Substanța organică este ... Materia organică este ... Chimia organică

O substanță organică este un compus chimic în care este prezent carbon. Excepții sunt numai acidul carbonic, carburile, carbonații, cianurile și oxizii de carbon.

poveste

Termenul "substanțe organice" a apărut în viața de zi cu zi a oamenilor de știință în stadiul dezvoltării timpurii a chimiei. În acel moment, dominația vitalistă a lumii a dominat. Aceasta a fost o continuare a tradițiilor lui Aristotel și Plinius. În această perioadă, oamenii învățați s-au angajat în împărțirea lumii într-o viață și non-viață. În același timp, toate substanțele fără excepție au fost clar împărțite în substanțe minerale și organice. Se credea că este necesară o "forță" specială pentru a sintetiza compuși ai substanțelor "vii". Este inerentă tuturor ființelor vii și fără ele elementele organice nu pot fi formate.

Această afirmație, ridicolă pentru știința modernă, a predominat de foarte mult timp, până în 1828, Friedrich Wöhler a refuzat-o experimental. El a reușit să obțină uree organică din cianura anorganică de amoniu. Acest lucru a împins chimia înainte. Cu toate acestea, divizarea substanțelor în substanțe organice și anorganice a rămas în prezent. Aceasta subliniază clasificarea. Aproape 27 de milioane de compuși organici sunt cunoscuți.

De ce atât de mulți compuși organici?

Substanța organică este, cu câteva excepții, un compus de carbon. De fapt, acesta este un element foarte curios. Carbonul este capabil să formeze lanțuri de la atomii săi. Este foarte important ca relația dintre ele să fie stabilă.

În plus, carbonul din substanțele organice prezintă valență - IV. Din aceasta rezultă că acest element este capabil să formeze împreună cu alte substanțe conexiuni nu numai singulare, ci și duble și triple. Pe măsură ce multiplicitatea acestora crește, lanțul format din atomi va deveni mai scurt. În același timp, stabilitatea comunicării crește doar.

De asemenea, carbonul are capacitatea de a forma structuri plane, liniare și volumetrice. De aceea există în natură atât de multe substanțe organice diferite.

structură

După cum sa menționat mai sus, materia organică este un compus carbonic. Și acest lucru este foarte important. Compuși organici apar atunci când este legată de aproape orice element al tabelului periodic. În natură, cel mai adesea în compoziția lor (în plus față de carbon) includ oxigenul, hidrogenul, sulful, azotul și fosforul. Restul elementelor sunt mult mai puțin frecvente.

proprietăţi

Deci, substanța organică este un compus carbonic. În acest caz, există mai multe criterii importante la care trebuie să corespundă. Toate substanțele de origine organică au proprietăți comune:

1. Diferitele tipuri de legături existente între atomi conduc în mod inevitabil la apariția izomerilor. Mai întâi de toate, ele sunt formate din combinația de molecule de carbon. Izomerii sunt substanțe diferite având o greutate moleculară și o compoziție, dar diferite proprietăți fizico-chimice. Acest fenomen se numește izomerism.

2. Un alt criteriu este fenomenul de omologie. Acestea sunt serii de compuși organici, în care formula substanțelor învecinate diferă de cele precedente de un grup CH₂. Această proprietate importantă este folosită în știința materialelor.

Care sunt clasele de substanțe organice?

La compuși organici sunt incluse mai multe clase. Ele sunt cunoscute tuturor. Acestea sunt proteine, lipide și carbohidrați. Aceste grupuri pot fi numite polimeri biologici. Ei participă la metabolismul la nivel celular în orice organism. De asemenea, în această grupă sunt incluse și acizii nucleici. Deci, putem spune că materia organică este cea pe care o consumăm zilnic, din ce suntem făcuți.

proteine

Proteinele constau din componente structurale - aminoacizi. Acestea sunt monomerii lor. Proteinele sunt, de asemenea, numite proteine. Aproximativ 200 de tipuri de aminoacizi sunt cunoscute. Toate acestea se găsesc în organisme vii. Dar numai douăzeci dintre ele sunt constituenți ai proteinelor. Ele sunt numite de bază. Dar în literatură se pot găsi și termeni mai puțin populari - aminoacizi proteinogenici și alba-formatori. Formula substanței organice din această clasă conține amină (-NH₂) și constituenții carboxilici (-COOH). Între ele sunt legate prin aceleași legături de carbon.

