sayıda farklı molekül üzerinde bulunabilir.
Elementlerin ayırt edici özellikleri olduğu gibi, fonksiyonel grupların da karakteristik kimyaları vardır. Bir molekül üzerindeki bir -OH fonksiyonel grubu, muhtemelen aynı olmasa da, başka bir molekül üzerindeki bir -OH'ye benzer şekilde reaksiyona girme eğiliminde olacaktır.
Organik reaksiyonlar genellikle fonksiyonel grupta gerçekleşir, bu nedenle fonksiyonel grupların reaktivitelerini öğrenmek sizi biyokimyanın diğer birçok yönünü anlamaya hazırlayacaktır.
Fonksiyonel gruplar, belirli atomlar arasındaki belirli bağ düzenlemeleriyle tanımlanan organik bileşikler içindeki yapısal birimlerdir. Acı biberlerde bulunan ateşli bileşik olan kapsaisinin yapısı, aşağıdaki şekilde etiketlenmiş ve bu bölümde açıklanan çeşitli fonksiyonel grupları içerir.
Biyokimya çalışmamızda ilerledikçe, en yaygın fonksiyonel grupları hızlı bir şekilde tanıyabilmek son derece önemli hale gelecektir, çünkü organik moleküllerin nasıl tepki vereceğini tanımlayan temel yapısal unsurlardır.. Aşağıda başlıca organik fonksiyonel gruplara kısa bir giriş yer almaktadır.
Alkanlar
Organik kimyada "varsayılan" (aslında, eksiklik herhangi bir fonksiyonel grup) terimi verilir alkankarbon ve karbon arasındaki veya karbon ve hidrojen arasındaki tekli bağlarla karakterize edilir. metan, CH4, fırınınızda yakabileceğiniz doğal gazdır. oktan, C8H18, benzinin bir bileşenidir.
Alkenler ve Alkinler
alkenler (bazen olefinler olarak adlandırılır) karbon-karbon çift bağlarına sahiptir ve alkinler karbon-karbon üçlü bağları vardır. En basit alken örneği olan eten, meyvelerde olgunlaşmayı uyarmak için hücresel bir sinyal görevi gören bir gazdır. (Muzların çabuk olgunlaşmasını istiyorsanız, onları bir elmayla birlikte bir kese kağıdına koyun - elma eten gazı (etilen de denir) yayar ve muzda olgunlaşma sürecini başlatır). Yaygın olarak asetilen olarak adlandırılan etin, kaynak üflemeli torçlarda yakıt olarak kullanılır.
Birçok alken iki geometrik form alabilir: cis veya trans. NS cis ve trans Belirli bir alkenin formları, bir çift bağ etrafında dönmeye karşı çok yüksek bir enerji bariyeri olduğundan, farklı fiziksel özelliklere sahip farklı izomerlerdir. Aşağıdaki örnekte, aradaki fark cis ve trans alkenler kolayca görülür.
Alkanlar, alkenler ve alkinler olarak sınıflandırılır. hidrokarbonlar, çünkü sadece karbon ve hidrojen atomlarından oluşurlar. Alkanlar olduğu söyleniyor doymuş hidrokarbonlar, çünkü karbonlar mümkün olan maksimum sayıda hidrojene bağlıdır - başka bir deyişle, bunlar 'doymuş' hidrojen atomları ile. Alkenler ve alkinlerdeki ikili ve üçlü bağlı karbonlar, kendilerine bağlı daha az hidrojen atomuna sahiptir - bu nedenle bunlara şu şekilde atıfta bulunulur: doymamış hidrokarbonlar.
Aromatikler
NS aromatik grup benzen (eskiden organik laboratuarda yaygın olarak kullanılan, ancak kanserojen olduğu gösterilen) ve belirgin bir "naftalin" kokusu olan bir bileşik olan naftalin ile örneklendirilir. Aromatik gruplar düzlemsel (düz) halka yapılarıdır ve doğada yaygın olarak bulunurlar.
