Органичната материя е химично съединение, съдържащо въглерод. Единствените изключения са въглеродната киселина, карбидите, карбонатите, цианидите и въглеродните оксиди.
История
Сами по себе си терминът "органични вещества" се появява в ежедневието на учените на етапа на ранното развитие на химията. По това време доминираха виталистичните мирогледи. Това е продължение на традициите на Аристотел и Плиний. През този период учените бяха заети с разделянето на света на жив и нежив. В същото време всички вещества, без изключение, бяха ясно разделени на минерални и органични. Смятало се, че за синтеза на съединения от "живи" вещества е необходима специална "сила". Той е присъщ на всички живи същества и органичните елементи не могат да се образуват без него.
Това твърдение, смешно за съвременната наука, доминира много дълго време, докато през 1828 г. Фридрих Вьолер експериментално го опроверга. Той успя да получи органична урея от неорганичен амониев цианат. Това тласна химията напред. Въпреки това, разделянето на веществата на органични и неорганични се е запазило и в настоящето. Той е в основата на класификацията. Известни са почти 27 милиона органични съединения.
Защо има толкова много органични съединения?
Органичната материя е, с малки изключения, въглеродно съединение. Всъщност това е много любопитен елемент. Въглеродът е в състояние да образува вериги от своите атоми. Много е важно връзката между тях да е стабилна.
В допълнение, въглеродът в органичните вещества проявява валентност - IV. От това следва, че този елемент е в състояние да образува връзки с други вещества не само единични, но и двойни и тройни. С увеличаването на тяхната множественост веригата от атоми ще стане по-къса. В същото време стабилността на връзката само се увеличава.
Също така, въглеродът има способността да образува плоски, линейни и триизмерни структури. Ето защо в природата има толкова много различни органични вещества.
Състав
Както бе споменато по-горе, органичната материя е въглеродни съединения. И това е много важно. Органичните съединения възникват, когато са свързани с почти всеки елемент от периодичната таблица. В природата най-често техният състав (в допълнение към въглерода) включва кислород, водород, сяра, азот и фосфор. Останалите елементи са много по-редки.
Свойства
И така, органичната материя е въглеродно съединение. Има обаче няколко важни критерия, на които трябва да отговаря. Всички вещества от органичен произход имат общи свойства:
1. Съществуващи между атомитеразличната типология на връзките неизбежно води до появата на изомери. На първо място, те се образуват от комбинацията от въглеродни молекули. Изомерите са различни вещества, които имат еднакво молекулно тегло и състав, но различни химични и физични свойства. Това явление се нарича изомерия.
2. Друг критерий е феноменът на хомология. Това са серии от органични съединения, в които формулата на съседни вещества се различава от предишните с една група CH2. Това важно свойство се прилага в науката за материалите.
Какви са класовете органични вещества?
Има няколко класа органични съединения. Те са познати на всички. Това са протеини, липиди и въглехидрати. Тези групи могат да бъдат наречени биологични полимери. Те участват в метаболизма на клетъчно ниво във всеки организъм. В тази група са включени и нуклеиновите киселини. Така че можем да кажем, че органичната материя е това, което ядем всеки ден, от което сме направени.
Протеини
Протеините се състоят от структурни компоненти - аминокиселини. Това са техните мономери. Протеините се наричат още протеини. Известни са около 200 вида аминокиселини. Всички те се намират в живите организми. Но само двадесет от тях са компоненти на протеини. Те се наричат основни. Но в литературата можете да намерите и по-малко популярни термини – протеиногенни и протеинообразуващи аминокиселини. Формулата на този клас органични вещества съдържа амин (-NH2) и карбоксил (-COOH) компоненти. Те са свързани помежду си чрез едни и същи въглеродни връзки.
Протеинови функции
Протеините в тялото на растенията и животните изпълняват много важни функции. Но основният е структурен. Протеините са основните компоненти на клетъчната мембрана и матрицата от органели в клетките. В нашето тяло всички стени на артериите, вените и капилярите, сухожилията и хрущялите, ноктите и косата се състоят главно от различни протеини.
Следващата функция е ензимна. Протеините действат като ензими. Те катализират химичните реакции в тялото. Те са отговорни за разграждането на хранителните вещества в храносмилателния тракт. В растенията ензимите фиксират позицията на въглерода по време на фотосинтезата.
Някои видове протеини носят различни вещества в тялото, като кислород. Органичните вещества също могат да се присъединят към тях. Ето как работи транспортната функция. Протеините пренасят метални йони, мастни киселини, хормони и, разбира се, въглероден диоксид и хемоглобин през кръвоносните съдове. Транспортът се осъществява и на междуклетъчно ниво.
Протеиновите съединения - имуноглобулини - са отговорни за защитната функция. Това са кръвни антитела. Например, тромбинът и фибриногенът участват активно в процеса на коагулация. Така те предотвратяват по-голяма загуба на кръв.
Протеините също са отговорни за изпълнението на контрактилната функция. Поради факта, че протофибрилите на миозина и актина непрекъснато извършват плъзгащи се движения един спрямо друг, мускулните влакна се свиват. Но дори и в едноклетъчните организми, подобнипроцеси. Движението на бактериалните жгутици също е пряко свързано с плъзгането на микротубули, които имат протеинова природа.
