Name: functional groups in organic molecules
Uploaded: 2023-04-30T18:28:47.000Z
Duration: 2 min 45 s
Channel: JoVE

Grupy funkcyjne to kowalencyjnie związane zestawy atomów, które wpływają na właściwości cząsteczki.
Cząsteczki zawierające te same grupy funkcyjne często wykazują podobne właściwości i ulegają podobnym reakcjom.
Nazewnictwo grup funkcyjnych pozwala na szybką identyfikację atomów w cząsteczce, co jest przydatne w chemii organicznej i biochemii. 
Węglowodory są podstawą cząsteczek organicznych i zawierają różną liczbę atomów węgla i wodoru. Należą do nich alkany, alkeny i alkiny. Atomy węgla w alkanach są połączone ze sobą pojedynczymi wiązaniami, podczas gdy alkeny i alkiny zawierają odpowiednio wiązania podwójne lub potrójne.
Węglowodory mogą tworzyć zamknięte pierścienie. Jeśli pierścień zawiera tylko pojedyncze wiązania, nazywa się go cykloalkanem. Jeśli węgle są połączone ze sobą naprzemiennymi wiązaniami pojedynczymi i podwójnymi, nazywa się to pierścieniem aromatycznym lub grupą arylową.
Jedną z najprostszych grup niezawierających węgla jest grupa hydroksylowa, która zawiera atom tlenu i atom wodoru. Jest ważnym składnikiem kilku związków, takich jak metanol, woda i węglowodany.
Inną kategorią grup funkcyjnych są grupy karbonylowe, które zawierają węgiel i tlen połączone ze sobą podwójnym wiązaniem. Grupy zawierające karbonyl obejmują grupy funkcyjne, takie jak aldehydy, ketony, estry i grupy karboksylowe.
Aldehydy mają wodór i zmienną lub grupę R przyłączoną do karbonylu, podczas gdy ketony mają dwie grupy zmienne. Grupy R często reprezentują węglowodory, ale mogą to być inne grupy lub atomy. 
Aldehydy i ketony są kluczowymi grupami funkcyjnymi w węglowodanach
Estry składają się z grupy karbonylowej otoczonej grupą R i tlenem, podczas gdy kwasy karboksylowe lub grupy karboksylowe są otoczone grupą R i alkoholem. Lipidy zawierają estry, a aminokwasy zawierają kwasy karboksylowe.
Aminokwasy mają również inną wspólną grupę funkcyjną zwaną grupą aminową lub aminową. Amina ma azot z samotną parą połączoną z kombinacją wodorów i grup R. Aminokwasy są budulcem białek. 
Grupa fosforanowa to fosfor związany z czterema tlenami i powszechnie występuje w DNA, materiale genetycznym wszystkich żywych organizmów. Może być również przyłączony do białek, aby zmienić ich funkcję.

grupy funkcjonalne

Grupy funkcyjne to grupy atomów o charakterystycznych właściwościach, które połączone ze szkieletem węglowym cząsteczki zmieniają właściwości tej cząsteczki. Na przykład obecność pewnych grup funkcyjnych w cząsteczce sprawia, że będą one hydrofilowe, podczas gdy pozostałe sprawią, że będą hydrofobowe. Te grupy funkcyjne są nieodzowną częścią chemii organicznej i ważnymi składnikami cząsteczek biologicznych, takich jak węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Każda grupa funkcyjna jest unikalnym układem atomów i ma przypisaną nazwę kombinacji atomów tworzących grupę.

Węglowodory

Silne, stabilne wiązania między atomami węgla tworzą złożone cząsteczki zawierające łańcuchy, rozgałęzienia i pierścienie. Chemia tych związków nazywana jest chemią organiczną. Węglowodory to związki organiczne składające się wyłącznie z węgla i wodoru. Alkany to węglowodory nasycone, czyli zawierające tylko wiązania pojedyncze. Alkeny zawierają jedno lub więcej wiązań podwójnych węgiel-węgiel. Alkiny zawierają jedno lub więcej potrójnych wiązań węgiel-węgiel. Węglowodory aromatyczne zawierają struktury pierścieniowe. Są one również znane jako grupy arylowe.

