Органічна речовина - це ... Органічним речовиною є ... Органічна хімія
Органічна речовина - це хімічна сполука, у складі якого присутній вуглець. Винятки становлять лише вугільна кислота, карбіди, карбонати, ціаніди та оксиди вуглецю.
Зміст
Історія
Сам термін «органічні речовини» з'явився в побуті вчених на етапі раннього розвитку хімії. У той час панували вітаїстичною світогляду. Це було продовження традицій Аристотеля і Плінія. У цей період вчені мужі були зайняті поділом світу на живе і неживе. При цьому всі без винятку речовини чітко поділялися на мінеральні та органічні. Вважалося, що для синтезу сполук «живих» речовин необхідна особлива «сила». Вона властива всім живим істотам, і без неї утворюватися органічні елементи не можуть.
Це смішне для сучасної науки твердження панувало дуже довго, поки в 1828 році Фрідріх Велер дослідним шляхом його не спростував. Він зміг з неорганічного цианата амонію отримати органічну сечовину. Це підштовхнуло хімію вперед. Однак поділ речовин на органічні та неорганічні збереглося і в теперішньому часі. Воно лежить в основі класифікації. Відомо майже 27 мільйонів органічних сполук.
Чому так багато органічних сполук?
Органічна речовина - це, за деяким винятком, вуглецеве з'єднання. Насправді це дуже цікавий елемент. Вуглець здатний утворювати зі своїх атомів ланцюжка. При цьому дуже важливо, що зв'язок між ними стабільна.
Крім того, вуглець в органічних речовинах проявляє валентність - IV. З цього випливає, що цей елемент здатний утворювати з іншими речовинами зв'язку не тільки одинарні, а й подвійні і потрійні. У міру зростання їх кратності, ланцюжок, що складається з атомів, стане коротшим. При цьому стабільність зв'язку тільки збільшується.
Також вуглець має здатність утворювати плоскі, лінійні та об'ємні структури. Саме тому в природі так багато різноманітних органічних речовин.
Склад
формула органічної речовини
Як було сказано вище, органічна речовина - це сполуки вуглецю. І це дуже важливо. Органічні сполуки виникають при його зв'язки практично з будь-яким елементом періодичної таблиці. У природі найчастіше в їх склад (крім вуглецю) входять кисень, водень, сірка, азот і фосфор. Інші елементи зустрічаються набагато рідше.
Властивості
Отже, органічною речовиною є вуглецеве з'єднання. При цьому існують декілька важливих критеріїв, яким воно повинно відповідати. Всі речовини органічного походження мають загальними властивостями:
1. Існуюча між атомами різна типологія зв'язків неодмінно призводить до появи ізомерів. Насамперед вони утворюються при з'єднанні молекул вуглецю. Ізомери - це різні речовини, що мають одну молекулярну масу і склад, але різні хіміко-фізичні властивості. Це явище називається ізомерією.
2. Ще один критерій - явище гомології. Це ряди органічних сполук, в них формула сусідніх речовин відрізняється від попередніх на одну групу СН2. Це важлива властивість застосовується в матеріалознавстві.
Які існують класи органічних речовин?
органічною речовиною є
До органічних сполук відносять декілька класів. Вони відомі всім. Це білки, ліпіди і вуглеводи. Ці групи можна назвати біологічними полімерами. Вони беруть участь у метаболізмі на клітинному рівні в будь-якому організмі. Також в цю групу включають нуклеїнові кислоти. Так що можна сказати, що органічна речовина - це те, що ми щодня споживаємо в їжу, то, з чого складаємося.
Білки
Білки складаються із структурних компонентів - амінокислот. Це їх мономери. Білки також називають протеїнами. Відомо близько 200 видів амінокислот. Всі вони зустрічаються в живих організмах. Але лише двадцять з них є складовими білків. Їх називають основними. Але в літературі також можна зустріти і менш популярні терміни - Протеїногенні і белокобразующіе амінокислоти. Формула органічної речовини цього класу містить амінниє (-NH2) І карбоксильні (-СООН) складові. Між собою вони пов'язані все тими ж вуглецевими зв'язками.
