Η οργανική ουσία είναι μια χημική ένωση που περιέχει άνθρακα. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το ανθρακικό οξύ, τα καρβίδια, τα ανθρακικά, τα κυανιούχα και τα οξείδια του άνθρακα.
Ιστορία
Ο ίδιος ο όρος «οργανικές ουσίες» εμφανίστηκε στην καθημερινή ζωή των επιστημόνων στο στάδιο της πρώιμης ανάπτυξης της χημείας. Εκείνη την εποχή κυριαρχούσαν οι βιταλιστικές κοσμοθεωρίες. Ήταν συνέχεια των παραδόσεων του Αριστοτέλη και του Πλίνιου. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι ειδικοί ήταν απασχολημένοι μοιράζοντας τον κόσμο σε ζωντανούς και μη. Ταυτόχρονα, όλες οι ουσίες, χωρίς εξαίρεση, χωρίστηκαν σαφώς σε ορυκτές και οργανικές. Θεωρήθηκε ότι για τη σύνθεση ενώσεων «ζωντανών» ουσιών χρειαζόταν μια ειδική «δύναμη». Είναι εγγενές σε όλα τα έμβια όντα και τα οργανικά στοιχεία δεν μπορούν να σχηματιστούν χωρίς αυτό.
Αυτή η δήλωση, γελοία για τη σύγχρονη επιστήμη, κυριάρχησε για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, μέχρι που το 1828 ο Friedrich Wöhler την διέψευσε πειραματικά. Μπόρεσε να λάβει οργανική ουρία από ανόργανο κυανικό αμμώνιο. Αυτό ώθησε τη χημεία μπροστά. Ωστόσο, η διαίρεση των ουσιών σε οργανικές και ανόργανες έχει διατηρηθεί μέχρι σήμερα. Βρίσκεται στη βάση της ταξινόμησης. Είναι γνωστές σχεδόν 27 εκατομμύρια οργανικές ενώσεις.
Γιατί υπάρχουν τόσες πολλές οργανικές ενώσεις;
Η οργανική ύλη είναι, με λίγες εξαιρέσεις, μια ένωση άνθρακα. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα πολύ περίεργο στοιχείο. Ο άνθρακας μπορεί να σχηματίσει αλυσίδες από τα άτομά του. Είναι πολύ σημαντικό η σύνδεση μεταξύ τους να είναι σταθερή.
Επιπλέον, ο άνθρακας σε οργανικές ουσίες παρουσιάζει σθένος - IV. Από αυτό προκύπτει ότι αυτό το στοιχείο είναι σε θέση να σχηματίσει δεσμούς με άλλες ουσίες όχι μόνο απλές, αλλά και διπλές και τριπλές. Καθώς η πολλαπλότητά τους αυξάνεται, η αλυσίδα των ατόμων θα γίνεται μικρότερη. Ταυτόχρονα, η σταθερότητα της σύνδεσης μόνο αυξάνεται.
Επίσης, ο άνθρακας έχει την ικανότητα να σχηματίζει επίπεδες, γραμμικές και τρισδιάστατες δομές. Γι' αυτό υπάρχουν τόσες πολλές διαφορετικές οργανικές ουσίες στη φύση.
Σύνθεση
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η οργανική ύλη είναι ενώσεις άνθρακα. Και αυτό είναι πολύ σημαντικό. Οι οργανικές ενώσεις προκύπτουν όταν συνδέονται με σχεδόν οποιοδήποτε στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Στη φύση, τις περισσότερες φορές η σύνθεσή τους (εκτός από άνθρακα) περιλαμβάνει οξυγόνο, υδρογόνο, θείο, άζωτο και φώσφορο. Τα υπόλοιπα στοιχεία είναι πολύ πιο σπάνια.
Ιδιότητες
Έτσι, η οργανική ύλη είναι μια ένωση άνθρακα. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετά σημαντικά κριτήρια που πρέπει να πληροί. Όλες οι ουσίες οργανικής προέλευσης έχουν κοινές ιδιότητες:
1. Υπάρχει μεταξύ ατόμωνδιαφορετική τυπολογία δεσμών οδηγεί αναπόφευκτα στην εμφάνιση ισομερών. Πρώτα απ 'όλα, σχηματίζονται από το συνδυασμό μορίων άνθρακα. Τα ισομερή είναι διαφορετικές ουσίες που έχουν το ίδιο μοριακό βάρος και σύσταση, αλλά διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ισομερισμός.
