Orgaaninen aine on ... Orgaaninen aine on ... Orgaaninen kemia

Orgaaninen aine on kemiallinen yhdiste, jossa hiili on läsnä. Poikkeuksia ovat vain hiilihappo, karbidit, karbonaatit, syanidit ja hiilidioksidit.

tarina

Itse termi "orgaaniset aineet" ilmestyitutkijoiden jokapäiväistä elämää kemian alkuvaiheessa. Tuolloin vallitsivat vitalistiset maailmankuvaukset. Tämä oli jatkoa Aristoteleen ja Plinin perinneille. Tänä aikana oppineet miehet olivat mukana jakamaan maailma eläväksi ja elottomaksi. Samanaikaisesti kaikki aineet poikkeuksetta jakautuivat selvästi mineraali- ja orgaanisiin aineisiin. Uskottiin, että tarvitaan "erityistä" voimaa "elävien" aineiden yhdisteiden syntetisoimiseksi. Se on luontaista kaikille eläville olentoille, ja ilman sitä orgaanisia elementtejä ei voida muodostaa.

Tämä on hauska lausunto modernille tiedollehallitsee hyvin pitkään, kunnes 1828 Friedrich Wöhler kokeellisesti kumosi sen. Hän pystyi saamaan orgaanista ureaa epäorgaanisesta ammoniumsyanaatista. Tämä työnsi kemian eteenpäin. Aineiden jakaminen orgaanisiin ja epäorgaanisiin aineisiin on kuitenkin pysynyt nykyisessä jaksossa. Se perustuu luokitteluun. Lähes 27 miljoonaa orgaanista yhdistettä tunnetaan.

Miksi niin monet orgaaniset yhdisteet?

Orgaaninen aine on joihinkinpoikkeus on hiiliyhdiste. Itse asiassa tämä on hyvin utelias elementti. Hiili kykenee muodostamaan ketjuja sen atomien joukosta. On erittäin tärkeää, että niiden välinen suhde on vakaa.

Lisäksi hiili orgaanisissa aineissaosoittaa valenssi - IV. Tästä seuraa, että tämä elementti pystyy muokkaamaan muiden aineiden kanssa ei ainoastaan ​​yksittäisiä, vaan myös kaksinkertaisia ​​ja kolminkertaisia. Koska niiden monimuotoisuus kasvaa, atomiä muodostava ketju lyhenee. Samalla viestinnän vakaus kasvaa vain.

Hiilellä on myös kyky muodostaa tasomaisia, lineaarisia ja volumetrisia rakenteita. Siksi luonnossa on niin paljon erilaisia ​​orgaanisia aineita.

rakenne

Kuten yllä mainittiin, orgaaninen aines -nämä ovat hiiliyhdisteitä. Ja tämä on erittäin tärkeää. Orgaaniset yhdisteet esiintyvät, kun ne liittyvät lähes mihin tahansa jaksollisen taulukon osiin. Luonnossa useimmiten niiden koostumus (hiilen lisäksi) sisältää happea, vetyä, rikkiä, typpeä ja fosforia. Muut elementit ovat paljon harvinaisempia.

ominaisuudet

Joten orgaaninen aine on hiiltäYhdistä. Tässä tapauksessa on useita tärkeitä kriteerejä, joiden on vastattava. Kaikilla orgaanisen alkuperän aineilla on yhteisiä ominaisuuksia:

1. Nykyinen atomien välisten sidosten typologia johtaa väistämättä isomeerien esiintymiseen. Ensinnäkin ne muodostuvat hiilimolekyylien yhdistelmästä. Isomeerit ovat erilaisia ​​aineita, joilla on yksi molekyylipaino ja koostumus, mutta erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Tätä ilmiötä kutsutaan isomeriksi.

2. Toinen kriteeri on homologian ilmiö. Nämä ovat orgaanisten yhdisteiden sarjaa, niissä naapurisaineiden kaava eroaa edellisistä ryhmistä₂. Tätä tärkeää ominaisuutta käytetään materiaalitekniikassa.

Mitkä ovat orgaanisten aineiden luokat?

Orgaanisiin yhdisteisiin kuuluu useitaluokissa. He ovat kaikkien tiedossa. Nämä ovat proteiineja, lipidejä ja hiilihydraatteja. Näitä ryhmiä voidaan kutsua biologisiksi polymeereiksi. He osallistuvat aineenvaihduntaan solutasolla missä tahansa organismissa. Myös tähän ryhmään kuuluvat nukleiinihapot. Joten voimme sanoa, että orgaaninen aine on se, mitä kulutamme päivittäin, mistä meistä on tehty.

proteiineja

Proteiinit koostuvat rakenneosista -aminohapot. Nämä ovat niiden monomeerejä. Proteiineja kutsutaan myös proteiineiksi. Noin 200 erilaista aminohappoa tunnetaan. Kaikki heistä löytyy eläviä organismeja. Mutta vain kaksikymmentä niistä on proteiinien ainesosia. Niitä kutsutaan perustaksi. Mutta kirjallisuudessa löytyy myös vähemmän suosittuja termejä - proteogeenisiä ja valkoisia muodostavia aminohappoja. Tämän luokan orgaanisen aineen kaava sisältää amiinia (-NH₂) ja karboksyyli (-COOH) -yhdisteistä. Heidän välillään ne ovat samoja hiilen sidoksia.

