Organska tvar je kemijski spoj koji sadrži ugljik. Jedine iznimke su ugljična kiselina, karbidi, karbonati, cijanidi i ugljikovi oksidi.
Povijest
Sam izraz "organske tvari" pojavio se u svakodnevnom životu znanstvenika u fazi ranog razvoja kemije. U to vrijeme dominirali su vitalistički svjetonazori. Bio je to nastavak tradicije Aristotela i Plinija. Tijekom tog razdoblja, stručnjaci su bili zauzeti podjelom svijeta na žive i nežive. Istodobno, sve tvari, bez iznimke, 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 znanost, dominirala je jako dugo, sve dok je 1828. Friedrich Wöhler eksperimentalno nije opovrgnuo. Bio je u mogućnosti dobiti organsku ureu iz anorganskog amonijevog cijanata. To je gurnulo kemiju naprijed. No, podjela tvari na organske i anorganske sačuvana je i danas. Ona je u osnovi klasifikacije. Poznato je gotovo 27 milijuna organskih spojeva.
Zašto postoji toliko organskih spojeva?
Organska tvar je, uz nekoliko izuzetaka, spoj ugljika. Zapravo, ovo je vrlo znatiželjan element. Ugljik je u stanju formirati lance od svojih atoma. Vrlo je važno da veza među njima bude stabilna.
Osim toga, ugljik u organskim tvarima pokazuje valenciju - IV. Iz ovoga slijedi da je ovaj element u stanju tvoriti veze s drugim tvarima 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, ugljik ima sposobnost formiranja ravnih, linearnih i trodimenzionalnih struktura. Zato u prirodi postoji toliko različitih organskih tvari.
Sastav
Kao što je gore spomenuto, organska tvar su ugljični spojevi. A ovo je jako važno. Organski spojevi nastaju kada su povezani s gotovo bilo kojim elementom periodnog sustava. U prirodi najčešće njihov sastav (osim ugljika) uključuje kisik, vodik, sumpor, dušik i fosfor. Preostali elementi su puno rjeđi.
Svojstva
Dakle, organska tvar je spoj ugljika. Međutim, postoji nekoliko važnih kriterija koje mora zadovoljiti. Sve tvari organskog porijekla 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 masu i sastav, ali različita kemijska i fizikalna svojstva. Taj se fenomen naziva izomerizam.
2. Drugi kriterij je fenomen homologije. To su nizovi organskih spojeva u kojima se formula susjednih tvari razlikuje od prethodnih za jednu skupinu CH2. Ovo važno svojstvo primjenjuje se u znanosti o materijalima.
Koje su klase organskih tvari?
Postoji nekoliko klasa organskih spojeva. Svima su poznati. To su proteini, lipidi i ugljikohidrati. Ove skupine možemo nazvati biološkim polimerima. Oni sudjeluju u metabolizmu na staničnoj razini u bilo kojem organizmu. U ovu grupu spadaju i nukleinske kiseline. Dakle, možemo reći da je organska tvar ono što jedemo svaki dan, ono od čega smo napravljeni.
Proteini
Proteini se sastoje od strukturnih komponenti - aminokiselina. To su njihovi monomeri. Proteini se također 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 pojmove - proteinogene i aminokiseline koje tvore proteine. Formula ove klase organske tvari sadrži amin (-NH2) i karboksilne (-COOH) komponente. One su međusobno povezane istim ugljičnim vezama.
Proteinske funkcije
Proteini u tijelu biljaka i životinja obavljaju mnoge važne funkcije. Ali glavni je strukturni. Proteini su glavne komponente stanične membrane i matriksa organela u stanicama. U našem tijelu, sve stijenke 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 kataliziraju kemijske reakcije u tijelu. Oni su odgovorni za razgradnju hranjivih tvari u probavnom traktu. U biljkama enzimi fiksiraju položaj ugljika tijekom fotosinteze.
Neke vrste proteina nose različite tvari u tijelu, poput kisika. Organska tvar im se također može pridružiti. Ovako funkcionira transportna funkcija. Proteini kroz krvne žile prenose ione metala, masne kiseline, hormone i, naravno, ugljični dioksid i hemoglobin. Transport se također događa na međustaničnoj razini.
Proteinski spojevi - imunoglobulini - odgovorni su za zaštitnu funkciju. To su krvna antitijela. Na primjer, trombin i fibrinogen aktivno su uključeni u proces koagulacije. Tako sprječavaju veći gubitak krvi.
Proteini su također odgovorni za obavljanje kontraktilne funkcije. Zbog činjenice da protofibrile miozina i aktina neprestano izvode klizne pokrete jedna u odnosu na drugu, mišićna vlakna se skupljaju. Ali čak i kod jednostaničnih organizama, sličnoprocesa. Kretanje bakterijskih flagela također je izravno povezano s klizanjem mikrotubula, koji su proteinske prirode.
Oksidacija organske tvari oslobađa velike količine energije. Ali, u pravilu, proteini se vrlo rijetko konzumiraju za energetske potrebe. To se događa kada su sve zalihe iscrpljene. Lipidi i ugljikohidrati su najprikladniji za to. Dakle, proteini mogu obavljati energetsku funkciju, ali samo pod određenim uvjetima.