2. Ένα άλλο κριτήριο είναι το φαινόμενο της ομολογίας. Πρόκειται για σειρές οργανικών ενώσεων, στις οποίες ο τύπος των γειτονικών ουσιών διαφέρει από τους προηγούμενους κατά μία ομάδα CH2. Αυτή η σημαντική ιδιότητα εφαρμόζεται στην επιστήμη των υλικών.
Ποιες είναι οι κατηγορίες των οργανικών ουσιών;
Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες οργανικών ενώσεων. Είναι γνωστά σε όλους. Αυτά είναι πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες. Αυτές οι ομάδες μπορούν να ονομαστούν βιολογικά πολυμερή. Συμμετέχουν στο μεταβολισμό σε κυτταρικό επίπεδο σε οποιονδήποτε οργανισμό. Σε αυτή την ομάδα περιλαμβάνονται επίσης τα νουκλεϊκά οξέα. Μπορούμε λοιπόν να πούμε ότι οργανική ύλη είναι αυτό που τρώμε κάθε μέρα, από αυτό που είμαστε φτιαγμένοι.
Πρωτεΐνες
Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από δομικά συστατικά - αμινοξέα. Αυτά είναι τα μονομερή τους. Οι πρωτεΐνες ονομάζονται επίσης πρωτεΐνες. Είναι γνωστοί περίπου 200 τύποι αμινοξέων. Όλα αυτά βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά μόνο είκοσι από αυτά είναι συστατικά πρωτεϊνών. Ονομάζονται βασικά. Αλλά στη βιβλιογραφία μπορείτε επίσης να βρείτε λιγότερο δημοφιλείς όρους - πρωτεϊνογόνα και αμινοξέα που σχηματίζουν πρωτεΐνες. Ο τύπος αυτής της κατηγορίας οργανικής ύλης περιέχει συστατικά αμίνης (-NH2) και καρβοξυλίου (-COOH). Συνδέονται μεταξύ τους με τους ίδιους δεσμούς άνθρακα.
Λειτουργίες πρωτεΐνης
Οι πρωτεΐνες στο σώμα των φυτών και των ζώων εκτελούν πολλές σημαντικές λειτουργίες. Αλλά το κύριο είναι δομικό. Οι πρωτεΐνες είναι τα κύρια συστατικά της κυτταρικής μεμβράνης και της μήτρας των οργανιδίων στα κύτταρα. Στο σώμα μας, όλα τα τοιχώματα των αρτηριών, των φλεβών και των τριχοειδών αγγείων, οι τένοντες και οι χόνδροι, τα νύχια και τα μαλλιά αποτελούνται κυρίως από διαφορετικές πρωτεΐνες.
Η επόμενη λειτουργία είναι η ενζυματική. Οι πρωτεΐνες λειτουργούν ως ένζυμα. Καταλύουν χημικές αντιδράσεις στο σώμα. Είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των θρεπτικών συστατικών στο πεπτικό σύστημα. Στα φυτά, τα ένζυμα καθορίζουν τη θέση του άνθρακα κατά τη φωτοσύνθεση.
Μερικοί τύποι πρωτεϊνών μεταφέρουν διάφορες ουσίες στο σώμα, όπως το οξυγόνο. Η οργανική ύλη είναι επίσης ικανή να τα ενώσει. Έτσι λειτουργεί η λειτουργία μεταφοράς. Οι πρωτεΐνες μεταφέρουν ιόντα μετάλλων, λιπαρά οξέα, ορμόνες και, φυσικά, διοξείδιο του άνθρακα και αιμοσφαιρίνη μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Η μεταφορά γίνεται επίσης σε μεσοκυττάριο επίπεδο.
Οι πρωτεϊνικές ενώσεις - ανοσοσφαιρίνες - είναι υπεύθυνες για την προστατευτική λειτουργία. Αυτά είναι αντισώματα αίματος. Για παράδειγμα, η θρομβίνη και το ινωδογόνο συμμετέχουν ενεργά στη διαδικασία της πήξης. Έτσι, αποτρέπουν περισσότερη απώλεια αίματος.
Οι πρωτεΐνες είναι επίσης υπεύθυνες για την εκτέλεση της συσταλτικής λειτουργίας. Λόγω του γεγονότος ότι τα πρωτοϊνίδια μυοσίνης και ακτίνης εκτελούν συνεχώς κινήσεις ολίσθησης μεταξύ τους, οι μυϊκές ίνες συστέλλονται. Αλλά και σε μονοκύτταρους οργανισμούς, παρόμοιαδιαδικασίες. Η κίνηση των βακτηριακών μαστιγίων σχετίζεται επίσης άμεσα με την ολίσθηση των μικροσωληνίσκων, οι οποίοι είναι πρωτεϊνικής φύσης.
