Organisk materiale er en kjemisk forbindelse som inneholder karbon. De eneste unntakene er karbonsyre, karbider, karbonater, cyanider og karbonoksider.
Historie
Begrepet "organiske stoffer" i seg selv dukket opp i hverdagen til forskere på det tidlige stadiet av kjemiutvikling. På den tiden dominerte vitalistiske verdensbilder. Det var en videreføring av tradisjonene til Aristoteles og Plinius. I denne perioden var forståsegpåere opptatt med å dele verden inn i levende og ikke-levende. Samtidig ble alle stoffer, uten unntak, klart delt inn i mineral og organisk. Det ble antatt at for syntesen av forbindelser av "levende" stoffer, var det nødvendig med en spesiell "styrke". Det er iboende i alle levende vesener, og organiske elementer kan ikke dannes uten det.
Denne uttalelsen, latterlig for moderne vitenskap, dominerte i svært lang tid, inntil Friedrich Wöhler eksperimentelt tilbakeviste den i 1828. Han var i stand til å skaffe organisk urea fra uorganisk ammoniumcyanat. Dette presset kjemien fremover. Inndelingen av stoffer i organiske og uorganiske er imidlertid bevart i dag. Det ligger til grunn for klassifiseringen. Nesten 27 millioner organiske forbindelser er kjent.
Hvorfor er det så mange organiske forbindelser?
Organisk materiale er, med noen få unntak, en karbonforbindelse. Faktisk er dette et veldig nysgjerrig element. Karbon er i stand til å danne kjeder fra sine atomer. Det er veldig viktig at forbindelsen mellom dem er stabil.
I tillegg har karbon i organiske stoffer valens - IV. Det følger av dette at dette elementet er i stand til å danne bindinger med andre stoffer, ikke bare enkelt, men også dobbelt og trippel. Etter hvert som deres mangfold øker, vil kjeden av atomer bli kortere. Samtidig øker bare stabiliteten i forbindelsen.
Karbon har også evnen til å danne flate, lineære og tredimensjonale strukturer. Det er derfor det er så mange forskjellige organiske stoffer i naturen.
Composition
Som nevnt ovenfor er organisk materiale karbonforbindelser. Og dette er veldig viktig. Organiske forbindelser oppstår når det er assosiert med nesten hvilket som helst element i det periodiske systemet. I naturen inkluderer deres sammensetning (i tillegg til karbon) oftest oksygen, hydrogen, svovel, nitrogen og fosfor. De gjenværende elementene er mye sjeldnere.
Properties
Så, organisk materiale er en karbonforbindelse. Det er imidlertid flere viktige kriterier som den må oppfylle. Alle stoffer av organisk opprinnelse har felles egenskaper:
1. Eksisterer mellom atomerforskjellig typologi av bindinger fører uunngåelig til utseendet av isomerer. Først av alt er de dannet av kombinasjonen av karbonmolekyler. Isomerer er forskjellige stoffer som har samme molekylvekt og sammensetning, men forskjellige kjemiske og fysiske egenskaper. Dette fenomenet kalles isomerisme.
2. Et annet kriterium er fenomenet homologi. Dette er serier av organiske forbindelser, der formelen til nabostoffer skiller seg fra de foregående med én gruppe CH2. Denne viktige egenskapen brukes i materialvitenskap.
Hva er klassene av organiske stoffer?
Det finnes flere klasser av organiske forbindelser. De er kjent for alle. Dette er proteiner, lipider og karbohydrater. Disse gruppene kan kalles biologiske polymerer. De er involvert i metabolisme på cellenivå i enhver organisme. Også inkludert i denne gruppen er nukleinsyrer. Så vi kan si at organisk materiale er det vi spiser hver dag, det vi er laget av.
