Organiskt material är en kemisk förening som innehåller kol. De enda undantagen är kolsyra, karbider, karbonater, cyanider och oxider av kol.
Historia
Uttrycket "organiska ämnen" i sig dök upp i forskarnas vardag i kemins tidiga utvecklingsstadium. På den tiden dominerade vitalistiska världsbilder. Det var en fortsättning på Aristoteles och Plinius' traditioner. Under denna period var förståsigpåare upptagna med att dela upp världen i levande och icke-levande. Samtidigt var alla ämnen, utan undantag, tydligt uppdelade i mineral och organiska. Man trodde att för syntesen av föreningar av "levande" ämnen behövdes en speciell "styrka". Den är inneboende i alla levande varelser, och organiska element kan inte bildas utan den.
Detta uttalande, löjligt för modern vetenskap, dominerade under mycket lång tid, tills Friedrich Wöhler 1828 experimentellt motbevisade det. Han kunde få organisk urea från oorganiskt ammoniumcyanat. Detta drev kemin framåt. Emellertid har uppdelningen av ämnen i organiska och oorganiska bevarats i nutid. Det ligger till grund för klassificeringen. Nästan 27 miljoner organiska föreningar är kända.
Varför finns det så många organiska föreningar?
Organiskt material är, med några få undantag, en kolförening. I själva verket är detta ett mycket märkligt inslag. Kol kan bilda kedjor från sina atomer. Det är mycket viktigt att kopplingen mellan dem är stabil.
Dessutom uppvisar kol i organiska ämnen valens - IV. Det följer av detta att detta element kan bilda bindningar med andra ämnen, inte bara enkla, utan också dubbla och trippel. När deras mångfald ökar kommer kedjan av atomer att bli kortare. Samtidigt ökar bara stabiliteten i anslutningen.
Kol har också förmågan att bilda platta, linjära och tredimensionella strukturer. Det är därför det finns så många olika organiska ämnen i naturen.
Composition
Som nämnts ovan är organiskt material kolföreningar. Och detta är mycket viktigt. Organiska föreningar uppstår när det är associerat med nästan vilket element som helst i det periodiska systemet. I naturen innehåller deras sammansättning (förutom kol) oftast syre, väte, svavel, kväve och fosfor. De återstående elementen är mycket sällsynta.
Properties
Så, organiskt material är en kolförening. Det finns dock flera viktiga kriterier som den måste uppfylla. Alla ämnen av organiskt ursprung har gemensamma egenskaper:
1. Finns mellan atomerolika typologi av bindningar leder oundvikligen till uppkomsten av isomerer. Först och främst bildas de av kombinationen av kolmolekyler. Isomerer är olika ämnen som har samma molekylvikt och sammansättning, men olika kemiska och fysikaliska egenskaper. Detta fenomen kallas isomerism.
2. Ett annat kriterium är fenomenet homologi. Dessa är serier av organiska föreningar, i vilka formeln för närliggande ämnen skiljer sig från de föregående med en grupp CH2. Denna viktiga egenskap tillämpas inom materialvetenskap.
Vilka är klasserna av organiska ämnen?
Det finns flera klasser av organiska föreningar. De är kända för alla. Dessa är proteiner, lipider och kolhydrater. Dessa grupper kan kallas biologiska polymerer. De är involverade i metabolism på cellnivå i vilken organism som helst. Även nukleinsyror ingår i denna grupp. Så vi kan säga att organiskt material är det vi äter varje dag, det vi är gjorda av.
Proteiner
Proteiner består av strukturella komponenter - aminosyror. Dessa är deras monomerer. Proteiner kallas också proteiner. Cirka 200 typer av aminosyror är kända. Alla av dem finns i levande organismer. Men bara tjugo av dem är komponenter i proteiner. De kallas grundläggande. Men i litteraturen kan man också hitta mindre populära termer – proteinogena och proteinbildande aminosyror. Formeln för denna klass av organiskt material innehåller amin- (-NH2) och karboxyl- (-COOH) komponenter. De är förbundna med varandra genom samma kolbindningar.
Proteinfunktioner
Proteiner i kroppen hos växter och djur fyller många viktiga funktioner. Men den viktigaste är strukturell. Proteiner är huvudkomponenterna i cellmembranet och matrisen av organeller i celler. I vår kropp består alla väggar i artärer, vener och kapillärer, senor och brosk, naglar och hår huvudsakligen av olika proteiner.
Nästa funktion är enzymatisk. Proteiner fungerar som enzymer. De katalyserar kemiska reaktioner i kroppen. De är ansvariga för nedbrytningen av näringsämnen i matsmältningskanalen. I växter fixerar enzymer kolets position under fotosyntesen.
Vissa typer av proteiner bär på olika ämnen i kroppen, till exempel syre. Organiskt material kan också ansluta sig till dem. Så fungerar transportfunktionen. Proteiner bär metalljoner, fettsyror, hormoner och naturligtvis koldioxid och hemoglobin genom blodkärlen. Transport sker också på intercellulär nivå.
Proteinföreningar - immunglobuliner - är ansvariga för den skyddande funktionen. Dessa är blodantikroppar. Till exempel är trombin och fibrinogen aktivt involverade i koaguleringsprocessen. På så sätt förhindrar de mer blodförlust.
Proteiner är också ansvariga för att utföra den kontraktila funktionen. På grund av det faktum att myosin- och aktinprotofibriller ständigt utför glidande rörelser i förhållande till varandra, drar muskelfibrerna ihop sig. Men även i encelliga organismer, liknandeprocesser. Rörelsen av bakteriella flageller är också direkt relaterad till glidningen av mikrotubuli, som är av proteinkaraktär.
