Organinės medžiagos yra cheminis junginys, kuriame yra anglies. Vienintelės išimtys yra anglies rūgštis, karbidai, karbonatai, cianidai ir anglies oksidai.
Istorija
Pats terminas „organinės medžiagos“atsirado kasdieniame mokslininkų gyvenime ankstyvoje chemijos raidos stadijoje. Tuo metu dominavo vitalistinės pasaulėžiūros. Tai buvo Aristotelio ir Plinijaus tradicijų tąsa. Šiuo laikotarpiu žinovai buvo užsiėmę skirstydami pasaulį į gyvą ir negyvą. Tuo pačiu metu visos be išimties medžiagos buvo aiškiai suskirstytos į mineralines ir organines. Buvo manoma, kad „gyvų“medžiagų junginių sintezei reikalinga ypatinga „jėga“. Jis būdingas visoms gyvoms būtybėms ir be jo negali susidaryti organiniai elementai.
Šis teiginys, juokingas šiuolaikiniam mokslui, dominavo labai ilgai, kol 1828 m. Friedrich Wöhler eksperimentiškai jį paneigė. Jis sugebėjo gauti organinį karbamidą iš neorganinio amonio cianato. Tai pastūmėjo chemiją į priekį. Tačiau medžiagų skirstymas į organines ir neorganines išliko ir dabar. Tai yra klasifikavimo pagrindas. Yra žinoma beveik 27 milijonai organinių junginių.
Kodėl yra tiek daug organinių junginių?
Organinės medžiagos, išskyrus kelias išimtis, yra anglies junginys. Tiesą sakant, tai yra labai įdomus elementas. Anglis iš savo atomų gali sudaryti grandines. Labai svarbu, kad ryšys tarp jų būtų stabilus.
Be to, anglies, esančios organinėse medžiagose, valentingumas – IV. Iš to išplaukia, kad šis elementas gali sudaryti ryšius su kitomis medžiagomis ne tik viengubu, bet ir dvigubu bei trigubu. Didėjant jų daugybei, atomų grandinė trumpės. Tuo pačiu metu ryšio stabilumas tik didėja.
Be to, anglis gali sudaryti plokščias, linijines ir trimates struktūras. Štai kodėl gamtoje yra tiek daug įvairių organinių medžiagų.
Sudėtis
Kaip minėta pirmiau, organinės medžiagos yra anglies junginiai. Ir tai labai svarbu. Organiniai junginiai atsiranda, kai jie yra susiję su beveik bet kuriuo periodinės lentelės elementu. Gamtoje dažniausiai jų sudėtyje (be anglies) yra deguonies, vandenilio, sieros, azoto ir fosforo. Likę elementai yra daug retesni.
Ypatybės
Taigi, organinė medžiaga yra anglies junginys. Tačiau yra keletas svarbių kriterijų, kuriuos jis turi atitikti. Visos organinės kilmės medžiagos turi bendrų savybių:
1. Egzistuojantis tarp atomųskirtinga jungčių tipologija neišvengiamai lemia izomerų atsiradimą. Visų pirma, jie susidaro susijungus anglies molekulėms. Izomerai yra skirtingos medžiagos, turinčios tą pačią molekulinę masę ir sudėtį, tačiau skirtingos cheminės ir fizinės savybės. Šis reiškinys vadinamas izomerija.
2. Kitas kriterijus – homologijos fenomenas. Tai yra organinių junginių serijos, kuriose gretimų medžiagų formulė nuo ankstesnių skiriasi viena grupe CH2. Ši svarbi savybė taikoma medžiagų moksle.
Kokios yra organinių medžiagų klasės?
Yra keletas organinių junginių klasių. Jie yra žinomi visiems. Tai b altymai, lipidai ir angliavandeniai. Šios grupės gali būti vadinamos biologiniais polimerais. Jie dalyvauja medžiagų apykaitoje bet kurio organizmo ląstelių lygiu. Šiai grupei taip pat priklauso nukleorūgštys. Taigi galime sakyti, kad organinės medžiagos yra tai, ką valgome kiekvieną dieną, iš ko esame pagaminti.
B altymai
B altymai susideda iš struktūrinių komponentų – aminorūgščių. Tai yra jų monomerai. B altymai taip pat vadinami b altymais. Yra žinoma apie 200 rūšių aminorūgščių. Visi jie randami gyvuose organizmuose. Tačiau tik dvidešimt iš jų yra b altymų komponentai. Jie vadinami pagrindiniais. Bet literatūroje galima rasti ir mažiau populiarių terminų – proteinogeninės ir b altymus formuojančios aminorūgštys. Šios klasės organinių medžiagų formulėje yra amino (-NH2) ir karboksilo (-COOH) komponentų. Jie yra sujungti vienas su kitu tomis pačiomis anglies jungtimis.