Proteiner
Proteiner består av strukturelle komponenter - aminosyrer. Dette er deres monomerer. Proteiner kalles også proteiner. Omtrent 200 typer aminosyrer er kjent. Alle av dem finnes i levende organismer. Men bare tjue av dem er komponenter av proteiner. De kalles grunnleggende. Men i litteraturen kan du også finne mindre populære termer – proteinogene og proteindannende aminosyrer. Formelen for denne klassen av organisk materiale inneholder amin- (-NH2) og karboksyl- (-COOH)-komponenter. De er forbundet med hverandre med de samme karbonbindingene.
Proteinfunksjoner
Proteiner i kroppen til planter og dyr utfører mange viktige funksjoner. Men den viktigste er strukturell. Proteiner er hovedkomponentene i cellemembranen og matrisen av organeller i cellene. I kroppen vår består alle veggene i arterier, vener og kapillærer, sener og brusk, negler og hår hovedsakelig av forskjellige proteiner.
Den neste funksjonen er enzymatisk. Proteiner fungerer som enzymer. De katalyserer kjemiske reaksjoner i kroppen. De er ansvarlige for nedbrytningen av næringsstoffer i fordøyelseskanalen. Hos planter fikser enzymer posisjonen til karbon under fotosyntesen.
Noen typer proteiner har med seg ulike stoffer i kroppen, for eksempel oksygen. Organisk materiale er også i stand til å bli med dem. Slik fungerer transportfunksjonen. Proteiner frakter metallioner, fettsyrer, hormoner og selvfølgelig karbondioksid og hemoglobin gjennom blodårene. Transport skjer også på intercellulært nivå.
Proteinforbindelser - immunoglobuliner - er ansvarlige for den beskyttende funksjonen. Dette er blodantistoffer. For eksempel er trombin og fibrinogen aktivt involvert i koagulasjonsprosessen. Dermed forhindrer de mer blodtap.
Proteiner er også ansvarlige for å utføre den kontraktile funksjonen. På grunn av det faktum at myosin- og aktinprotofibriller konstant utfører glidende bevegelser i forhold til hverandre, trekker muskelfibrene seg sammen. Men selv i encellede organismer, lignendeprosesser. Bevegelsen av bakterielle flageller er også direkte relatert til glidning av mikrotubuli, som er av proteinart.
Oksidering av organisk materiale frigjør store mengder energi. Men som regel forbrukes proteiner for energibehov svært sjelden. Dette skjer når alle lagrene er oppbrukt. Lipider og karbohydrater er best egnet til dette. Derfor kan proteiner utføre en energifunksjon, men bare under visse forhold.
lipider
En fettlignende forbindelse er også et organisk stoff. Lipider tilhører de enkleste biologiske molekylene. De er uløselige i vann, men brytes ned i ikke-polare løsninger som bensin, eter og kloroform. De er en del av alle levende celler. Kjemisk er lipider estere av alkoholer og karboksylsyrer. Den mest kjente av dem er fett. I kroppen til dyr og planter utfører disse stoffene mange viktige funksjoner. Mange lipider brukes i medisin og industri.
Funksjoner av lipider
Disse organiske kjemikaliene danner sammen med proteiner i cellene biologiske membraner. Men hovedfunksjonen deres er energi. Når fettmolekyler oksideres, frigjøres en enorm mengde energi. Det går til dannelsen av ATP i cellene. I form av lipider kan en betydelig mengde energireserver samle seg i kroppen. Noen ganger er de enda mer enn nødvendig for gjennomføringen av det normale livet. Med patologiske endringer i metabolismen til "fett" celler, blir det mer. Selv omi rettferdighet, bør det bemerkes at slike overdreven reserver er ganske enkelt nødvendig for dvalemodus dyr og planter. Mange tror at trær og busker lever av jord i den kalde perioden. I virkeligheten bruker de opp reservene av oljer og fett de har laget i løpet av sommeren.
I menneske- og dyrekroppen kan fett også ha en beskyttende funksjon. De avsettes i underhuden og rundt organer som nyrer og tarmer. Dermed tjener de som en god beskyttelse mot mekanisk skade, det vil si støt.
