Organska materija je hemijsko jedinjenje koje sadrži ugljenik. Jedini izuzeci su ugljična kiselina, karbidi, karbonati, cijanidi i ugljični oksidi.
Historija
Sam izraz "organske supstance" pojavio se u svakodnevnom životu naučnika u fazi ranog razvoja hemije. U to vrijeme dominirali su vitalistički pogledi na svijet. Bio je to nastavak tradicije Aristotela i Plinija. Tokom ovog perioda, stručnjaci su bili zauzeti podjelom svijeta na žive i nežive. Istovremeno, sve tvari, bez izuzetka, jasno su podijeljene na mineralne i organske. Vjerovalo se da je za sintezu spojeva "živih" tvari potrebna posebna "snaga". Ona je svojstvena svim živim bićima, a organski elementi se ne mogu formirati bez nje.
Ova izjava, smiješna za modernu nauku, dominirala je veoma dugo, sve dok je 1828. Friedrich Wöhler nije eksperimentalno opovrgao. Bio je u mogućnosti da dobije organsku ureu iz neorganskog amonijum cijanata. To je gurnulo hemiju naprijed. Međutim, podjela tvari na organske i neorganske sačuvana je i danas. Ona leži u osnovi klasifikacije. Poznato je skoro 27 miliona organskih jedinjenja.
Zašto postoji toliko organskih jedinjenja?
Organska materija je, uz nekoliko izuzetaka, jedinjenje ugljenika. U stvari, ovo je vrlo zanimljiv element. Ugljik je u stanju da formira lance od svojih atoma. Veoma je važno da veza između njih bude stabilna.
Pored toga, ugljenik u organskim supstancama pokazuje valenciju - IV. Iz ovoga slijedi da ovaj element može formirati veze s drugim supstancama ne samo jednostruke, već i dvostruke i trostruke. Kako se njihov broj povećava, lanac atoma će postati kraći. Istovremeno, stabilnost veze se samo povećava.
Također, ugljenik ima sposobnost formiranja ravnih, linearnih i trodimenzionalnih struktura. Zato u prirodi postoji toliko različitih organskih supstanci.
Kompozicija
Kao što je gore pomenuto, organska materija je jedinjenja ugljenika. A ovo je veoma važno. Organska jedinjenja nastaju kada su povezana sa gotovo bilo kojim elementom periodnog sistema. U prirodi najčešće njihov sastav (pored ugljika) uključuje kisik, vodik, sumpor, dušik i fosfor. Preostali elementi su mnogo rjeđi.
Properties
Dakle, organska materija je jedinjenje ugljenika. Međutim, postoji nekoliko važnih kriterija koje mora ispuniti. Sve supstance organskog porekla imaju zajednička svojstva:
1. Postoji između atomarazličita tipologija veza neminovno dovodi do pojave izomera. Prije svega, nastaju kombinacijom molekula ugljika. Izomeri su različite tvari koje imaju istu molekularnu težinu i sastav, ali različita kemijska i fizička svojstva. Ovaj fenomen se zove izomerizam.
2. Drugi kriterij je fenomen homologije. To su nizovi organskih jedinjenja, u kojima se formula susednih supstanci razlikuje od prethodnih za jednu grupu CH2. Ovo važno svojstvo se primjenjuje u nauci o materijalima.
Koje su klase organskih supstanci?
Postoji nekoliko klasa organskih jedinjenja. Oni su svima poznati. To su proteini, lipidi i ugljikohidrati. Ove grupe se mogu nazvati biološkim polimerima. Oni su uključeni u metabolizam na ćelijskom nivou u svakom organizmu. U ovu grupu spadaju i nukleinske kiseline. Dakle, možemo reći da je organska materija ono što jedemo svaki dan, ono od čega smo napravljeni.
Proteini
Proteini se sastoje od strukturnih komponenti - aminokiselina. Ovo su njihovi monomeri. Proteini se takođe nazivaju proteini. Poznato je oko 200 vrsta aminokiselina. Svi se oni nalaze u živim organizmima. Ali samo dvadesetak njih su komponente proteina. Nazivaju se osnovnim. Ali u literaturi možete pronaći i manje popularne termine - proteinogene i aminokiseline koje stvaraju proteine. Formula ove klase organskih materija sadrži amin (-NH2) i karboksilne (-COOH) komponente. One su međusobno povezane istim ugljeničnim vezama.