Lipidi
Spoj sličan masti je također organska tvar. Lipidi spadaju u najjednostavnije biološke molekule. Oni su netopivi u vodi, ali se raspadaju u nepolarnim otopinama kao što su benzin, eter i kloroform. Oni su dio svih živih stanica. Kemijski, lipidi su esteri alkohola i karboksilnih kiselina. Najpoznatije od njih su masti. U tijelu životinja i biljaka te tvari obavljaju mnoge važne funkcije. Mnogi lipidi se koriste u medicini i industriji.
Funkcije lipida
Ove organske kemikalije, zajedno s proteinima u stanicama, tvore biološke membrane. Ali njihova glavna funkcija je energija. Kada se molekule masti oksidiraju, oslobađa se ogromna količina energije. Ide na stvaranje ATP-a u stanicama. U obliku lipida u tijelu se može akumulirati značajna količina energetskih rezervi. Ponekad su čak i više nego potrebni za provedbu normalnog života. S patološkim promjenama u metabolizmu "masnih" stanica, postaje više. Iakopošteno rečeno, treba napomenuti da su takve prekomjerne rezerve jednostavno potrebne za hiberniranje životinja i biljaka. Mnogi ljudi vjeruju da se drveće i grmlje hrane tlom tijekom hladnog razdoblja. U stvarnosti, oni troše zalihe ulja i masti koje su napravili tijekom ljeta.
U ljudskom i životinjskom tijelu, masti također mogu obavljati zaštitnu funkciju. Talože se u potkožnom tkivu i oko organa kao što su bubrezi i crijeva. Stoga služe kao dobra zaštita od mehaničkih oštećenja, odnosno udara.
Osim toga, masti imaju nisku razinu toplinske vodljivosti, što pomaže u održavanju topline. To je vrlo važno, posebno u hladnim klimama. Kod morskih životinja dobroj plovnosti pridonosi i potkožni masni sloj. 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.
Ugljikohidrati
Organska formula C (H2O)m označava pripada li spoj klasa ugljikohidrata. Naziv ovih molekula odnosi se na činjenicu da sadrže kisik i vodik u istoj količini kao i voda. Osim ovih kemijskih elemenata, spojevi mogu sadržavati, na primjer, dušik.
Ugljikohidrati u stanici su glavna skupina organskih spojeva. To su primarni proizvodi procesa fotosinteze. Oni su također početni proizvodi sinteze u biljkama drugihtvari kao što su alkoholi, organske kiseline i aminokiseline. Ugljikohidrati su također dio stanica životinja i gljiva. Također se nalaze među glavnim komponentama bakterija i protozoa. Dakle, u životinjskoj stanici ih ima od 1 do 2%, au biljnoj njihov broj može doseći 90%.
Danas postoje samo tri grupe ugljikohidrata:
- jednostavni šećeri (monosaharidi);
- oligosaharidi, koji se sastoje od nekoliko molekula uzastopno povezanih jednostavnih šećera;
- polisaharidi, sadrže više od 10 molekula monosaharida i njihovih derivata.
Funkcije ugljikohidrata
Sve organske tvari u stanici obavljaju određene funkcije. Tako je, na primjer, glukoza glavni izvor energije. Razgrađuje se u stanicama svih živih organizama. To se događa tijekom staničnog disanja. Glikogen i škrob su glavni izvor energije, prvi u životinjama, a drugi u biljkama.
Ugljikohidrati također imaju strukturnu funkciju. Celuloza je glavna komponenta stanične stijenke biljaka. I kod člankonožaca hitin obavlja istu funkciju. Nalazi se i u stanicama viših gljiva. Ako za primjer uzmemo oligosaharide, onda su oni dio citoplazmatske membrane – u obliku glikolipida i glikoproteina. Također, glikokaliks se često otkriva u stanicama. Pentoze sudjeluju u sintezi nukleinskih kiselina. U ovom slučaju, deoksiriboza je uključena u DNK, a riboza je uključena u RNA. Također, ove komponente se nalaze u koenzimima, na primjer, u FAD-u,NADP i NAD.
Ugljikohidrati također mogu obavljati zaštitnu funkciju u tijelu. Kod životinja, tvar heparin aktivno sprječava brzo zgrušavanje krvi. Nastaje tijekom 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 tvari. Kemija također uključuje nukleinske kiseline. To su biopolimeri koji sadrže fosfor. Oni, budući da su u staničnoj jezgri i citoplazmi svih živih bića, osiguravaju prijenos i pohranu genetskih podataka. Te su tvari otkrivene zahvaljujući biokemičaru F. Miescheru, koji je proučavao spermatozoide lososa. Bilo je to "slučajno" otkriće. Nešto kasnije, RNA i DNK su također pronađeni u svim biljnim i životinjskim organizmima. Nukleinske kiseline također su izolirane u stanicama gljiva i bakterija, kao i virusa.
U prirodi se ukupno nalaze dvije vrste nukleinskih kiselina - ribonukleinska (RNA) i deoksiribonukleinska (DNA). Razlika je jasna iz naslova. DNK sadrži deoksiribozu, šećer s pet ugljika. A riboza se nalazi u RNA molekuli.
Nukleinske kiseline proučava organska kemija. Teme za istraživanje diktira i medicina. Postoje mnoge genetske bolesti skrivene u DNK kodovima koje znanstvenici tek trebaju otkriti.