Alkohole i etery

Wiele związków organicznych, które nie są węglowodorami, można uważać za pochodne węglowodorów. Pochodną węglowodorową można utworzyć poprzez zastąpienie jednego lub większej liczby atomów wodoru w węglowodorze grupą funkcyjną, która zawiera co najmniej jeden atom pierwiastka innego niż węgiel lub wodór. O właściwościach pochodnych węglowodorów decyduje w dużej mierze grupa funkcyjna. Grupa –OH, znana jako grupa hydroksylowa, jest grupą funkcyjną alkoholu. Grupa –R–O–R– to grupa funkcyjna eteru.

Aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe i estry

Grupy funkcyjne związane z grupą karbonylową obejmują grupę –CHO aldehydu, grupę –CO– ketonu, grupę –COOH kwasu karboksylowego i grupę –COOR estru. Grupa karbonylowa, podwójne wiązanie węgiel-tlen, jest kluczową strukturą w tych klasach cząsteczek organicznych: aldehydy zawierają co najmniej jeden atom wodoru przyłączony do karbonylowego atomu węgla, ketony zawierają dwie grupy węglowe przyłączone do karbonylowego atomu węgla, kwasy karboksylowe zawierają grupę hydroksylową przyłączoną do karbonylowego atomu węgla, a estry zawierają atom tlenu przyłączony do innej grupy węglowej połączonej z karbonylowym atomem węgla. Wszystkie te związki zawierają utlenione atomy węgla w stosunku do atomu węgla grupy alkoholowej.

Aminy

Dodanie azotu do struktury organicznej prowadzi do dwóch rodzin cząsteczek. Związki zawierające atom azotu związany w strukturze węglowodorowej są klasyfikowane jako aminy.

Grupy funkcjonalne

Grupy funkcyjne to grupa atomów o charakterystycznych właściwościach, które połączone ze szkieletem węglowym cząsteczki zmieniają właściwości ...

Education

JoVE Core

Cell Biology

Biologia komórki

Unit 1

Jednostka 1

Biochemistry of the Cell

Biochemia komórki

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

Functional Groups

functional groups in organic molecules

Functional groups are the part of an organic molecule that gives it specific chemical behavior. They help explain why compounds with similar carbon skeletons can react in different ways.

In organic chemistry, these groups are often used to classify compounds. A functional group can change the properties of a molecule and affect how it behaves in a reaction.

Knowing functional groups helps students recognize patterns in organic compounds. It also makes it easier to compare molecules that share the same group but have different sizes or structures.

Functional Groups in Organic Molecules

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Elements in the Human Body and Periodic Table

Elements are the smallest units of matter that cannot be broken down further by chemical processes. Scientists know 118 elements, but not all of them occur naturally. Only a small number are essential for life, and living matter depends mostly on carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen. The periodic table organizes elements by their physical and chemical properties. Each square shows the element name, chemical symbol, atomic number, and atomic weight. The atomic number is the number of protons...

functional groups

Functional groups are the part of an organic molecule that gives it specific chemical behavior. They help explain why compounds with similar carbon skeletons can react in different ways. In organic chemistry, these groups are often used to classify compounds. A functional group can change the properties of a molecule and affect how it behaves in a reaction. Knowing functional groups helps students recognize patterns in organic compounds. It also makes it easier to compare molecules that share...

types of chemical bonds

Chemical Bonds and How Atoms Join

Chemical bonds hold atoms together and help explain how different substances form. In chemistry, the main bond types are ionic bonds, covalent bonds, and metallic bonds. Ionic bonds form when electrons move from one atom to another. Covalent bonds form when atoms share electrons. Metallic bonds occur in metals, where electrons are held in a shared arrangement that gives metals their characteristic behavior. Understanding these bond types helps students compare how atoms connect in different...

noncovalent attractions in biomolecules

Biomolecule Interactions Without Covalent Bonds

Biomolecules often stay together through noncovalent attractions instead of covalent bonds. These weaker interactions help molecules recognize each other and form structures needed for life. The main noncovalent attractions are hydrogen bonds, electrostatic interactions, van der Waals forces, and hydrophobic interactions. Each one works in a different way, but all of them can influence how biomolecules fold, bind, and behave in cells. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is attracted to...

polymers

Polymer Chains and Their Properties

Polymers are large molecules made from repeating units called monomers. These long chains can form many common materials. Their structure helps explain why different polymers can behave in different ways. Polymers can be built in more than one way. Some form by addition polymerization, where monomers join together directly. Others form by condensation polymerization, which releases a small molecule as the chain grows. The type of polymer affects its properties and uses. Some polymers are...

what are lipids?