Функції білків
окислення органічних речовин
Білки в організмі рослин і тварин виконують безліч важливих функцій. Але головна з них - структурна. Білки є основними компонентами клітинної мембрани і матриксу органел в клітинах. У нашому організмі все стінки артерій, вен і капілярів, сухожиль і хрящів, нігтів і волосся складаються переважно з різних білків.
Наступна функція - ферментативна. Білки виступають в якості ферментів. Вони каталізують протікання в організмі хімічних реакцій. Саме вони відповідають за розпад поживних компонентів в травному тракті. У рослин ферменти фіксують положення вуглецю під час фотосинтезу.
Деякі види білків переносять в організмі різні речовини, наприклад, кисень. Органічна речовина також здатне приєднуватися до них. Так здійснюється транспортна функція. Білки розносять по кровоносних судинах іони металів, жирні кислоти, гормони і, звичайно ж, вуглекислий газ і гемоглобін. Транспорт відбувається і на міжклітинному рівні.
Білкові сполуки - імуноглобуліни - відповідають за виконання захисної функції. Це антитіла крові. Наприклад, тромбін і фібриноген активно беруть участь у процесі згортання. Таким чином, вони запобігають велику крововтрату.
Білки відповідають і за виконання скорочувальної функції. Завдяки тому, що міозіновие і актинові протофібрілли постійно виконують ковзаючі рухи щодо один одного, відбувається скорочення м'язових волокон. Але і в одноклітинних організмів відбуваються подібні процеси. Рух джгутиків бактерій також напряму пов'язане з ковзанням мікротрубочок, які мають білкову природу.
Окислення органічних речовин вивільняє велику кількість енергії. Але, як правило, білки витрачаються на енергетичні потреби дуже рідко. Це відбувається, коли вичерпані всі запаси. Найкраще для цього підходять ліпіди і вуглеводи. Тому білки можуть виконувати енергетичну функцію, але тільки за певних умов.
Ліпіди
органічні хімічні речовини
Органічною речовиною є і жироподобное з'єднання. Ліпіди належать до найпростіших біологічних молекул. Вони нерозчинні у воді, але при цьому розпадаються в неполярних розчинах, таких як бензин, ефір і хлороформ. Вони входять до складу всіх живих клітин. У хімічному відношенні ліпіди - це складні ефіри спиртів і карбонових кислот. Найвідоміші з них - жири. В організмі тварин і рослин ці речовини виконують безліч важливих функцій. Багато ліпіди використовуються в медицині та промисловості.
Функції ліпідів
Ці органічні хімічні речовини разом з білками в клітинах утворюють біологічні мембрани. Але головна їх функція - енергетична. При окислюванні молекул жирів вивільняється величезна кількість енергії. Вона йде на освіту в клітинах АТФ. У формі ліпідів в організмі може накопичуватися значна кількість енергетичних запасів. Часом їх навіть більше, ніж потрібно для здійснення нормальної життєдіяльності. При патологічних змінах метаболізму «жирних» клітин стає більше. Хоча справедливості заради треба зауважити, що такі надмірні запаси просто необхідні тваринам, що впадають в сплячку, і рослинам. Багато хто вважає, що дерева і чагарники в холодний період живляться за рахунок грунтів. Насправді ж вони витрачають запаси масел і жирів, які зробили за літній період.
В організмі людини і тварин жири можуть виконувати і захисну функцію. Вони відкладаються в підшкірній клітковині і навколо таких органів, як нирки і кишечник. Таким чином, вони служать хорошим захистом від механічних пошкоджень, тобто ударів.