Proteiinien tehtävät

Kasvien ja eläinten kehossa olevat proteiinit toimivatjoukko tärkeitä toimintoja. Mutta tärkein on rakenteellinen. Proteiinit ovat solukalvon pääkomponentteja ja organiselien matriisia soluissa. Kehossamme kaikki verisuonten, suonien ja kapillaarien, jänteiden ja rustojen, kynsien ja hiusten seinät koostuvat pääosin erilaisista proteiineista.

Seuraava tehtävä on entsymaattinen. Proteiinit toimivat entsyymeinä. Ne katalysoivat kemiallisten reaktioiden kulkua kehossa. He ovat vastuussa ruoansulatuskanavan ravintosisältöjen hajoamisesta. Kasveissa entsyymit vahvistavat hiilen aseman fotosynteesin aikana.

Jotkin proteiinityypit siirretään kehossaerilaisia ​​aineita, esimerkiksi happea. Orgaaninen aine pystyy myös liittämään niihin. Näin kuljetustoiminto suoritetaan. Proteiinit kuljettavat metalli-ioneja, rasvahappoja, hormoneja ja tietysti hiilidioksidia ja hemoglobiinia verisuonissa. Liikenne tapahtuu solunsisäisellä tasolla.

Proteiiniyhdisteet - immunoglobuliinit - vastaavatsuojaustoiminnon suorittamiseksi. Nämä ovat veren vasta-aineita. Esimerkiksi trombiini ja fibrinogeeni osallistuvat aktiivisesti koagulaation prosessiin. Niinpä ne estävät suuren verenhäviön.

Proteiinit ovat vastuussa supistumisestatoiminto. Koska myosiini ja aktin protofibrillit tekevät jatkuvasti liukuvia liikkeitä suhteessa toisiinsa, lihaskudokset ovat sopimassa. Mutta jopa yksisoluisissa organismeissa tapahtuu samankaltaisia ​​prosesseja. Flagella-bakteerien liikkuminen liittyy myös suoraan mikrotubulusten luistamiseen, jotka ovat luonteeltaan proteiinipitoisia.

Orgaanisten aineiden hapettaminen vapautuusuuri määrä energiaa. Mutta yleensä proteiineja kulutetaan energian tarpeisiin hyvin harvoin. Näin tapahtuu, kun kaikki varastot ovat loppuneet. Paras tämä sopii lipideihin ja hiilihydraatteihin. Siksi proteiinit voivat suorittaa energiafunktion, mutta vain tietyissä olosuhteissa.

lipidejä

Orgaaninen aine on myös rasvainenYhdistä. Lipidit kuuluvat yksinkertaisimpiin biologisiin molekyyleihin. Ne ovat veteen liukenemattomia, mutta ne hajoavat ei-polaarisissa liuoksissa, kuten bensiini, eetteri ja kloroformi. Ne ovat osa eläviä soluja. Kemiallisesti lipidit ovat alkoholien ja karboksyylihappojen estereitä. Tunnetuimpia niistä ovat rasvat. Eläimissä ja kasveissa näillä aineilla on monia tärkeitä tehtäviä. Monia lipidejä käytetään lääketieteessä ja teollisuudessa.

Lipidien tehtävät

Nämä orgaaniset kemikaalit yhdessäproteiineja soluissa, jotka muodostavat biologisia membraaneja. Mutta niiden päätehtävä on energia. Rasvanmolekyylejä hapettaessa vapautuu valtava määrä energiaa. Se menee ATP-solujen koulutukseen. Kehossa olevien lipidien muodossa voi kertyä huomattava määrä energiavaroja. Joskus ne ovat jopa enemmän kuin tarvitaan normaalin elämän toteuttamiseen. Patologiset muutokset "rasvaisten" solujen aineenvaihdunnassa muuttuvat suuremmiksi. Vaikka oikeudenmukaisuuden vuoksi on syytä huomata, että tällaiset liialliset varastot ovat yksinkertaisesti välttämättömiä eläimille, jotka ovat horroksella ja kasveille. Monet ihmiset uskovat, että puut ja pensaat ruokitaan maaperässä kylmäkauden aikana. Itse asiassa he viettävät öljyjen ja rasvojen toimituksia, jotka he tekivät kesäkaudella.

Ihmisillä ja eläimillä rasvat voivatsuorittaa ja suojata toimintaa. Ne talletetaan ihonalaiseen kudokseen ja niiden ympärille kuten munuaiset ja suolet. Näin ne toimivat hyvänä suojana mekaanisia vaurioita vastaan, toisin sanoen vaikutuksilta.

