Organska snov je kemična spojina, ki vsebuje ogljik. Izjema so le ogljikova kislina, karbidi, karbonati, cianidi in ogljikovi oksidi.
Zgodovina
Izraz "organske snovi" se je pojavil v vsakdanjem življenju znanstvenikov na stopnji zgodnjega razvoja kemije. Takrat so prevladovali vitalistični svetovni nazori. To je bilo nadaljevanje izročil Aristotela in Plinija. V tem obdobju so se strokovnjaki ukvarjali z delitvijo sveta na žive in nežive. Hkrati so bile vse snovi brez izjeme jasno razdeljene na mineralne in organske. Veljalo je, da je za sintezo spojin "živih" snovi potrebna posebna "moč". Je neločljivo prisoten vsem živim bitjem in brez njega se organski elementi ne morejo oblikovati.
Ta izjava, smešna za sodobno znanost, je prevladovala zelo dolgo, dokler jo leta 1828 Friedrich Wöhler ni eksperimentalno ovrgel. Iz anorganskega amonijevega cianata mu je uspelo pridobiti organsko sečnino. To je kemijo potisnilo naprej. Vendar se je v sedanjosti ohranila delitev snovi na organske in anorganske. Je osnova klasifikacije. Znanih je skoraj 27 milijonov organskih spojin.
Zakaj je toliko organskih spojin?
Organska snov je z nekaj izjemami ogljikova spojina. Pravzaprav je to zelo radoveden element. Ogljik lahko tvori verige iz svojih atomov. Zelo pomembno je, da je povezava med njima stabilna.
Poleg tega ima ogljik v organskih snoveh valenco - IV. Iz tega sledi, da je ta element sposoben tvoriti vezi z drugimi snovmi ne le enojne, temveč tudi dvojne in trojne. Ko se njihova množica povečuje, se veriga atomov skrajša. Hkrati se stabilnost povezave samo poveča.
Prav tako ima ogljik sposobnost oblikovanja ravnih, linearnih in tridimenzionalnih struktur. Zato je v naravi toliko različnih organskih snovi.
Sestava
Kot je navedeno zgoraj, so organske snovi ogljikove spojine. In to je zelo pomembno. Organske spojine nastanejo, ko so povezane s skoraj katerim koli elementom periodnega sistema. V naravi najpogosteje njihova sestava (poleg ogljika) vključuje kisik, vodik, žveplo, dušik in fosfor. Preostali elementi so veliko redkejši.
Lastnosti
Torej, organska snov je ogljikova spojina. Vendar pa obstaja več pomembnih meril, ki jih mora izpolnjevati. Vse snovi organskega izvora imajo skupne lastnosti:
1. Obstaja med atomidrugačna tipologija vezi neizogibno vodi do pojava izomerov. Najprej nastanejo s kombinacijo molekul ogljika. Izomeri so različne snovi, ki imajo enako molekulsko maso in sestavo, vendar različne kemične in fizikalne lastnosti. Ta pojav se imenuje izomerija.
2. Drugo merilo je fenomen homologije. To so serije organskih spojin, v katerih se formula sosednjih snovi od prejšnjih razlikuje za eno skupino CH2. Ta pomembna lastnost se uporablja v znanosti o materialih.
Kateri so razredi organskih snovi?
Obstaja več razredov organskih spojin. Poznani so vsem. To so beljakovine, lipidi in ogljikovi hidrati. Te skupine lahko imenujemo biološki polimeri. Sodelujejo v presnovi na celični ravni v katerem koli organizmu. V to skupino spadajo tudi nukleinske kisline. Torej lahko rečemo, da je organska snov tisto, kar jemo vsak dan, iz česar smo narejeni.
Beljakovine
Beljakovine so sestavljene iz strukturnih komponent - aminokislin. To so njihovi monomeri. Beljakovine imenujemo tudi beljakovine. Znanih je okoli 200 vrst aminokislin. Vse jih najdemo v živih organizmih. Toda le dvajset jih je sestavin beljakovin. Imenujejo se osnovni. Toda v literaturi lahko najdete tudi manj priljubljene izraze - proteinogene in aminokisline, ki tvorijo beljakovine. Formula tega razreda organskih snovi vsebuje amin (-NH2) in karboksilne (-COOH) komponente. Med seboj so povezani z istimi ogljikovimi vezmi.
Proteinske funkcije
Beljakovine v telesu rastlin in živali opravljajo številne pomembne funkcije. Toda glavna je strukturna. Beljakovine so glavne sestavine celične membrane in matriksa organelov v celicah. V našem telesu so vse stene arterij, ven in kapilar, kite in hrustanca, nohti in lasje sestavljeni predvsem iz različnih beljakovin.
Naslednja funkcija je encimska. Beljakovine delujejo kot encimi. Katalizirajo kemične reakcije v telesu. Odgovorni so za razgradnjo hranil v prebavnem traktu. V rastlinah encimi določijo položaj ogljika med fotosintezo.
Nekatere vrste beljakovin nosijo različne snovi v telesu, kot je kisik. Lahko se jim pridruži tudi organska snov. Tako deluje transportna funkcija. Beljakovine prenašajo po žilah kovinske ione, maščobne kisline, hormone in seveda ogljikov dioksid in hemoglobin. Transport poteka tudi na medcelični ravni.
Proteinske spojine - imunoglobulini - so odgovorne za zaščitno funkcijo. To so krvna protitelesa. Na primer, trombin in fibrinogen sta aktivno vključena v proces koagulacije. Tako preprečijo večjo izgubo krvi.
