Organiese materiaal is 'n chemiese verbinding wat koolstof bevat. Die enigste uitsonderings is koolsuur, karbiede, karbonate, sianiede en koolstofoksiede.
Geskiedenis
Die term "organiese stowwe" self het in die alledaagse lewe van wetenskaplikes verskyn op die stadium van vroeë ontwikkeling van chemie. In daardie tyd het vitalistiese wêreldbeskouings oorheers. Dit was 'n voortsetting van die tradisies van Aristoteles en Plinius. Gedurende hierdie tydperk was kenners besig om die wêreld in lewende en nie-lewende te verdeel. Terselfdertyd is alle stowwe, sonder uitsondering, duidelik verdeel in minerale en organiese. Daar is geglo dat vir die sintese van verbindings van "lewende" stowwe 'n spesiale "sterkte" nodig was. Dit is inherent aan alle lewende wesens, en organiese elemente kan nie daarsonder gevorm word nie.
Hierdie stelling, belaglik vir die moderne wetenskap, het baie lank oorheers, totdat Friedrich Wöhler dit in 1828 eksperimenteel weerlê het. Hy kon organiese ureum van anorganiese ammoniumsianaat verkry. Dit het chemie vorentoe gestoot. Die verdeling van stowwe in organies en anorganies het egter in die hede behoue gebly. Dit lê ten grondslag van die klassifikasie. Byna 27 miljoen organiese verbindings is bekend.
Hoekom is daar so baie organiese verbindings?
Organiese materiaal is, met 'n paar uitsonderings, 'n koolstofverbinding. Trouens, dit is 'n baie eienaardige element. Koolstof is in staat om kettings van sy atome te vorm. Dit is baie belangrik dat die verbinding tussen hulle stabiel is.
Boonop vertoon koolstof in organiese stowwe valensie - IV. Dit volg hieruit dat hierdie element in staat is om bindings met ander stowwe te vorm, nie net enkel nie, maar ook dubbel en drievoudig. Soos hul veelheid toeneem, sal die ketting van atome korter word. Terselfdertyd neem die stabiliteit van die verbinding net toe.
Koolstof het ook die vermoë om plat, lineêre en driedimensionele strukture te vorm. Daarom is daar soveel verskillende organiese stowwe in die natuur.
Komposisie
Soos hierbo genoem, is organiese materiaal koolstofverbindings. En dit is baie belangrik. Organiese verbindings ontstaan wanneer dit met byna enige element van die periodieke tabel geassosieer word. In die natuur sluit hul samestelling (bykomend tot koolstof) meestal suurstof, waterstof, swael, stikstof en fosfor in. Die oorblywende elemente is baie skaarser.
Properties
So, organiese materiaal is 'n koolstofverbinding. Daar is egter verskeie belangrike kriteria waaraan dit moet voldoen. Alle stowwe van organiese oorsprong het gemeenskaplike eienskappe:
1. Bestaan tussen atomeverskillende tipologie van bindings lei onvermydelik tot die verskyning van isomere. Eerstens word hulle gevorm deur die kombinasie van koolstofmolekules. Isomere is verskillende stowwe wat dieselfde molekulêre gewig en samestelling het, maar verskillende chemiese en fisiese eienskappe het. Hierdie verskynsel word isomerie genoem.
2. 'n Ander maatstaf is die verskynsel van homologie. Dit is reekse organiese verbindings, waarin die formule van naburige stowwe met een groep CH2 van die voriges verskil. Hierdie belangrike eienskap word in materiaalwetenskap toegepas.
Wat is die klasse van organiese stowwe?
Daar is verskeie klasse organiese verbindings. Hulle is aan almal bekend. Dit is proteïene, lipiede en koolhidrate. Hierdie groepe kan biologiese polimere genoem word. Hulle is betrokke by metabolisme op sellulêre vlak in enige organisme. Ook ingesluit in hierdie groep is nukleïensure. Ons kan dus sê dat organiese materiaal is wat ons elke dag eet, waarvan ons gemaak is.