Lisäksi rasvojen määrä on alhainenlämmönjohtavuus, joka auttaa ylläpitämään lämpöä. Tämä on erittäin tärkeää erityisesti kylmissä ilmastoissa. Meren eläimillä ihonalaisen rasvakerroksen myötä myös hyvä kellunta. Mutta linnuissa lipidit suorittavat myös vettä hylkivä- ja voitelutoimintoja. Vaha peittää höyhenet ja tekee niistä joustavamman. Sama leima on tiettyjen kasvien lajien lehdissä.

hiilihydraatit

Orgaanisen aineen C kaava_n (H₂O)_m osoittaa, että yhteys kuuluu luokkaanhiilihydraatteja. Näiden molekyylien nimi osoittaa, että ne sisältävät happea ja vetyä samassa määrin kuin vesi. Näiden kemiallisten osien lisäksi esimerkiksi typpeä voi olla läsnä yhdisteissä.

Hiilihydraatit solussa ovat pääryhmäorgaaniset yhdisteet. Nämä ovat fotosynteesin prosessin ensisijaisia ​​tuotteita. Ne ovat myös muiden aineiden, esimerkiksi alkoholeihin, orgaanisiin happoihin ja aminohappoihin, synteesin alkuvaiheessa. Myös hiilihydraatit ovat osa eläinten ja sienten soluja. Ne löytyvät bakteerien ja protozoan tärkeimpien komponenttien joukosta. Niinpä eläinsoluissa ne ovat 1-2% ja kasvisolussa niiden määrä voi nousta 90%: iin.

Tähän mennessä hiilihydraatteja on vain kolme:

- yksinkertaiset sokerit (monosakkaridit);

- oligosakkaridit, jotka koostuvat useista peräkkäisesti yhdistyneistä yksinkertaisista sokereista;

- polysakkarideja, ne sisältävät yli 10 molekyyliä monosakkarideja ja niiden johdannaisia.

Hiilihydraattien tehtävät

Kaikki solun orgaaniset aineet toimivattiettyjä toimintoja. Esimerkiksi glukoosi on tärkein energianlähde. Se jakautuu kaikkien elävien organismien soluihin. Tämä tapahtuu soluhengityksen aikana. Glykogeenin ja tärkkelyksen muodostavat tärkein energiavarasto, jossa ensimmäinen aine eläimillä ja toinen kasveissa.

Hiilihydraatit suorittavat rakenteellisen toiminnan. Selluloosa on kasvien soluseinän pääkomponentti. Ja niveljalkaisissa tätä toimintoa harjoittaa kitsiini. Se löytyy myös korkeampien sienten soluista. Jos otetaan esimerkkinä oligosakkarideja, ne ovat osa sytoplasmakalvoa - glykolipidien ja glykoproteiinien muodossa. Myös soluissa havaitaan usein glikogalysi. Pentot osallistuvat nukleiinihappojen synteesiin. Tässä deoksiriboosi sisältyy DNA: han ja riboosiin RNA: ssa. Näitä komponentteja esiintyy myös koentsyymeissä, esimerkiksi FAD: ssä, NADPH: ssa ja NAD: ssä.

Hiilihydraatit kykenevät myös tekemään kehossa jasuojaava toiminto. Eläimillä aine hepariini estää aktiivisesti nopean veren hyytymisen. Se muodostuu kudosvaurion aikana ja estää verihyytymien muodostumisen astioissa. Hepariinia esiintyy suurissa määrissä mastoissoluissa rakeina.

Nukleiinihapot

Proteiineja, hiilihydraatteja ja lipidejä ei tunnetaorgaanisten aineiden luokkiin. Kemia sisältää myös nukleiinihappoja. Nämä ovat fosforipitoisia biopolymeerejä. Ne, jotka ovat kaikkien elollisten olentojen solujen ytimessä ja sytoplasmassa, tarjoavat geneettisten tietojen siirtoa ja tallentamista. Nämä aineet löydettiin lohen leviämisperäisten biokemisti F. Misherin ansiosta. Se oli "satunnainen" löytö. Hieman myöhemmin RNA ja DNA löydettiin kaikissa kasvi- ja eläinorganismeissa. Nukleiinihapot eristettiin myös sienten ja bakteerien soluissa sekä viruksilla.

Yhteensä kaksi nukleiinihappoa- ribonukleaarinen (RNA) ja deoksiribonukleotidi (DNA). Ero on selvä otsikosta. DNA-koostumukseen kuuluu deoksiriboosi - viiden hiilen sokeri. Riboosi löytyy RNA-molekyylistä.

Nukleiinihappojen tutkimus onorgaaninen kemia. Tutkimuksen teemoja sanelee myös lääketiede. DNA-koodit piiloutuvat paljon geneettisiä sairauksia, joita tutkijat eivät vielä ole löytäneet.