Proteinske funkcije
Proteini u tijelu biljaka i životinja obavljaju mnoge važne funkcije. Ali glavni je strukturalni. Proteini su glavne komponente ćelijske membrane i matriksa organela u ćelijama. U našem tijelu svi zidovi arterija, vena i kapilara, tetive i hrskavice, nokti i kosa sastoje se uglavnom od različitih proteina.
Sljedeća funkcija je enzimska. Proteini djeluju kao enzimi. Oni katalizuju hemijske reakcije u telu. Oni su odgovorni za razgradnju nutrijenata u probavnom traktu. U biljkama enzimi fiksiraju položaj ugljika tokom fotosinteze.
Neke vrste proteina nose različite supstance u telu, kao što je kiseonik. Organska materija im se takođe može pridružiti. Ovako funkcionira transportna funkcija. Proteini kroz krvne žile prenose ione metala, masne kiseline, hormone i, naravno, ugljični dioksid i hemoglobin. Transport se takođe dešava na međućelijskom nivou.
Proteinska jedinjenja - imunoglobulini - odgovorni su za zaštitnu funkciju. To su krvna antitijela. Na primjer, trombin i fibrinogen su aktivno uključeni u proces koagulacije. Time sprečavaju veći gubitak krvi.
Proteini su takođe odgovorni za obavljanje kontraktilne funkcije. Zbog činjenice da protofibrile miozina i aktina neprestano izvode klizne pokrete jedna u odnosu na drugu, mišićna vlakna se kontrahiraju. Ali čak i kod jednoćelijskih organizama, sličnoprocesi. Kretanje bakterijskih flagela je također direktno povezano s klizanjem mikrotubula, koje su proteinske prirode.
Oksidacija organske materije oslobađa velike količine energije. Ali, po pravilu, proteini se vrlo rijetko konzumiraju za energetske potrebe. To se dešava kada su sve zalihe iscrpljene. Lipidi i ugljikohidrati su najprikladniji za to. Dakle, proteini mogu obavljati energetsku funkciju, ali samo pod određenim uslovima.
Lipidi
Jedinjenje nalik masti je takođe organska supstanca. Lipidi spadaju u najjednostavnije biološke molekule. Oni su nerastvorljivi u vodi, ali se raspadaju u nepolarnim rastvorima kao što su benzin, eter i hloroform. Oni su dio svih živih ćelija. Hemijski, lipidi su estri alkohola i karboksilnih kiselina. Najpoznatije od njih su masti. U tijelu životinja i biljaka ove tvari obavljaju mnoge važne funkcije. Mnogi lipidi se koriste u medicini i industriji.
Funkcije lipida
Ove organske hemikalije, zajedno sa proteinima u ćelijama, formiraju biološke membrane. Ali njihova glavna funkcija je energija. Kada se molekule masti oksidiraju, oslobađa se ogromna količina energije. Ide na stvaranje ATP-a u ćelijama. U obliku lipida u tijelu se može akumulirati značajna količina energetskih rezervi. Ponekad su i više nego neophodni za sprovođenje normalnog života. Sa patološkim promjenama u metabolizmu "masnih" stanica, postaje sve više. IakoIskreno rečeno, treba napomenuti da su takve prekomjerne rezerve jednostavno neophodne za hibernaciju životinja i biljaka. Mnogi ljudi vjeruju da se drveće i grmlje hrane tlom tokom hladnog perioda. U stvarnosti, oni troše zalihe ulja i masti koje su napravili tokom ljeta.
U ljudskom i životinjskom tijelu masti mogu obavljati i zaštitnu funkciju. One se talože u potkožnom tkivu i oko organa kao što su bubrezi i crijeva. Tako služe kao dobra zaštita od mehaničkih oštećenja, odnosno udara.