I tillegg har fett lavt nivå av varmeledningsevne, noe som bidrar til å holde varmen. Dette er veldig viktig, spesielt i kaldt klima. Hos marine dyr bidrar også det subkutane fettlaget til god oppdrift. Men hos fugler utfører lipider også vannavstøtende og smørende funksjoner. Voksen dekker fjærene deres og gjør dem mer elastiske. Noen plantearter har samme belegg på bladene.
Karbohydrater
Organisk formel C (H2O)m indikerer om forbindelsen tilhører klasse karbohydrater. Navnet på disse molekylene refererer til det faktum at de inneholder oksygen og hydrogen i samme mengde som vann. I tillegg til disse kjemiske elementene kan forbindelser inneholde for eksempel nitrogen.
Karbohydrater i cellen er hovedgruppen av organiske forbindelser. Dette er hovedproduktene av fotosynteseprosessen. De er også de første produktene av syntese i andre planterstoffer som alkoholer, organiske syrer og aminosyrer. Karbohydrater er også en del av cellene til dyr og sopp. De finnes også blant hovedkomponentene i bakterier og protozoer. Så i en dyrecelle er de fra 1 til 2%, og i en plantecelle kan antallet nå 90%.
I dag er det bare tre grupper karbohydrater:
- enkle sukkerarter (monosakkarider);
- oligosakkarider, bestående av flere molekyler av suksessivt sammenkoblede enkle sukkerarter;
- polysakkarider, de inneholder mer enn 10 molekyler av monosakkarider og deres derivater.
Karbohydratfunksjoner
Alle organiske stoffer i cellen utfører visse funksjoner. Så for eksempel er glukose den viktigste energikilden. Det brytes ned i cellene til alle levende organismer. Dette skjer under cellulær respirasjon. Glykogen og stivelse er hovedkilden til energi, med førstnevnte i dyr og sistnevnte i planter.
Karbohydrater har også en strukturell funksjon. Cellulose er hovedkomponenten i plantecelleveggen. Og hos leddyr utfører kitin samme funksjon. Det finnes også i cellene til høyere sopp. Hvis vi tar oligosakkarider som eksempel, så er de en del av cytoplasmatisk membran - i form av glykolipider og glykoproteiner. Dessuten blir glykokalyx ofte oppdaget i celler. Pentoser er involvert i syntesen av nukleinsyrer. I dette tilfellet er deoksyribose inkludert i DNA, og ribose er inkludert i RNA. Disse komponentene finnes også i koenzymer, for eksempel i FAD,NADP og NAD.
Karbohydrater er også i stand til å utføre en beskyttende funksjon i kroppen. Hos dyr forhindrer stoffet heparin aktivt rask blodpropp. Det dannes under vevsskade og blokkerer dannelsen av blodpropp i karene. Heparin finnes i store mengder i mastceller i granulat.
nukleinsyrer
Proteiner, karbohydrater og lipider er ikke alle kjente klasser av organiske stoffer. Kjemi inkluderer også nukleinsyrer. Dette er fosforholdige biopolymerer. De, som er i cellekjernen og cytoplasmaet til alle levende vesener, sikrer overføring og lagring av genetiske data. Disse stoffene ble oppdaget takket være biokjemikeren F. Miescher, som studerte laksesæd. Det var et "tilfeldig" funn. Litt senere ble det også funnet RNA og DNA i alle plante- og dyreorganismer. Nukleinsyrer har også blitt isolert i cellene til sopp og bakterier, samt virus.
Tot alt finnes to typer nukleinsyrer i naturen - ribonuklein (RNA) og deoksyribonuklein (DNA). Forskjellen er tydelig fra tittelen. DNA inneholder deoksyribose, et femkarbonsukker. Og ribose finnes i RNA-molekylet.
Nukleinsyrer studeres av organisk kjemi. Temaer for forskning er også diktert av medisin. Det er mange genetiske sykdommer skjult i DNA-kodene som forskerne ennå ikke har oppdaget.