Alkil halojenürler
Bir alkanın karbonu bir veya daha fazla halojene bağlandığında, grup olarak adlandırılır. alkil halojenür veya haloalkan. Kloroform laboratuvarda yararlı bir çözücüdür ve ameliyatta kullanılan daha önceki anestezik ilaçlardan biriydi. Klorodiflorometan, yirminci yüzyılın sonlarına kadar soğutucu olarak ve aerosol spreylerde kullanıldı, ancak ozon tabakası üzerinde zararlı etkileri olduğu tespit edildikten sonra kullanımı durduruldu. Bromoetan, organik sentezde sıklıkla kullanılan basit bir alkil halojenürdür. Alkil halojenür grupları biyomoleküllerde oldukça nadirdir.
Alkoller, Fenoller ve Tiyoller
İçinde alkol fonksiyonel grup, bir karbon, bir OH grubuna tek bağlıdır (OH grubu, daha büyük bir molekülün parçası olduğunda, bir Hidroksil grubu). Metanol dışındaki tüm alkoller birincil, ikincil veya üçüncül olarak sınıflandırılabilir. Birincil alkolde, OH grubuna bağlı karbon aynı zamanda sadece bir başka karbona da bağlıdır. İkincil alkol ve üçüncül alkolde, karbon sırasıyla iki veya üç diğer karbona bağlanır. Hidroksil grubu olduğunda direkt olarak aromatik bir halkaya bağlanırsa oluşan gruba denir. fenol. Bir alkolün kükürt analoğuna tiyol denir (Yunanca tiyo, kükürt için).
Fenol tanımının hidroksil oksijenin olması gerektiğini belirttiğine dikkat edin. direkt olarak aromatik halkanın karbonlarından birine bağlanır. Bu nedenle aşağıdaki bileşik, Olumsuz bir fenol – bu bir birincil alkoldür.
Ayrım önemlidir, çünkü alkollerin ve fenollerin reaktivitesinde önemli bir fark vardır.
Eterler ve Sülfürler
bir eter fonksiyonel grup, bir oksijen iki karbona bağlanır. Aşağıda, yaygın bir laboratuvar çözücüsü olan ve aynı zamanda operasyonlar sırasında anestezik olarak kullanılan ilk bileşiklerden biri olan dietil eterin yapısı yer almaktadır. Bir eterin kükürt analoğuna denir. tiyoeter veya sülfür.
Aminler
aminler hidrojen ve karbona tek bağlı nitrojen atomları ile karakterize edilirler. Birincil, ikincil ve üçüncül alkoller olduğu gibi, birincil, ikincil ve üçüncül aminler de vardır. Amonyak, karbon atomu olmayan özel bir durumdur.
Aminlerin en önemli özelliklerinden biri, baz olmaları ve amonyum katyonları oluşturmak üzere kolayca protonlanmalarıdır. Bir nitrojenin karbonla dört bağı olması durumunda (ki bu biyomoleküllerde biraz olağandışıdır), kuaterner amonyum iyonu olarak adlandırılır.
Not: "Birincil", "ikincil" ve "üçüncül" terimlerinin alkollere ve aminlere nasıl uygulandığı konusunda kafanız karışmasın - tanımlar farklıdır. Alkollerde önemli olan alkolün kaç karbonlu olduğudur. karbon aminlerde iken, önemli olan kaç tane karbona sahip olduğudur. azot bağlıdır.
Organik Fosfatlar
Fosfat ve türev fonksiyonel grupları biyomoleküllerde her yerde bulunur. Tek bir organik gruba bağlı fosfata denir. fosfat esteri; organik gruplarla iki bağlantısı olduğunda fosfat diester olarak adlandırılır. İki fosfat arasındaki bir bağlantı, bir fosfat anhidrit oluşturur.
Aldehitler ve Ketonlar
Genellikle bir karbon-oksijen çift bağı içeren bir dizi fonksiyonel grup vardır. karbonil. Ketonlar ve aldehitler, çok benzer şekillerde reaksiyona giren, birbiriyle yakından ilişkili iki karbonil bazlı fonksiyonel gruptur. İçinde keton, bir karbonilin karbon atomu diğer iki karbona bağlanır. bir aldehit, karbonil karbon bir tarafta bir hidrojene ve diğer tarafta bir karbona bağlanmıştır. Bu tanımın istisnası, karbonil karbonunun iki hidrojene bağlı olduğu formaldehittir.