Η οξείδωση της οργανικής ύλης απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Αλλά, κατά κανόνα, οι πρωτεΐνες καταναλώνονται για ενεργειακές ανάγκες πολύ σπάνια. Αυτό συμβαίνει όταν εξαντληθούν όλα τα αποθέματα. Τα λιπίδια και οι υδατάνθρακες ταιριάζουν καλύτερα για αυτό. Επομένως, οι πρωτεΐνες μπορούν να εκτελέσουν μια ενεργειακή λειτουργία, αλλά μόνο υπό ορισμένες συνθήκες.
Λιπίδια
Μια ένωση που μοιάζει με λίπος είναι επίσης οργανική ουσία. Τα λιπίδια ανήκουν στα απλούστερα βιολογικά μόρια. Είναι αδιάλυτα στο νερό, αλλά αποσυντίθενται σε μη πολικά διαλύματα όπως η βενζίνη, ο αιθέρας και το χλωροφόρμιο. Αποτελούν μέρος όλων των ζωντανών κυττάρων. Χημικά, τα λιπίδια είναι εστέρες αλκοολών και καρβοξυλικών οξέων. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι τα λίπη. Στο σώμα των ζώων και των φυτών, αυτές οι ουσίες εκτελούν πολλές σημαντικές λειτουργίες. Πολλά λιπίδια χρησιμοποιούνται στην ιατρική και τη βιομηχανία.
Λειτουργίες λιπιδίων
Αυτές οι οργανικές χημικές ουσίες, μαζί με τις πρωτεΐνες στα κύτταρα, σχηματίζουν βιολογικές μεμβράνες. Αλλά η κύρια λειτουργία τους είναι η ενέργεια. Όταν τα μόρια του λίπους οξειδώνονται, απελευθερώνεται τεράστια ποσότητα ενέργειας. Πηγαίνει στο σχηματισμό ATP στα κύτταρα. Με τη μορφή λιπιδίων, μια σημαντική ποσότητα ενεργειακών αποθεμάτων μπορεί να συσσωρευτεί στο σώμα. Μερικές φορές είναι ακόμη περισσότερο από απαραίτητες για την εφαρμογή της κανονικής ζωής. Με παθολογικές αλλαγές στον μεταβολισμό των «λιπωδών» κυττάρων γίνεται περισσότερο. Παρόλογια να είμαστε δίκαιοι, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τέτοια υπερβολικά αποθέματα είναι απλά απαραίτητα για τα ζώα και τα φυτά σε χειμερία νάρκη. Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι τα δέντρα και οι θάμνοι τρέφονται από το έδαφος κατά την κρύα περίοδο. Στην πραγματικότητα, καταναλώνουν τα αποθέματα ελαίων και λιπών που έκαναν το καλοκαίρι.
Στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων, τα λίπη μπορούν επίσης να επιτελούν προστατευτική λειτουργία. Αποτίθενται στον υποδόριο ιστό και γύρω από όργανα όπως τα νεφρά και τα έντερα. Έτσι, χρησιμεύουν ως καλή προστασία από μηχανικές βλάβες, δηλαδή κραδασμούς.
Επιπλέον, τα λίπη έχουν χαμηλό επίπεδο θερμικής αγωγιμότητας, η οποία βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, ειδικά σε ψυχρά κλίματα. Στα θαλάσσια ζώα, η στιβάδα του υποδόριου λίπους συμβάλλει επίσης στην καλή άνωση. Αλλά στα πτηνά, τα λιπίδια εκτελούν επίσης υδατοαπωθητικές και λιπαντικές λειτουργίες. Το κερί καλύπτει τα φτερά τους και τα κάνει πιο ελαστικά. Ορισμένα είδη φυτών έχουν την ίδια επικάλυψη στα φύλλα.
Υδατάνθρακες
Οργανικός τύπος C (H2O)m υποδηλώνει εάν η ένωση ανήκει στην υδατάνθρακες κατηγορίας. Το όνομα αυτών των μορίων αναφέρεται στο γεγονός ότι περιέχουν οξυγόνο και υδρογόνο στην ίδια ποσότητα με το νερό. Εκτός από αυτά τα χημικά στοιχεία, οι ενώσεις μπορεί να περιέχουν, για παράδειγμα, άζωτο.
Οι υδατάνθρακες στο κύτταρο είναι η κύρια ομάδα οργανικών ενώσεων. Αυτά είναι τα κύρια προϊόντα της διαδικασίας φωτοσύνθεσης. Είναι επίσης τα αρχικά προϊόντα σύνθεσης σε φυτά άλλωνουσίες όπως αλκοόλες, οργανικά οξέα και αμινοξέα. Οι υδατάνθρακες αποτελούν επίσης μέρος των κυττάρων των ζώων και των μυκήτων. Βρίσκονται επίσης μεταξύ των κύριων συστατικών των βακτηρίων και των πρωτόζωων. Έτσι, σε ένα ζωικό κύτταρο είναι από 1 έως 2%, και σε ένα φυτικό κύτταρο ο αριθμός τους μπορεί να φτάσει το 90%.