Proteïene
Proteïene bestaan uit strukturele komponente – aminosure. Dit is hul monomere. Proteïene word ook proteïene genoem. Ongeveer 200 tipes aminosure is bekend. Almal van hulle word in lewende organismes aangetref. Maar slegs twintig van hulle is komponente van proteïene. Hulle word basiese genoem. Maar in die literatuur kan jy ook minder gewilde terme vind - proteïenogeniese en proteïenvormende aminosure. Die formule van hierdie klas organiese materiaal bevat amien (-NH2) en karboksiel (-COOH) komponente. Hulle is deur dieselfde koolstofbindings aan mekaar verbind.
Proteïenfunksies
Proteïene in die liggaam van plante en diere verrig baie belangrike funksies. Maar die belangrikste een is struktureel. Proteïene is die hoofkomponente van die selmembraan en die matriks van organelle in selle. In ons liggaam bestaan al die wande van arteries, are en kapillêre, senings en kraakbeen, naels en hare hoofsaaklik uit verskillende proteïene.
Die volgende funksie is ensiematies. Proteïene dien as ensieme. Hulle kataliseer chemiese reaksies in die liggaam. Hulle is verantwoordelik vir die afbreek van voedingstowwe in die spysverteringskanaal. In plante bind ensieme die posisie van koolstof tydens fotosintese.
Sommige soorte proteïene dra verskeie stowwe in die liggaam, soos suurstof. Organiese materiaal kan ook by hulle aansluit. Dit is hoe die vervoerfunksie werk. Proteïene dra metaalione, vetsure, hormone en natuurlik koolstofdioksied en hemoglobien deur die bloedvate. Vervoer vind ook op intersellulêre vlak plaas.
Proteïenverbindings - immunoglobuliene - is verantwoordelik vir die beskermende funksie. Dit is bloed teenliggaampies. Byvoorbeeld, trombien en fibrinogeen is aktief betrokke by die proses van stolling. Dus voorkom hulle meer bloedverlies.
Proteïene is ook verantwoordelik vir die uitvoering van die kontraktiele funksie. As gevolg van die feit dat miosien- en aktienprotofibrille voortdurend glybewegings relatief tot mekaar uitvoer, trek spiervesels saam. Maar selfs in eensellige organismes, soortgelykprosesse. Die beweging van bakteriële flagella hou ook direk verband met die gly van mikrotubuli, wat van 'n proteïenaard is.
Oksidasie van organiese materiaal stel groot hoeveelhede energie vry. Maar as 'n reël word proteïene baie selde verbruik vir energiebehoeftes. Dit gebeur wanneer alle voorraad uitgeput is. Lipiede en koolhidrate is die beste hiervoor geskik. Daarom kan proteïene 'n energiefunksie verrig, maar slegs onder sekere toestande.
Lipiede
'n Vetagtige verbinding is ook 'n organiese stof. Lipiede behoort tot die eenvoudigste biologiese molekules. Hulle is onoplosbaar in water, maar ontbind in nie-polêre oplossings soos petrol, eter en chloroform. Hulle is deel van alle lewende selle. Chemies is lipiede esters van alkohole en karboksielsure. Die bekendste van hulle is vette. In die liggaam van diere en plante verrig hierdie stowwe baie belangrike funksies. Baie lipiede word in medisyne en industrie gebruik.
Funksies van lipiede
Hierdie organiese chemikalieë vorm saam met proteïene in selle biologiese membrane. Maar hul hooffunksie is energie. Wanneer vetmolekules geoksideer word, word 'n groot hoeveelheid energie vrygestel. Dit gaan na die vorming van ATP in die selle. In die vorm van lipiede kan 'n aansienlike hoeveelheid energiereserwes in die liggaam ophoop. Soms is hulle selfs meer as wat nodig is vir die implementering van die normale lewe. Met patologiese veranderinge in die metabolisme van "vet" selle, word dit meer. Alhoewelin billikheid moet daarop gelet word dat sulke buitensporige reserwes bloot nodig is om diere en plante te hiberneer. Baie mense glo dat bome en struike in die koue tydperk op grond voed. In werklikheid gebruik hulle die reserwes van olies en vette wat hulle oor die somer gemaak het.
In die menslike en dierlike liggaam kan vette ook 'n beskermende funksie verrig. Hulle word in die onderhuidse weefsel en rondom organe soos die niere en ingewande neergelê. Hulle dien dus as 'n goeie beskerming teen meganiese skade, dit wil sê skok.