Karboksilik Asitler ve Türevleri
Bir karbonil karbon bir taraftan bir karbona (veya hidrojene) ve diğer taraftan bir oksijene, nitrojene veya sülfüre bağlandığında, fonksiyonel grup 'karboksilik asit türevlerinden' biri olarak kabul edilir; bir dizi ilgili fonksiyonel grup. Bu ailenin asıl üyesi, karboksilik asit karbonilin bir hidroksil grubuna bağlı olduğu fonksiyonel grup. NS karboksilat iyonu form H bağışladı+ çözüme. Diğer türevler karboksilik esterler(genellikle sadece "esterler" olarak adlandırılır), tiyoesterler, amidler, asil fosfatlar, asit klorürler, ve asit anhidritler. Asit klorürler ve asit anhidritler dışında, karboksilik asit türevleri biyolojik moleküllerde ve/veya metabolik yollarda çok yaygındır ve daha sonraki bir bölümde daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Moleküllerdeki Fonksiyonel Grupları Tanıma Uygulaması
Tek bir bileşik, özellikle biyolojik organik kimyada, genellikle birkaç fonksiyonel grup içerir. Altı karbonlu şeker molekülleri, örneğin glikoz ve fruktoz, sırasıyla aldehit ve keton grupları içerir ve her ikisi de beş alkol grubu içerir. Birkaç alkol grubuna sahip bir bileşiğe genellikle "poliol".
Testosteron hormonu, amino asit fenilalanin ve glikoliz metaboliti dihidroksiaseton fosfatın tümü, aşağıda etiketlendiği gibi birden fazla fonksiyonel grup içerir.
Hiçbir şekilde tam bir liste olmasa da, bu bölüm biyokimyada karşılaşacağımız önemli fonksiyonel grupların çoğunu kapsıyor. Tablo 1.7, bu bölümde listelenen tüm grupların bir özetini sunar.
Tablo 1.7 Ortak Organik Fonksiyonel Gruplar
Egzersiz 1.X
Aşağıdaki organik bileşiklerdeki fonksiyonel grupları (alkanlar hariç) tanımlayın. Alkollerin ve aminlerin birincil, ikincil veya üçüncül olup olmadığını belirtin.
Egzersiz 1.XY
Çizgi yapılarını kullanarak aşağıdaki açıklamalara uyan bileşiklerin her birine birer örnek çizin. Sıfır olmayan tüm resmi ücretlerin yerini belirlediğinizden emin olun. Tüm atomların tam oktetleri olmalıdır (fosfor oktet kuralını aşabilir). Bunlar için pek çok olası doğru cevap vardır, bu nedenle yapılarınızı eğitmeniniz veya eğitmeninizle kontrol ettiğinizden emin olun.
a) moleküler formülü C olan bir bileşik6H11alken, ikincil amin ve birincil alkol fonksiyonel gruplarını içeren NO
b) moleküler formülü C olan bir iyon3H5Ö6P2- aldehit, ikincil alkol ve fosfat fonksiyonel grupları içerir.
c) Moleküler formülü C olan bir bileşik6H9Bir amid fonksiyonel grubuna sahip olan ve Olumsuz bir alken grubuna sahiptir.
Birincil metabolitler
Birincil metabolitler, yaşam için gerekli olan temel metabolik yolların bileşenleridir. Besin asimilasyonu, enerji üretimi ve büyüme/gelişme gibi temel hücresel işlevlerle ilişkilidirler. Birçok filumu ve sıklıkla birden fazla krallığı kapsayan geniş bir tür dağılımına sahiptirler. Birincil metabolitler, vücutta dört ana makromolekülü yapmak için gerekli yapı taşlarını içerir: karbonhidratlar, lipitler, proteinler ve nükleik asitler (DNA ve RNA).
Bunlar, tekrar eden daha küçük monomer birimlerinden oluşan gövdenin büyük polimerleridir (Şekil 6.1). Nükleik asitleri oluşturmak için kullanılan monomer birimleri, DNA ve RNA, nükleotid bazları iken, proteinler için monomerler amino asitler, karbonhidratlar için şeker kalıntıları ve lipitler için yağ asitleri veya asetil gruplarıdır.