Окислението на органичната материя освобождава големи количества енергия. Но, като правило, протеините се консумират за енергийни нужди много рядко. Това се случва, когато всички запаси са изчерпани. Липидите и въглехидратите са най-подходящи за това. Следователно протеините могат да изпълняват енергийна функция, но само при определени условия.
липиди
Съединение, подобно на мазнини, също е органично вещество. Липидите принадлежат към най-простите биологични молекули. Те са неразтворими във вода, но се разлагат в неполярни разтвори като бензин, етер и хлороформ. Те са част от всички живи клетки. Химически липидите са естери на алкохоли и карбоксилни киселини. Най-известните от тях са мазнините. В тялото на животните и растенията тези вещества изпълняват много важни функции. Много липиди се използват в медицината и индустрията.
Функции на липидите
Тези органични химикали, заедно с протеините в клетките, образуват биологични мембрани. Но основната им функция е енергия. Когато мастните молекули се окисляват, се освобождава огромно количество енергия. Отива до образуването на АТФ в клетките. Под формата на липиди в тялото могат да се натрупат значително количество енергийни резерви. Понякога те са дори повече от необходими за осъществяването на нормален живот. С патологични промени в метаболизма на "мазните" клетки, той става повече. Макар чечестно казано, трябва да се отбележи, че такива прекомерни резерви са просто необходими за зимен сън на животни и растения. Много хора вярват, че дърветата и храстите се хранят с почвата през студения период. В действителност те изразходват запасите от масла и мазнини, които са направили през лятото.
В човешкото и животинското тяло мазнините могат да изпълняват и защитна функция. Те се отлагат в подкожната тъкан и около органи като бъбреците и червата. По този начин те служат като добра защита срещу механични повреди, тоест удар.
В допълнение, мазнините имат ниско ниво на топлопроводимост, което помага да се затопли. Това е много важно, особено в студен климат. При морските животни подкожният мастен слой също допринася за добрата плаваемост. Но при птиците липидите също изпълняват водоотблъскващи и смазващи функции. Восъкът покрива перата им и ги прави по-еластични. Някои растителни видове имат същото покритие по листата.
Въглехидрати
Органична формула C (H2O)m показва дали съединението принадлежи към клас въглехидрати. Името на тези молекули се отнася до факта, че те съдържат кислород и водород в същото количество като водата. В допълнение към тези химични елементи, съединенията могат да съдържат, например, азот.
Въглехидратите в клетката са основната група органични съединения. Това са основните продукти на процеса на фотосинтеза. Те също са изходни продукти на синтез в растенията на другивещества като алкохоли, органични киселини и аминокиселини. Въглехидратите също са част от клетките на животните и гъбите. Те също се срещат сред основните компоненти на бактериите и протозоите. И така, в животинска клетка те са от 1 до 2%, а в растителна клетка техният брой може да достигне 90%.
Днес има само три групи въглехидрати:
- прости захари (монозахариди);
- олигозахариди, състоящи се от няколко молекули последователно свързани прости захари;
- полизахариди, те съдържат повече от 10 молекули монозахариди и техните производни.
Въглехидратни функции
Всички органични вещества в клетката изпълняват определени функции. Така, например, глюкозата е основният енергиен източник. Разгражда се в клетките на всички живи организми. Това се случва по време на клетъчното дишане. Гликогенът и нишестето са основният източник на енергия, като първият е в животните, а вторият в растенията.
Въглехидратите също изпълняват структурна функция. Целулозата е основният компонент на растителната клетъчна стена. И при членестоноги, хитинът изпълнява същата функция. Намира се и в клетките на висшите гъби. Ако вземем за пример олигозахаридите, то те са част от цитоплазмената мембрана – под формата на гликолипиди и гликопротеини. Също така, гликокаликсът често се открива в клетките. Пентозите участват в синтеза на нуклеинови киселини. В този случай дезоксирибозата е включена в ДНК, а рибозата е включена в РНК. Също така, тези компоненти се намират в коензимите, например в FAD,NADP и NAD.
Въглехидратите също са в състояние да изпълняват защитна функция в тялото. При животните веществото хепарин активно предотвратява бързото съсирване на кръвта. Образува се при увреждане на тъканите и блокира образуването на кръвни съсиреци в съдовете. Хепаринът се намира в големи количества в мастоцитите в гранули.
Нуклеинови киселини
Протеините, въглехидратите и липидите не са всички известни класове органични вещества. Химията включва и нуклеинови киселини. Това са фосфор-съдържащи биополимери. Те, намиращи се в клетъчното ядро и цитоплазмата на всички живи същества, осигуряват предаването и съхранението на генетични данни. Тези вещества са открити благодарение на биохимика Ф. Мишер, който изследва сперматозоидите от сьомга. Това беше "случайно" откритие. Малко по-късно РНК и ДНК са открити и във всички растителни и животински организми. Нуклеинови киселини също са изолирани в клетките на гъбички и бактерии, както и вируси.
Общо два вида нуклеинови киселини се срещат в природата - рибонуклеинова (РНК) и дезоксирибонуклеинова (ДНК). Разликата е ясна от заглавието. ДНК съдържа дезоксирибоза, петвъглеродна захар. И рибозата се намира в молекулата на РНК.
Нуклеиновите киселини се изучават от органичната химия. Темите за изследвания също са продиктувани от медицината. Има много генетични заболявания, скрити в ДНК кодовете, които учените все още не са открили.