Σήμερα, υπάρχουν μόνο τρεις ομάδες υδατανθράκων:
- απλά σάκχαρα (μονοσακχαρίτες);
- ολιγοσακχαρίτες, που αποτελούνται από πολλά μόρια διαδοχικά συνδεδεμένων απλών σακχάρων.
- πολυσακχαρίτες, περιέχουν περισσότερα από 10 μόρια μονοσακχαριτών και των παραγώγων τους.
Λειτουργίες υδατανθράκων
Όλες οι οργανικές ουσίες στο κύτταρο εκτελούν ορισμένες λειτουργίες. Έτσι, για παράδειγμα, η γλυκόζη είναι η κύρια πηγή ενέργειας. Διασπάται στα κύτταρα όλων των ζωντανών οργανισμών. Αυτό συμβαίνει κατά την κυτταρική αναπνοή. Το γλυκογόνο και το άμυλο είναι η κύρια πηγή ενέργειας, με το πρώτο στα ζώα και το δεύτερο στα φυτά.
Οι υδατάνθρακες εκτελούν επίσης μια δομική λειτουργία. Η κυτταρίνη είναι το κύριο συστατικό του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος. Και στα αρθρόποδα, η χιτίνη εκτελεί την ίδια λειτουργία. Βρίσκεται επίσης στα κύτταρα ανώτερων μυκήτων. Αν πάρουμε για παράδειγμα τους ολιγοσακχαρίτες, τότε αποτελούν μέρος της κυτταροπλασματικής μεμβράνης - με τη μορφή γλυκολιπιδίων και γλυκοπρωτεϊνών. Επίσης, ο γλυκοκάλυκας ανιχνεύεται συχνά στα κύτταρα. Οι πεντόζες εμπλέκονται στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων. Σε αυτή την περίπτωση, η δεοξυριβόζη περιλαμβάνεται στο DNA και η ριβόζη περιλαμβάνεται στο RNA. Επίσης, αυτά τα συστατικά βρίσκονται σε συνένζυμα, για παράδειγμα, στο FAD,NADP και NAD.
Οι υδατάνθρακες είναι επίσης ικανοί να επιτελούν προστατευτική λειτουργία στο σώμα. Στα ζώα, η ουσία ηπαρίνη αποτρέπει ενεργά την ταχεία πήξη του αίματος. Σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της βλάβης των ιστών και εμποδίζει το σχηματισμό θρόμβων αίματος στα αγγεία. Η ηπαρίνη βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στα μαστοκύτταρα σε κόκκους.
Νουκλεϊκά οξέα
Οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια δεν είναι όλες γνωστές κατηγορίες οργανικών ουσιών. Η χημεία περιλαμβάνει επίσης νουκλεϊκά οξέα. Αυτά είναι βιοπολυμερή που περιέχουν φώσφορο. Όντας στον κυτταρικό πυρήνα και το κυτταρόπλασμα όλων των ζωντανών όντων, εξασφαλίζουν τη μετάδοση και αποθήκευση γενετικών δεδομένων. Οι ουσίες αυτές ανακαλύφθηκαν χάρη στον βιοχημικό F. Miescher, ο οποίος μελέτησε τα σπερματοζωάρια του σολομού. Ήταν μια «τυχαία» ανακάλυψη. Λίγο αργότερα, RNA και DNA βρέθηκαν επίσης σε όλους τους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. Τα νουκλεϊκά οξέα έχουν επίσης απομονωθεί στα κύτταρα μυκήτων και βακτηρίων, καθώς και σε ιούς.
Συνολικά, δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων βρίσκονται στη φύση - το ριβονουκλεϊκό (RNA) και το δεοξυριβονουκλεϊκό (DNA). Η διαφορά είναι ξεκάθαρη από τον τίτλο. Το DNA περιέχει δεοξυριβόζη, ένα σάκχαρο πέντε άνθρακα. Και η ριβόζη βρίσκεται στο μόριο RNA.
Τα νουκλεϊκά οξέα μελετώνται από την οργανική χημεία. Τα θέματα για έρευνα υπαγορεύονται επίσης από την ιατρική. Υπάρχουν πολλές γενετικές ασθένειες κρυμμένες στους κώδικες του DNA που οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ανακαλύψει.