Oxidation av organiskt material frigör stora mängder energi. Men som regel konsumeras proteiner för energibehov mycket sällan. Detta händer när alla lager är slut. Lipider och kolhydrater är bäst lämpade för detta. Därför kan proteiner utföra en energifunktion, men bara under vissa förhållanden.
Lipider
En fettliknande förening är också ett organiskt ämne. Lipider tillhör de enklaste biologiska molekylerna. De är olösliga i vatten, men sönderdelas i opolära lösningar som bensin, eter och kloroform. De är en del av alla levande celler. Kemiskt är lipider estrar av alkoholer och karboxylsyror. Den mest kända av dem är fetter. I kroppen hos djur och växter utför dessa ämnen många viktiga funktioner. Många lipider används inom medicin och industri.
Funktioner av lipider
Dessa organiska kemikalier bildar tillsammans med proteiner i celler biologiska membran. Men deras huvudsakliga funktion är energi. När fettmolekyler oxideras frigörs en enorm mängd energi. Det går till bildandet av ATP i cellerna. I form av lipider kan en betydande mängd energireserver ackumuleras i kroppen. Ibland är de till och med mer än nödvändigt för genomförandet av ett norm alt liv. Med patologiska förändringar i metabolismen av "fetta" celler blir det mer. Fastäni rättvisans namn bör det noteras att sådana överdrivna reserver helt enkelt är nödvändiga för att övervintra djur och växter. Många tror att träd och buskar livnär sig på jord under den kalla perioden. I verkligheten använder de upp reserverna av oljor och fetter som de gjort under sommaren.
I människo- och djurkroppen kan fetter också ha en skyddande funktion. De deponeras i den subkutana vävnaden och runt organ som njurar och tarmar. Således fungerar de som ett bra skydd mot mekanisk skada, det vill säga stötar.
Dessutom har fetter en låg nivå av värmeledningsförmåga, vilket hjälper till att hålla värmen. Detta är mycket viktigt, särskilt i kalla klimat. Hos marina djur bidrar även det subkutana fettlagret till bra flytförmåga. Men hos fåglar har lipider också vattenavvisande och smörjande funktioner. Vaxet täcker deras fjädrar och gör dem mer elastiska. Vissa växtarter har samma beläggning på bladen.
Carbohydrates
Organisk formel C (H2O)m anger om föreningen tillhör klass kolhydrater. Namnet på dessa molekyler syftar på att de innehåller syre och väte i samma mängd som vatten. Förutom dessa kemiska grundämnen kan föreningar innehålla till exempel kväve.
Kolhydrater i cellen är huvudgruppen av organiska föreningar. Dessa är de primära produkterna av fotosyntesprocessen. De är också de första produkterna av syntes i växter av andraämnen som alkoholer, organiska syror och aminosyror. Kolhydrater är också en del av cellerna hos djur och svampar. De finns också bland huvudkomponenterna i bakterier och protozoer. Så i en djurcell är de från 1 till 2%, och i en växtcell kan deras antal nå 90%.
Idag finns det bara tre grupper av kolhydrater:
- enkla sockerarter (monosackarider);
- oligosackarider, bestående av flera molekyler av successivt sammankopplade enkla sockerarter;
- polysackarider, de innehåller mer än 10 molekyler av monosackarider och deras derivat.
Kolhydratfunktioner
Alla organiska ämnen i cellen fyller vissa funktioner. Så till exempel är glukos den huvudsakliga energikällan. Det bryts ner i cellerna i alla levande organismer. Detta händer under cellandning. Glykogen och stärkelse är den huvudsakliga energikällan, med den förra i djur och den senare i växter.
Kolhydrater har också en strukturell funktion. Cellulosa är huvudkomponenten i växtcellväggen. Och hos leddjur utför kitin samma funktion. Det finns också i cellerna hos högre svampar. Om vi tar oligosackarider som exempel, så är de en del av det cytoplasmatiska membranet - i form av glykolipider och glykoproteiner. Dessutom detekteras glykokalyx ofta i celler. Pentoser är involverade i syntesen av nukleinsyror. I detta fall ingår deoxiribos i DNA:t och ribos ingår i RNA:t. Dessa komponenter finns också i koenzymer, till exempel i FAD,NADP och NAD.
Kolhydrater kan också utföra en skyddande funktion i kroppen. Hos djur förhindrar ämnet heparin aktivt snabb blodpropp. Det bildas vid vävnadsskada och blockerar bildandet av blodproppar i kärlen. Heparin finns i stora mängder i mastceller i granulat.
Nukleinsyror
Proteiner, kolhydrater och lipider är inte alla kända klasser av organiska ämnen. Kemi inkluderar även nukleinsyror. Dessa är fosforh altiga biopolymerer. De, som är i cellkärnan och cytoplasman hos alla levande varelser, säkerställer överföring och lagring av genetiska data. Dessa ämnen upptäcktes tack vare biokemisten F. Miescher, som studerade laxspermatozoer. Det var en "oavsiktlig" upptäckt. Lite senare hittades även RNA och DNA i alla växt- och djurorganismer. Nukleinsyror har också isolerats i cellerna hos svampar och bakterier, såväl som virus.
Tot alt finns två typer av nukleinsyror i naturen - ribonuklein (RNA) och deoxiribonuklein (DNA). Skillnaden framgår tydligt av titeln. DNA innehåller deoxiribos, ett socker med fem kolatomer. Och ribos finns i RNA-molekylen.
Nukleinsyror studeras med organisk kemi. Ämnen för forskningen dikteras också av medicinen. Det finns många genetiska sjukdomar gömda i DNA-koderna som forskarna ännu inte har upptäckt.