Şekil 1.28 Yaşamın moleküler yapı taşları organik bileşiklerden yapılmıştır. Şuradan değiştirildi: bataklık
Başlıca Makromolekülleri Oluşturan Reaksiyonlar
Ana makromoleküller, dehidrasyon sentezi süreci boyunca tekrarlayan monomer alt birimlerini bir araya getirerek oluşturulur. İlginç bir şekilde, ana makromolekül türlerinin her biri için dehidrasyon sentezi işlemlerinde kullanılan organik fonksiyonel birimler, birbirleriyle benzerliklere sahiptir. Bu nedenle reaksiyonlara birlikte bakmakta fayda var (Şekil 1.29)
Şekil 1.29 Makromolekül Oluşumunda Yer Alan Dehidrasyon Sentezi Reaksiyonları. Lipidlerin, nükleik asitlerin (DNA/RNA), proteinlerin ve karbonhidratların biyosentezi için gerekli olan başlıca organik reaksiyonlar gösterilmiştir. Tüm reaksiyonlarda, iki elektron çeken grup (karboksilik asit, fosforik asit ve hemiasetalin her biri bir merkezi karbon veya fosfor atomuna bağlı iki oksijen atomu içeren) içeren bir fonksiyonel grup olduğuna dikkat edin. Bu, bir alkol veya amin fonksiyonel grubundan elektronegatif oksijen veya nitrojen tarafından saldırıya uğrayabilen reaktif kısmen pozitif bir merkez atomu (karboksilik asit ve hemiasetal durumunda karbon veya fosforik asit durumunda fosfor) oluşturur. Biyolojik sistemlerde, karboksilik asitler gibi birçok fonksiyonel grup, sentez reaksiyonlarında kullanılmadan önce aktivasyon gerektirir ve sonraki bölümlerde detaylandırılacaktır.
Enerji üretimi ile ilgili birincil metabolitler, karbonhidratlar ve lipitler gibi gıda moleküllerini parçalayan ve adenosin trifosfatın (ATP) hidrolizi sırasında açığa çıkan enerjiyi yakalayan çok sayıda enzimi içerir. enzimler kimyasal reaksiyonların hızını hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. Tipik olarak amino asit yapı taşlarından oluşan proteinlerdir. Hücrelerin ve organizmaların temel yapısı da birincil metabolitlerden oluşur. Bunlara hücre zarları (örneğin fosfolipidler), hücre duvarları (örneğin peptidoglikan, kitin) ve hücre iskeletleri (proteinler) dahildir. Genetik bilgiyi depolayan ve ileten DNA ve RNA, nükleik asit birincil metabolitlerinden oluşur. Birincil metabolitler ayrıca hücresel sinyalleşme, iletişim ve taşıma ile ilgili molekülleri içerir. Birincil metabolitlerin yapısı ve işlevi bu metnin önemli bir bileşenidir. Bu reaksiyonlar aşağıdaki bölümlerde detaylandırılacaktır.
İnorganik İyonlar ve Kompleksler
eklenecek
▪ SoyutHidrojeller, suyu veya biyolojik sıvıları emebilen çapraz bağlı hidrofilik polimerlerdir. Biyomedikal ve farmasötik uygulamaları, çeşitli moleküler tasarım özelliklerini kullanan çok geniş bir sistem ve süreç yelpazesini içerir. Bu derlemede hidrojellerin moleküler yapısı, dinamik davranışı ve yapısal modifikasyonları ile bu biyohidrojellerin çeşitli uygulamaları tartışılmaktadır.
Kesin zincir konformasyonlarına sahip üç boyutlu yapıların hazırlanmasındaki son gelişmeler ve ayrıca fonksiyonel grupların bağlanması, gelecek vaat eden yeni hidrojellerin hazırlanmasına izin verir. Bu arada, pH veya sıcaklık duyarlılığına sahip akıllı biyohidrojeller, tıbbi uygulamalarda önemli malzemeler olmaya devam ediyor.