Крім цього, жири володіють низьким рівнем теплопровідності, що допомагає зберегти тепло. Це дуже важливо, особливо в умовах холодного клімату. У морських тварин підшкірний жировий шар ще й сприяє гарній плавучості. А ось у птахів ліпіди виконують ще й водовідштовхувальну і змазує функції. Віск покриває їх пір'я і робить їх більш еластичними. Такий же наліт мають на листках деякі види рослин.
Вуглеводи
кисень органічна речовина
Формула органічної речовини Cn (H2O)m вказує на приналежність сполуки до класу вуглеводів. Назва цих молекул вказує на той факт, що в них присутня кисень і водень в тій же кількості, що і вода. Крім цих хімічних елементів, у з'єднаннях може бути присутнім, наприклад, азот.
Вуглеводи в клітці є основною групою органічних сполук. Це первинні продукти процесу фотосинтезу. Вони являють собою і вихідні продукти синтезу в рослинах інших речовин, наприклад, спиртів, органічних кислот і амінокислот. Також вуглеводи входять до складу клітин тварин і грибів. Виявляються вони і серед основних компонентів бактерій і найпростіших. Так, в тваринній клітині їх від 1 до 2%, а в рослинній їх кількість може досягати 90%.
На сьогоднішній день виділяють всього три групи вуглеводів:
— прості цукри (моносахариди) -
— олігосахариди, що складаються з декількох молекул послідовно з'єднаних простих цукрів-
— полісахариди, до їх складу входить більше 10 молекул моносахаридів та їх похідних.
Функції вуглеводів
органічні речовини в клітці
Всі органічні речовини в клітині виконують певні функції. Так, наприклад, глюкоза - це основний енергетичний джерело. Вона розщеплюється в клітинах всіх живих організмів. Це відбувається під час клітинного дихання. Глікоген і крохмаль складають основний запас енергії, причому перше речовина у тварин, а друге - у рослин.
Вуглеводи виконують і структурну функцію. Целюлоза є основним компонентом клітинної стінки рослин. А у членистоногих цю ж функцію виконує хітин. Також він виявляється в клітинах вищих грибів. Якщо брати за приклад олігосахариди, то вони входять до складу цитоплазматичної мембрани - у вигляді гликолипидов і глікопротеїнів. Також в клітинах нерідко виявляється гликокаликс. У синтезі нуклеїнових кислот беруть участь пентози. При цьому дезоксирибоза включена до складу ДНК, а рибоза - в РНК. Також ці компоненти виявляються і в коферментах, наприклад, в ФАД, НАДФ і НАД.
Вуглеводи також здатні виконувати в організмі і захисну функцію. У тварин речовина гепарин активно перешкоджає швидкому згортанню крові. Він утворюється під час пошкодження тканини і блокує утворення тромбів у судинах. Гепарин у великій кількості виявляється в огрядних клітках в гранулах.
Нуклеїнові кислоти
класи органічних речовин хімія
Білки, вуглеводи і ліпіди - це не всі відомі класи органічних речовин. Хімія відносить сюди ще й нуклеїнові кислоти. Це фосфорсодержащие біополімери. Вони, перебуваючи в клітинному ядрі і цитоплазмі всіх живих істот, забезпечують передачу та зберігання генетичних даних. Ці речовини були відкриті завдяки біохіміку Ф. Мішер, який займався вивченням сперматозоїдів лосося. Це було «випадкове» відкриття. Трохи пізніше РНК і ДНК були виявлені і у всіх рослинних і тваринних організмах. Також були виділені нуклеїнові кислоти в клітинах грибів і бактерій, а також вірусів.
Всього в природі виявлено два види нуклеокіслот - рибонуклеїнові (РНК) і дезоксирибонуклеїнової (ДНК). Різниця зрозуміло з назви. До складу ДНК входить дезоксирибоза - п'ятивуглецевий цукор. А в молекулі РНК виявляється рибоза.
Вивченням нуклеїнових кислот займається органічна хімія. Теми для дослідження диктує також медицина. У кодах ДНК ховається безліч генетичних хвороб, виявити які вченим ще тільки належить.