Funcțiile proteinelor

Proteinele din corpul plantelor și animalelor îndeplinesc multe funcții importante. Dar principala este structurală. Proteinele sunt principalele componente ale membranei celulare și matricea organelilor din celule. În corpul nostru, toți pereții arterelor, venelor și capilarelor, tendoanele și cartilagiile, unghiile și părul constau în principal din proteine ​​diferite.

Următoarea funcție este enzimatică. Proteinele acționează ca enzime. Ele catalizează cursul reacțiilor chimice din organism. Acestea sunt responsabile de defalcarea componentelor nutriționale din tractul digestiv. În plante, enzimele fixează poziția carbonului în timpul fotosintezei.

unele tipuri de proteine transportă în corp diferite substanțe, de exemplu, oxigen. Substanța organică este, de asemenea, capabilă să se alăture acestora. Acesta este modul în care se efectuează funcția de transport. Proteinele poartă ioni metalici, acizi grași, hormoni și, desigur, dioxid de carbon și hemoglobină de-a lungul vaselor de sânge. Transportul are loc la nivelul intercelular.

Componentele de proteine ​​- imunoglobuline - sunt responsabile pentru performanța funcției de protecție. Acestea sunt anticorpi ai sângelui. De exemplu, trombina și fibrinogenul sunt implicați activ în procesul de coagulare. Astfel, acestea împiedică pierderea mare de sânge.

Proteinele sunt responsabile pentru funcția contractilă. Datorită faptului că miozina și protofibrilele de actină realizează în mod constant mișcări de alunecare unul față de celălalt, fibrele musculare se contractă. Dar chiar și în organismele unicelulare apar procese similare. Miscarea bacteriilor de flagel este, de asemenea, direct legata de alunecarea microtubulilor, care sunt in natura ca proteine.

Oxidarea substanțelor organice eliberează o cantitate mare de energie. Dar, de regulă, proteinele sunt cheltuite pe nevoile energetice foarte rar. Acest lucru se întâmplă atunci când toate stocurile sunt epuizate. Cea mai bună pentru lipidele și carbohidrații potriviți. Prin urmare, proteinele pot efectua o funcție energetică, dar numai în anumite condiții.

lipide

O substanță organică este un compus asemănător grăsimilor. Lipidele aparțin celor mai simple molecule biologice. Acestea sunt insolubile în apă, dar se dizolvă în soluții nepolari, cum ar fi benzen, eter și cloroform. Ele fac parte din toate celulele vii. Din punct de vedere chimic, lipidele sunt esteri alcooli și acizi carboxilici. Cele mai renumite dintre ele sunt grăsimi. În corpul animalelor și al plantelor, aceste substanțe îndeplinesc multe funcții importante. Multe lipide sunt utilizate în medicină și industrie.

Funcțiile lipidelor

Aceste substanțe organice împreună cu proteinele din celule formează membrane biologice. Dar funcția lor principală este energia. Când se oxidează moleculele de grăsime, se eliberează o cantitate imensă de energie. Se duce la educație în celulele ATP. Sub formă de lipide în organism pot acumula o cantitate semnificativă de rezerve de energie. Uneori sunt chiar mai mult decât este necesar pentru punerea în aplicare a vieții normale. Cu modificări patologice în metabolismul celulelor "grase" devine mai mare. Deși în corectitudine trebuie remarcat faptul că aceste stocuri excesive sunt esențiale pentru animale, hibernare, și plante. Mulți oameni cred că arborii și arbuștii se hrănesc cu solul în timpul sezonului rece. De fapt, ei cheltuiesc livrările de uleiuri și grăsimi pe care le-au făcut în perioada de vară.

În corpul uman și în animale, grăsimile pot avea o funcție protectoare. Acestea sunt depozitate în țesutul subcutanat și în jurul unor organe precum rinichii și intestinele. Astfel, ele servesc ca o bună protecție împotriva daunelor mecanice, adică a impactului.