B altymų funkcijos
Augalų ir gyvūnų organizme esantys b altymai atlieka daug svarbių funkcijų. Tačiau pagrindinis yra struktūrinis. B altymai yra pagrindiniai ląstelės membranos komponentai ir ląstelės organelių matrica. Mūsų kūne visos arterijų, venų ir kapiliarų sienelės, sausgyslės ir kremzlės, nagai ir plaukai daugiausia susideda iš skirtingų b altymų.
Kita funkcija yra fermentinė. B altymai veikia kaip fermentai. Jie katalizuoja chemines reakcijas organizme. Jie yra atsakingi už maistinių medžiagų skaidymą virškinimo trakte. Augaluose fermentai fiksuoja anglies padėtį fotosintezės metu.
Kai kurių tipų b altymai organizme perneša įvairių medžiagų, pavyzdžiui, deguonies. Prie jų gali prisijungti ir organinės medžiagos. Taip veikia transportavimo funkcija. B altymai kraujagyslėmis perneša metalų jonus, riebalų rūgštis, hormonus ir, žinoma, anglies dvideginį bei hemoglobiną. Transportas taip pat vyksta tarpląsteliniame lygyje.
Už apsauginę funkciją atsakingi b altyminiai junginiai – imunoglobulinai. Tai kraujo antikūnai. Pavyzdžiui, trombinas ir fibrinogenas aktyviai dalyvauja krešėjimo procese. Taigi jie užkerta kelią didesniam kraujo netekimui.
B altymai taip pat yra atsakingi už susitraukimo funkcijos atlikimą. Dėl to, kad miozino ir aktino protofibrilės nuolat atlieka slystančius judesius vienas kito atžvilgiu, raumenų skaidulos susitraukia. Tačiau net ir vienaląsčiuose organizmuose panašiaiprocesus. Bakterinių žvynelių judėjimas taip pat tiesiogiai susijęs su mikrotubulių, kurie yra b altyminio pobūdžio, slydimu.
Oksiduojant organinėms medžiagoms išsiskiria daug energijos. Tačiau, kaip taisyklė, b altymai energijos poreikiams patenkinti vartojami labai retai. Taip atsitinka, kai visos atsargos išsenka. Tam geriausiai tinka lipidai ir angliavandeniai. Todėl b altymai gali atlikti energetinę funkciją, tačiau tik tam tikromis sąlygomis.
Lipidai
Į riebalus panašus junginys taip pat yra organinė medžiaga. Lipidai priklauso paprasčiausioms biologinėms molekulėms. Jie netirpsta vandenyje, bet suyra nepoliniuose tirpaluose, tokiuose kaip benzinas, eteris ir chloroformas. Jie yra visų gyvų ląstelių dalis. Chemiškai lipidai yra alkoholių ir karboksirūgščių esteriai. Garsiausi iš jų – riebalai. Gyvūnų ir augalų organizme šios medžiagos atlieka daug svarbių funkcijų. Daugelis lipidų naudojami medicinoje ir pramonėje.
Lipidų funkcijos
Šios organinės cheminės medžiagos kartu su b altymais ląstelėse sudaro biologines membranas. Tačiau pagrindinė jų funkcija yra energija. Oksiduojant riebalų molekules išsiskiria didžiulis energijos kiekis. Jis eina į ATP susidarymą ląstelėse. Lipidų pavidalu organizme gali susikaupti nemažai energijos atsargų. Kartais jų prireikia net daugiau nei būtina normaliam gyvenimui įgyvendinti. Su patologiniais „riebalinių“ląstelių metabolizmo pokyčiais jo tampa daugiau. NorsTeisybės dėlei reikia pažymėti, kad tokie pertekliniai rezervai tiesiog būtini žiemojantiems gyvūnams ir augalams. Daugelis žmonių mano, kad š altuoju metų laiku medžiai ir krūmai maitinasi dirvožemiu. Iš tikrųjų jie išnaudoja per vasarą pagamintų aliejų ir riebalų atsargas.
Žmogaus ir gyvūno organizme riebalai taip pat gali atlikti apsauginę funkciją. Jie nusėda poodiniame audinyje ir aplink organus, tokius kaip inkstai ir žarnos. Taigi jie puikiai apsaugo nuo mechaninių pažeidimų, ty nuo smūgių.
