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

Функциональные группы это ковалентно связанные наборы атомов, которые влияют на свойства молекулы. Молекулы, содержащие одинаковые функциональные группы, часто проявляют сходные свойства и претерпевают сходные реакции. Назначение функциональных групп позволяет быстро идентифицировать атомы в молекуле, что используется в органической химии и биохимии.Углеводороды являются основой органических молекул и содержат различное количество атомов углерода и водорода. К ним относятся алканы, алкены и алкины. Атомы углерода в алканах связаны между собой одинарными связями, тогда как алкены и алкины содержат двойные или тройные связи соответственно.Углеводороды могут образовывать замкнутые кольца. Если кольцо содержит только одинарные связи, оно называется циклоалканом. Если атомы углерода связаны друг с другом чередующимися одинарными и двойными связями, это называется ароматическим кольцом или арильной группой.Одной из простейших неуглеродных групп является гидроксильная группа, которая содержит атом кислорода и атом водорода. Это важный компонент нескольких соединений, таких как метанол, вода и углеводы. Другая категория функциональных групп это карбонильные группы, которые содержат углерод и кислород, связанные друг с другом двойной связью.Карбонильные группы включают такие функциональные группы, как альдегиды, кетоны, сложные эфиры и карбоксильные группы. Альдегиды имеют водород и переменную группу или группу R, присоединенную к карбонилу, в то время как кетоны имеют две переменные группы. Группы R часто представляют собой углеводороды, но могут быть другими группами или атомами.Альдегиды и кетоны являются ключевыми функциональными группами углеводов. Сложные эфиры состоят из карбонильной группы, фланкированной группой R и кислородом, в то время как карбоновые кислоты или карбоксильные группы фланкированы группой R и спиртом. Липиды содержат сложные эфиры, а аминокислоты содержат карбоновые кислоты.Аминокислоты также имеют другую общую функциональную группу, называемую аминогруппой. Амин имеет азот с неподеленной парой, связанной с комбинацией атомов водорода и R-групп. Аминокислоты это строительные блоки белков.Фосфатная группа это фосфор, связанный с четырьмя атомами кислорода и обычно встречаемый в ДНК, генетическом материале всех живых организмов. Он также может быть присоединен к белкам для изменения их функции.

Функциональные группы

Функциональные группы — это группа атомов с характерными свойствами, которые при связи с углеродным скелетом молекулы изменяют свойства этой молекулы. Например, наличие определенных функциональных групп на молекуле сделает их гидрофилами, в то время как другие сделают их гидрофобными. Эти функциональные группы являются неотъемлемой частью органической химии и важными компонентами биологических молекул, такими как углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Каждая функциональная группа представляет собой уникальное расположение атомов и имеет имя для комбинации атомов, которые составляют группу. 
 Углеводомоль 
 Прочные, стабильные связи между атомами углерода создают сложные молекулы, содержащие цепи, ветви и кольца. Химия этих соединений называется органической химией. Углеводомоль являются органическими соединениями, состоящими только из углерода и водорода. Алканы являются насыщенными углеводородами, то есть углеводородами, содержащими только единичные связи. Алкенов содержит одну или несколько углеродистых двойных связей. В Alkynes есть одна или несколько углеродистых тройных связей. Ароматические углеводомоль содержат кольцевые структуры. Они также известны как арильные группы. 
 Спирты и эфиры 
 Многие органические соединения, которые не являются углеводородами, можно считать производными углеводородов. Производная углеводорода может быть образована путем замены одного или нескольких атомов водорода углеводорода функциональной группой, которая содержит по крайней мере один атом элемента, отличного от углерода или водорода. Свойства производных углеводородов определяются в значительной степени функциональной группой. Группа –OH, известная как гидроксильная группа, является функциональной группой спирта. Группа –R–O–R – является функциональной группой эфира. 
 Альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и Эстеры 
 К функциональным группам, связанным с карбонильной группой, относятся группа –CHO альдегида, группа –CO– кетона, группа –COOH карбоновой кислоты и группа –COOR эфира. Карбонильная группа, двойная связь углерода и кислорода, является ключевой структурой в этих классах органических молекул: Альдегиды содержат по крайней мере один атом водорода, присоединенный к атому карбонильного углерода, кетоны содержат две группы углерода, прикрепленные к атому карбонильного углерода, карбоксильные кислоты содержат гидроксильную группу, прикрепленную к атому карбонильного углерода, а эфиры содержат атом кислорода, присоединенный к другой группе углерода, связанной с атомом карбонильного углерода. Все эти соединения содержат окисленные атомы углерода относительно атома углерода группы спирта. 
 Амины 
 Добавление азота в органическую структуру приводит к появлению двух семейств молекул. Соединения, содержащие атом азота, связанные в углеводородной структуре, классифицируются как амины. 
 Этот текст адаптирован из<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-1-hydrocarbons"> Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.1: Углеводомоль</a>,<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-2-alcohols-and-ethers"> Openstax, Химия 2е изд., Раздел 20.2: Спирты и эфиры,</a><a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-2-alcohols-and-ethers"> Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.3: Альдегиды, кетоны, Карбоновые кислоты, и Эстеры,</a> и<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-4-amines-and-amides"> Openstax, Химия 2е изд., раздел 20.4: Амины и амиды. </a>

Функциональные группы - это группа атомов с характерными свойствами, которые при соединении с углеродным скелетом молекулы изменяют свойства ...

Education

JoVE Core

Cell Biology

Клеточная биология

Unit 1

Раздел 1

Biochemistry of the Cell

Биохимия клетки

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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