Boonop het vette 'n lae vlak van termiese geleidingsvermoë, wat help om warm te bly. Dit is baie belangrik, veral in koue klimate. By seediere dra die onderhuidse vetlaag ook by tot goeie dryfvermoë. Maar by voëls verrig lipiede ook waterafstotende en smeerfunksies. Die was bedek hul vere en maak hulle meer elasties. Sommige plantspesies het dieselfde laag op die blare.
Koolhidrate
Organiese formule C (H2O)m dui aan of die verbinding tot die klas koolhidrate. Die naam van hierdie molekules verwys na die feit dat hulle suurstof en waterstof in dieselfde hoeveelheid as water bevat. Benewens hierdie chemiese elemente kan verbindings byvoorbeeld stikstof bevat.
Koolhidrate in die sel is die hoofgroep van organiese verbindings. Dit is die primêre produkte van die fotosinteseproses. Hulle is ook die aanvanklike produkte van sintese in plante van anderstowwe soos alkohole, organiese sure en aminosure. Koolhidrate is ook deel van die selle van diere en swamme. Hulle word ook onder die hoofkomponente van bakterieë en protosoë aangetref. Dus, in 'n diersel is hulle van 1 tot 2%, en in 'n plantsel kan hul getal 90% bereik.
Vandag is daar net drie groepe koolhidrate:
- eenvoudige suikers (monosakkariede);
- oligosakkariede, bestaande uit verskeie molekules van opeenvolgende gekoppelde eenvoudige suikers;
- polisakkariede, hulle bevat meer as 10 molekules monosakkariede en hul afgeleides.
Koolhidraatfunksies
Alle organiese stowwe in die sel verrig sekere funksies. So, byvoorbeeld, is glukose die belangrikste energiebron. Dit word in die selle van alle lewende organismes afgebreek. Dit gebeur tydens sellulêre respirasie. Glikogeen en stysel is die hoofbron van energie, met eersgenoemde in diere en laasgenoemde in plante.
Koolhidrate verrig ook 'n strukturele funksie. Sellulose is die hoofkomponent van die plantselwand. En by geleedpotiges verrig chitien dieselfde funksie. Dit word ook in die selle van hoër swamme aangetref. As ons oligosakkariede as 'n voorbeeld neem, dan is hulle deel van die sitoplasmiese membraan - in die vorm van glikolipiede en glikoproteïene. Ook, glycocalyx word dikwels in selle opgespoor. Pentoses is betrokke by die sintese van nukleïensure. In hierdie geval is deoksiribose by die DNA ingesluit, en ribose is by die RNA ingesluit. Hierdie komponente word ook in koënsieme aangetref, byvoorbeeld in FAD,NADP en NAD.
Koolhidrate is ook in staat om 'n beskermende funksie in die liggaam te verrig. By diere voorkom die stof heparien vinnige bloedstolling aktief. Dit word gevorm tydens weefselskade en blokkeer die vorming van bloedklonte in die vate. Heparien word in groot hoeveelhede in mastselle in korrels gevind.
nukleïensure
Proteïene, koolhidrate en lipiede is nie almal bekende klasse organiese stowwe nie. Chemie sluit ook nukleïensure in. Dit is fosforbevattende biopolimere. Hulle, wat in die selkern en sitoplasma van alle lewende wesens is, verseker die oordrag en berging van genetiese data. Hierdie stowwe is ontdek danksy die biochemikus F. Miescher, wat salmspermatozoa bestudeer het. Dit was 'n "toevallige" ontdekking. 'n Bietjie later is RNS en DNS ook in alle plant- en dierorganismes gevind. Nukleïensure is ook geïsoleer in die selle van swamme en bakterieë, sowel as virusse.
In totaal word twee tipes nukleïensure in die natuur aangetref – ribonukleïen (RNA) en deoksiribonukleïen (DNS). Die verskil is duidelik uit die titel. DNA bevat deoksiribose, 'n vyfkoolstofsuiker. En ribose word in die RNA-molekule gevind.
Nukleinsure word deur organiese chemie bestudeer. Onderwerpe vir navorsing word ook deur medisyne bepaal. Daar is baie genetiese siektes versteek in die DNS-kodes wat wetenskaplikes nog moet ontdek.
