Hơn nữa, chương này đã thảo luận về những tính chất của phân tử, gồm kích thước, tính phân cực, độ hoà tan, và tính acid/bazơ. Hai tính quan trọng khác ảnh hưởng đến hoạt động của phân tử trong phản ứng hóa học là sự hiện diện của nhóm chức năng nhận biết và sự tồn tại của những đồng phân khác của phân tử với cùng công thức.
Một vài nhóm nhỏ nguyên tử được gọi là những nhóm chức được tìm thấy trong nhiều phân tử, thực tế đơn giản hóa sự hiểu biết của chúng ta về phản ứng của phân tử trải qua trong tế bào sống. Mỗi nhóm chức có những tính chất riêng biệt, khi gắn chặt vào 1 phân tử lớn hơn, phân tử lớn sẽ có những tính chất đó. Bạn sẽ bắt gặp nhiều nhóm chức trong nghiên cứu sinh học, kể cả cồn, aldehyt, ketone, acid, amin, phophat và thiol.
Một phạm trù quan trọng của những phân tử sinh học chứa những nhóm chức là acid amin, vừa có cả nhóm cacboxyl và nhóm amin gắn chung 1 nguyên tử cacbon, gọi là alpha carbon. Cũng gắn vào nguyên tử alpha carbon là nguyên tử hydro và 1 chuỗi bên hay nhóm R, chỉ rõ bởi R
Những chuỗi bên khác nhau có thành phần hóa học, cấu trúc và tính chất khác nhau. Cứ mỗi 20 acid amin tình thấy trong protein có chuỗi bên khác nhau thì có thành phần hóa học riêng biệt, sẽ học ở chương 3. Bởi vì đều có cả nhóm carboxyl và nhóm amin, nên acid amin đồng thời là acid lẫn bazo. Giá trị của pH thường được tìm thấy trong tế bào, cả nhóm carboxyl và amin đều được ion hóa: nhóm carboxyl bị mất 1 proton và nhóm amino có 1 proton.
Chất đồng phân có cách sắp xếp nguyên tử khác nhau Đồng phân là những phân tử có cùng công thức hóa học nhưng có cách sắp xếp nguyên tử khác nhau. (Tiền tố iso-, nghĩa
là "giống nhau" thường được thấy trong nhiều thuật ngữ sinh học.) Một loại đồng phân khác, chúng tôi xem xét 2 loại: đồng phân cấu trúc và đồng phân quang học.
Đồng phân cấu trúc khác ở chỗ cách nguyên tử nối với nhau như thế nào. Xem xét 2 phân tử đơn giản, mỗi phân tử chứa 4 nguyên tử carbon và 10 nguyên tử hydro, có cùng công thức C4H10. Những nguyên tử này có thể nối với nhau theo 2 cách, hình thành 2 dạng phân tử. Quan hệ liên kết khác nhau của butane và isobutene được phân biệt bởi công thức, và 2 hợp chất có tính chất hóa học khác nhau.
Đồng phân hình học xảy ra khi 1 nguyên tử carbon có 4 nguyên tử khác hay nhóm khác gắn vào nó. Kiểu này cho phép 2 cách gắn khác nhau, mỗi cái là hình ảnh trong gương của cái kia. Như vậy, một nguyên tử carbon là 1 nguyên tử carbon ko đối xứng, và cặp hợp chất là đồng phân quang học của cặp kia. Bạn có thể tưởng tượng tay phải và trái của bạn giống như đồng phân quang học. Giống như găng tay là dành riêng cho bàn tay, một vài phân tử hóa sinh có thể tác động với 1 đồng phân quang học của cùng 1 hợp chất, nhưng ko thể với cái kia.
Carbon alpha là 1 acid amin, 1 carbon không đối xứng bởi vì nó được nối với 4 nhóm chức khác nhau. Vì vậy, acid amin tồn tại ở 2 dạng đồng phân, là dạng acid amin D và dạng acid amin L. D và L lần lượt là chữ viết tắt của thuật ngữ Latin của từ "phải" (dextro) và "trái" (levo). Chỉ có L-acid amin được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật, sự có mặt của nó là 1 dấu hiệu hóa học quan trong cho cuộc sống
Nãy giờ chúng ta đã bao quát những tính chất chính của tất cả phân tử, hãy xem lại chúng ở chương kế có đề cập đến những phân tử chính của hệ thống sinh học
Phân tử có sự đa dạng về kích thước. Một vài phân tử có kích thước nhỏ, như H2 và CH4. Những phân tử khác thì lớn, như phân tử đường, có 45 nguyên tử. Còn có những phân tử, đặc biệt là protein như hemoglobin (chất vận chuyển oxygen trong tế bào máu) có kích thước khổng lồ, thỉnh thoảng chứa 10.000 nguyên tử. Sự hình thành phân tủ lớn từ những phân tử đơn giản hơn trong môi trường là chìa khóa mở ra sự sống trong kỳ Archean. _Tất cả mọi phân tử đều có hình không gian 3 chiều. Ví dụ, sự định hướng của qũy đạo nối quanh nguyên tử C như phân tử metan CH4 có hình tứ diện đều (hình 2.10c). Ở phân tử CO2, 3 nguyên tử đứng thẳng hàng. Những phân tử lớn có hình dạng phức tạp là do số lượng và loại nguyên tử và cái cách mà chúng nối với nhau. Một vài phân tử lớn như hemoglobin rất rắn chắc như hình trái banh. Những loại khác, protein như keratin cấu tạo nên tóc thì dài, mỏng có cấu trúc như dây cáp. Hình dạng của chúng có quan hệ với vai trò của những phân tử trong tế bào sống.
_Tính chất hóa học của phân tử xác định vai trò sinh học của nó. Những nhà hóa học dùng đặc điểm của hợp chất, cấu trúc (dạng ko gian 3 chiều), khả năng phản ứng và tính hòa tan để phân biệt 1 mẫu nguyên chất của 1 phân tử với một mẫu phân tử khác. Sự hiện diện của nhóm chức có thể có những tính chất hóa học để phân biện với những phân tử khác, cũng như sự sắp xếp vật lý của nguyên tử thành dạng đồng phân
Giữa những phân tử đề cập trong chương này và trong thế giới của tế bào sống đúng là những đại phân tử. Những phân tử khổng lồ này - proteins, lipids, carbonhydrates, và nucleic acids - sẽ được đề cập ở chương kế.
Lấy từ « http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Lecture:Sinh_h%E1%BB%8Dc_
%C4%90%E1%BA%A1i_c%C6%B0%C6%A1ng_MIT_7.013/Chapter_2 »
Chương 3