În plus, grăsimile au un nivel scăzut de conductivitate termică, care ajută la menținerea căldurii. Acest lucru este foarte important, în special în zonele cu climă rece. La animalele marine, stratul de grăsime subcutanată contribuie, de asemenea, la o bună flotabilitate. Dar la păsări, lipidele îndeplinesc și funcții de respingere și lubrifiere a apei. Ceara le acopera penele si le face mai elastice. Aceeași placă are pe frunzele unor specii de plante.

hidrati de carbon

Formula substanței organice C_n (H₂O)_m indică afilierea compusului la clasa de carbohidrați. Numele acestor molecule indică faptul că acestea conțin oxigen și hidrogen în aceeași cantitate cu apa. Pe lângă aceste elemente chimice, de exemplu, azotul poate fi prezent în compuși.

Carbohidrații din celulă sunt principalul grup de compuși organici. Acestea sunt produse primare procesul de fotosinteză. Ele sunt, de asemenea, produsele inițiale de sinteză în plante a altor substanțe, de exemplu, alcooli, acizi organici și aminoacizi. De asemenea, carbohidrații fac parte din celulele animalelor și ciupercilor. Ele se regăsesc printre principalele componente ale bacteriilor și protozoarelor. Deci, în celula animală ele sunt de la 1 la 2%, iar în celula de plante, numărul lor poate atinge 90%.

Până în prezent, există doar trei grupe de carbohidrați:

- zaharuri simple (monozaharide);

- oligozaharide, constând din mai multe molecule de zaharuri simple asociate consecutiv;

- polizaharide, ele conțin mai mult de 10 molecule de monozaharide și derivații lor.

Funcțiile carbohidraților

Toate substanțele organice din celulă îndeplinesc anumite funcții. De exemplu, glucoza este principala sursă de energie. Este împărțită în celulele tuturor organisme vii. Asta este apare în timpul respirației celulare. Glicogenul și amidonul constituie principalul stoc de energie, prima substanță din animale, iar cea de-a doua în plante.

Carbohidrații au o funcție structurală. Celuloza este componenta principala a peretelui celular al plantelor. Și în artropode această funcție este efectuată de chitină. Se găsește, de asemenea, în celulele de ciuperci superioare. Dacă luăm exemplul oligozaharide, ele sunt parte a membranei citoplasmatice - sub formă de glicolipide și glicoproteine. De asemenea, în celule, glicocalila este adesea detectată. Pentozele sunt implicate în sinteza acizilor nucleici. În această deoxiriboză este inclusă în ADN și riboza - în ARN. Aceste componente se regăsesc și în coenzime, de exemplu în FAD, NADPH și NAD.

Carbohidrații pot efectua, de asemenea, o funcție de protecție în organism. La animale, substanța heparină previne în mod activ coagularea rapidă a sângelui. Se formează în timpul afectării țesuturilor și blochează formarea de cheaguri de sânge în vase. Heparina se găsește în număr mare în celulele mastocite din granule.

Acide nucleice

Proteinele, carbohidrații și lipidele nu sunt toate clase cunoscute de substanțe organice. Chimia include, de asemenea, acizii nucleici. Acestea sunt biopolimeri care conțin fosfor. Ei, fiind în nucleul celular și citoplasma tuturor ființelor vii, asigură transferul și stocarea datelor genetice. Aceste substanțe au fost descoperite datorită biochimistului F. Misher, care a studiat spermatozoizii de somon. A fost o descoperire "accidentală". Puțin mai târziu ARN și ADN au fost găsite în toate organismele vegetale și animale. Acizii nucleici au fost de asemenea izolați în celulele fungilor și bacteriilor, precum și în viruși.

În total, în natură s-au găsit două tipuri de acizi nucleici - ribonucleici (ARN) și deoxiribonucleici (ADN). Diferența este evidentă din titlu. Compoziția ADN-ului este deoxiriboză - zahăr cu cinci atomi de carbon. Riboza se găsește în molecula ARN.

Studiul acizilor nucleici se ocupă de chimia organică. Temele pentru cercetare sunt, de asemenea, dictate de medicină. Codurile ADN-ului ascund o mulțime de boli genetice, pe care oamenii de știință încă nu le-au descoperit.