Lipids in Cells: Membranes, Energy, and Signals

Lipids are important cell molecules that act as membrane parts, energy stores, and signaling molecules. They are a diverse group of hydrocarbons, which are compounds made of carbon and hydrogen atoms. The carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds are nonpolar, so lipids have an overall nonpolar character. Lipids are also hydrophobic, or “water-hating.” They do not form hydrogen bonds with water, so they are nearly insoluble in water. They are, however, soluble in organic solvents such as...

structure of lipids

How Lipid Molecules Are Built

Lipid molecules are built from hydrocarbon chains and a few key structural parts. Their shape helps explain why they behave differently from many other biological molecules. In high school biology, this structure is often linked to how lipids store energy and help form cell membranes. Some lipids are made from fatty acids joined to other small molecules. Triglycerides contain glycerol and three fatty acids, while phospholipids contain glycerol, two fatty acids, and a phosphate group. These...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structure and Bonding

Carbohydrates are built from sugar units and the bonds that link them. Their chemistry explains how simple sugars join to form larger molecules. It also helps show why carbohydrates have different structures and functions. The video focuses on the main sugar types found in carbohydrates. These include monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides. Monosaccharides are single sugar units. Disaccharides contain two sugar units, while polysaccharides are long chains of many sugar units. The...

nucleic acids

DNA and RNA in Cells

DNA and RNA are nucleic acids that help store and use genetic information in cells. They are key molecules in biology and are often studied together because they work as a pair in living systems. Nucleic acids are built from repeating units called nucleotides. Each nucleotide has a sugar, a phosphate group, and a nitrogenous base. The order of these bases carries the genetic code. There are two main nucleic acids: DNA, or deoxyribonucleic acid, and RNA, or ribonucleic acid. DNA usually stores...

protein and protein structures

How Protein Shape Determines Function

Proteins are essential molecules in living things, and their shape affects how they work. Protein structure is described at several levels, including primary, secondary, tertiary, and quaternary structure. These levels help explain how a protein is built and how its final form supports its job. Primary structure is the sequence of amino acids in a protein. Secondary structure forms when parts of the chain fold into regular patterns. Tertiary structure is the overall three-dimensional shape of...

ph regulation in cells

Cell pH and Organelle Balance

Cell pH and organelle balance are essential for normal cell function. pH affects protein shape and activity, the charge on cell membranes, and many metabolic reactions inside the cell. Cells also use the proton motive force, which is the energy stored in a proton gradient, to make ATP, the cell’s main energy molecule. The cytosol, or fluid inside the cell, is usually slightly more acidic than the fluid outside the cell. Even so, cells must stop the cytosol from becoming too acidic. They use...

chemistry of the cell

Cell Chemistry: Water, Ions, and Molecules

Cell chemistry explains the substances that make cells work. Water is the main component of cells, and it supports the chemical reactions that keep life going. Cells also contain organic molecules, which are carbon-based compounds, and inorganic ions, which are charged particles needed for cell function. Organic molecules in cells include carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids. These molecules have different roles, but together they build cell structures, store energy, and carry...

key terms and concepts

Learn how functional groups shape the behavior and properties of organic molecules, and how they help classify compounds in high school chemistry.

Functional Groups in Organic Molecules | JoVE K12

cell biology

JoVE Core Cell Biology illustrates complex cellular processes in easy-to-understand yet comprehensive animated video lessons. This collection focuses on the essential components and functions of cells, including organelles and membranes, cellular transport, and cell energetics. It is complemented by scientist-in-action videos that demonstrate the application of cell biology in real-world research experiments.

Functional Groups in Organic Molecules

Description

Transcript

Tags