Pored toga, masti imaju nizak nivo toplotne provodljivosti, što pomaže u održavanju toplote. Ovo je veoma važno, posebno u hladnim klimama. Kod morskih životinja, potkožni masni sloj također doprinosi dobroj plovnosti. Ali kod ptica, lipidi također obavljaju vodoodbojne i mazive funkcije. Vosak oblaže njihovo perje i čini ih elastičnijim. Neke biljne vrste imaju isti premaz na listovima.
Ugljeni hidrati
Organska formula C (H2O)m označava da li jedinjenje pripada klasa ugljenih hidrata. Naziv ovih molekula odnosi se na činjenicu da sadrže kisik i vodik u istoj količini kao i voda. Pored ovih hemijskih elemenata, spojevi mogu sadržavati, na primjer, dušik.
Ugljeni hidrati u ćeliji su glavna grupa organskih jedinjenja. Ovo su primarni proizvodi procesa fotosinteze. Oni su također početni proizvodi sinteze u biljkama drugihsupstance kao što su alkoholi, organske kiseline i aminokiseline. Ugljikohidrati su također dio ćelija životinja i gljiva. Također se nalaze među glavnim komponentama bakterija i protozoa. Dakle, u životinjskoj ćeliji ih ima od 1 do 2%, au biljnoj ćeliji njihov broj može dostići 90%.
Danas postoje samo tri grupe ugljikohidrata:
- jednostavni šećeri (monosaharidi);
- oligosaharidi, koji se sastoje od nekoliko molekula sukcesivno povezanih jednostavnih šećera;
- polisaharidi, sadrže više od 10 molekula monosaharida i njihovih derivata.
Funkcije ugljikohidrata
Sve organske supstance u ćeliji obavljaju određene funkcije. Tako je, na primjer, glukoza glavni izvor energije. Razgrađuje se u ćelijama svih živih organizama. To se dešava tokom ćelijskog disanja. Glikogen i škrob su glavni izvori energije, prvi u životinjama, a drugi u biljkama.
Ugljikohidrati također imaju strukturnu funkciju. Celuloza je glavna komponenta biljnog ćelijskog zida. I kod artropoda hitin obavlja istu funkciju. Takođe se nalazi u ćelijama viših gljiva. Ako uzmemo za primjer oligosaharide, onda su oni dio citoplazmatske membrane - u obliku glikolipida i glikoproteina. Takođe, glikokaliks se često otkriva u ćelijama. Pentoze su uključene u sintezu nukleinskih kiselina. U ovom slučaju, deoksiriboza je uključena u DNK, a riboza je uključena u RNK. Također, ove komponente se nalaze u koenzimima, na primjer, u FAD-u,NADP i NAD.
Ugljeni hidrati su takođe sposobni da vrše zaštitnu funkciju u telu. Kod životinja, tvar heparin aktivno sprječava brzo zgrušavanje krvi. Nastaje prilikom oštećenja tkiva i blokira stvaranje krvnih ugrušaka u žilama. Heparin se nalazi u velikim količinama u mastocitima u granulama.
Nukleinske kiseline
Proteini, ugljikohidrati i lipidi nisu sve poznate klase organskih supstanci. Hemija takođe uključuje nukleinske kiseline. To su biopolimeri koji sadrže fosfor. Oni, nalazeći se u ćelijskom jezgru i citoplazmi svih živih bića, osiguravaju prijenos i skladištenje genetskih podataka. Ove supstance su otkrivene zahvaljujući biohemičaru F. Miescheru, koji je proučavao spermatozoide lososa. Bilo je to "slučajno" otkriće. Nešto kasnije, RNK i DNK su također pronađeni u svim biljnim i životinjskim organizmima. Nukleinske kiseline su takođe izolovane u ćelijama gljivica i bakterija, kao i virusa.
U prirodi se ukupno nalaze dvije vrste nukleinskih kiselina - ribonukleinska (RNA) i deoksiribonukleinska (DNK). Razlika je jasna iz naslova. DNK sadrži deoksiribozu, šećer od pet ugljenika. A riboza se nalazi u molekuli RNK.
Nukleinske kiseline proučava organska hemija. Teme za istraživanje diktira i medicina. Postoje mnoge genetske bolesti skrivene u DNK kodovima koje naučnici tek treba da otkriju.