Be to, riebalai turi žemą šilumos laidumo lygį, kuris padeda išlaikyti šilumą. Tai labai svarbu, ypač esant š altam klimatui. Jūrų gyvūnams poodinis riebalų sluoksnis taip pat prisideda prie gero plūdrumo. Tačiau paukščiuose lipidai atlieka ir vandenį atstumiančias bei tepimo funkcijas. Vaškas padengia jų plunksnas ir daro jas elastingesnes. Kai kurių augalų rūšių lapai turi tą pačią dangą.
Angliavandeniai
Organinė formulė C (H2O)m rodo, ar junginys priklauso klasės angliavandenių. Šių molekulių pavadinimas nurodo, kad deguonies ir vandenilio jose yra tiek pat kiek vandens. Be šių cheminių elementų, junginiuose gali būti, pavyzdžiui, azoto.
Angliavandeniai ląstelėje yra pagrindinė organinių junginių grupė. Tai yra pirminiai fotosintezės proceso produktai. Jie taip pat yra pradiniai sintezės produktai kitų augalų augaluosetokios medžiagos kaip alkoholiai, organinės rūgštys ir aminorūgštys. Angliavandeniai taip pat yra gyvūnų ir grybų ląstelių dalis. Jie taip pat yra tarp pagrindinių bakterijų ir pirmuonių komponentų. Taigi gyvūnų ląstelėje jų yra nuo 1 iki 2%, o augalų ląstelėje jų skaičius gali siekti 90%.
Šiandien yra tik trys angliavandenių grupės:
- paprasti cukrūs (monosacharidai);
- oligosacharidai, susidedantys iš kelių nuosekliai sujungtų paprastųjų cukrų molekulių;
- polisacharidai, juose yra daugiau nei 10 monosacharidų ir jų darinių molekulių.
Angliavandenių funkcijos
Visos organinės medžiagos ląstelėje atlieka tam tikras funkcijas. Taigi, pavyzdžiui, gliukozė yra pagrindinis energijos š altinis. Jis suskaidomas visų gyvų organizmų ląstelėse. Tai atsitinka ląstelių kvėpavimo metu. Glikogenas ir krakmolas yra pagrindinis energijos š altinis, pirmasis – gyvūnams, o antrasis – augalams.
Angliavandeniai taip pat atlieka struktūrinę funkciją. Celiuliozė yra pagrindinė augalo ląstelės sienelės sudedamoji dalis. O nariuotakojų chitinas atlieka tą pačią funkciją. Jis taip pat randamas aukštesniųjų grybų ląstelėse. Jei kaip pavyzdį paimsime oligosacharidus, tai jie yra citoplazminės membranos dalis – glikolipidų ir glikoproteinų pavidalu. Be to, ląstelėse dažnai aptinkamas glikokaliksas. Pentozės dalyvauja nukleorūgščių sintezėje. Šiuo atveju dezoksiribozė įtraukta į DNR, o ribozė – į RNR. Be to, šie komponentai randami kofermentuose, pavyzdžiui, FAD,NADP ir NAD.
Angliavandeniai taip pat gali atlikti apsauginę funkciją organizme. Gyvūnams medžiaga heparinas aktyviai apsaugo nuo greito kraujo krešėjimo. Jis susidaro pažeidžiant audinius ir blokuoja kraujo krešulių susidarymą kraujagyslėse. Heparinas dideliais kiekiais randamas putliosiose ląstelėse granulėse.
Nukleinorūgštys
B altymai, angliavandeniai ir lipidai yra ne visos žinomos organinių medžiagų klasės. Chemija taip pat apima nukleino rūgštis. Tai yra fosforo turintys biopolimerai. Jie, būdami visų gyvų būtybių ląstelės branduolyje ir citoplazmoje, užtikrina genetinių duomenų perdavimą ir saugojimą. Šios medžiagos buvo atrastos biochemiko F. Miescherio, tyrinėjusio lašišų spermatozoidus, dėka. Tai buvo „atsitiktinis“atradimas. Kiek vėliau RNR ir DNR taip pat buvo aptiktos visuose augalų ir gyvūnų organizmuose. Nukleino rūgštys taip pat buvo išskirtos grybų ir bakterijų bei virusų ląstelėse.
Iš viso gamtoje randamos dviejų tipų nukleino rūgštys – ribonukleino (RNR) ir dezoksiribonukleino (DNR). Skirtumas aiškus iš pavadinimo. DNR yra dezoksiribozės, penkių anglies cukrų. O ribozė randama RNR molekulėje.
Nukleino rūgštys tiriamos organinės chemijos būdu. Tyrimų temas taip pat diktuoja medicina. DNR koduose paslėpta daug genetinių ligų, kurias mokslininkai dar turi atrasti.