Proteini so odgovorni tudi za izvajanje kontraktilne funkcije. Zaradi dejstva, da protofibrili miozina in aktina nenehno izvajajo drsna gibanja drug glede na drugega, se mišična vlakna skrčijo. A tudi pri enoceličnih organizmih podobnoprocesov. Premikanje bakterijskih flagel je neposredno povezano tudi z drsenjem mikrotubulov, ki so beljakovinske narave.
Oksidacija organske snovi sprošča velike količine energije. Toda beljakovine se praviloma zelo redko porabijo za potrebe po energiji. To se zgodi, ko so vse zaloge izčrpane. Za to so najbolj primerni lipidi in ogljikovi hidrati. Zato lahko beljakovine opravljajo energetsko funkcijo, vendar le pod določenimi pogoji.
Lipidi
Masti podobna spojina je tudi organska snov. Lipidi spadajo med najpreprostejše biološke molekule. So netopni v vodi, vendar se razgradijo v nepolarnih raztopinah, kot so bencin, eter in kloroform. So del vseh živih celic. Kemično so lipidi estri alkoholov in karboksilnih kislin. Najbolj znane med njimi so maščobe. V telesu živali in rastlin te snovi opravljajo številne pomembne funkcije. Veliko lipidov se uporablja v medicini in industriji.
Funkcije lipidov
Te organske kemikalije skupaj z beljakovinami v celicah tvorijo biološke membrane. Toda njihova glavna funkcija je energija. Ko se maščobne molekule oksidirajo, se sprosti ogromna količina energije. Gre za tvorbo ATP v celicah. V obliki lipidov se lahko v telesu nabere znatna količina energijskih zalog. Včasih so celo več kot nujni za izvajanje normalnega življenja. S patološkimi spremembami v presnovi "maščobnih" celic postane več. Čepravpo pravici povedano je treba opozoriti, da so takšne pretirane rezerve preprosto potrebne za prezimovanje živali in rastlin. Mnogi ljudje verjamejo, da se drevesa in grmovnice v hladnem obdobju hranijo s tlemi. V resnici porabijo zaloge olj in maščob, ki so jih naredili čez poletje.
V človeškem in živalskem telesu lahko maščobe opravljajo tudi zaščitno funkcijo. Odlagajo se v podkožju in okoli organov, kot so ledvice in črevesje. Tako služijo kot dobra zaščita pred mehanskimi poškodbami, torej udarci.
Poleg tega imajo maščobe nizko stopnjo toplotne prevodnosti, kar pomaga ohranjati toploto. To je zelo pomembno, zlasti v hladnem podnebju. Pri morskih živalih k dobri plovnosti prispeva tudi podkožna maščobna plast. Toda pri pticah lipidi opravljajo tudi vodoodbojne in mazalne funkcije. Vosek prevleče njihovo perje in jih naredi bolj elastične. Nekatere rastlinske vrste imajo enak premaz na listih.
ogljikovi hidrati
Organska formula C (H2O)m označuje, ali spojina pripada razred ogljikovih hidratov. Ime teh molekul se nanaša na dejstvo, da vsebujejo kisik in vodik v enaki količini kot voda. Poleg teh kemičnih elementov lahko spojine vsebujejo na primer dušik.
Ogljikovi hidrati v celici so glavna skupina organskih spojin. To so primarni produkti procesa fotosinteze. So tudi začetni produkti sinteze v rastlinah drugihsnovi, kot so alkoholi, organske kisline in aminokisline. Ogljikovi hidrati so tudi del celic živali in gliv. Najdemo jih tudi med glavnimi sestavinami bakterij in protozojev. Torej, v živalski celici jih je od 1 do 2%, v rastlinski celici pa lahko njihovo število doseže 90%.
Danes obstajajo samo tri skupine ogljikovih hidratov:
- enostavni sladkorji (monosaharidi);
- oligosaharidi, sestavljeni iz več molekul zaporedno povezanih enostavnih sladkorjev;
- polisaharidi, vsebujejo več kot 10 molekul monosaharidov in njihovih derivatov.
funkcije ogljikovih hidratov
Vse organske snovi v celici opravljajo določene funkcije. Tako je na primer glukoza glavni vir energije. Razgrajuje se v celicah vseh živih organizmov. To se zgodi med celičnim dihanjem. Glikogen in škrob sta glavni vir energije, prvi v živalih, drugi pa v rastlinah.
Ogljikovi hidrati opravljajo tudi strukturno funkcijo. Celuloza je glavna sestavina rastlinske celične stene. In pri členonožcih hitin opravlja enako funkcijo. Najdemo ga tudi v celicah višjih gliv. Če za primer vzamemo oligosaharide, potem so del citoplazemske membrane – v obliki glikolipidov in glikoproteinov. Tudi glikokaliks se pogosto odkrije v celicah. Pentoze sodelujejo pri sintezi nukleinskih kislin. V tem primeru je deoksiriboza vključena v DNK, riboza pa v RNA. Te sestavine najdemo tudi v koencimih, na primer v FAD,NADP in NAD.
Ogljikovi hidrati so tudi sposobni opravljati zaščitno funkcijo v telesu. Pri živalih snov heparin aktivno preprečuje hitro strjevanje krvi. Nastane med poškodbami tkiva in blokira nastanek krvnih strdkov v žilah. Heparin se nahaja v velikih količinah v mastocitih v granulah.
Nukleinske kisline
Beljakovine, ogljikovi hidrati in lipidi niso vsi znani razredi organskih snovi. Kemija vključuje tudi nukleinske kisline. To so biopolimeri, ki vsebujejo fosfor. Ker so v celičnem jedru in citoplazmi vseh živih bitij, zagotavljajo prenos in shranjevanje genetskih podatkov. Te snovi so odkrili po zaslugi biokemika F. Miescherja, ki je preučeval lososove sperme. Šlo je za "naključno" odkritje. Malo kasneje so RNA in DNK našli tudi v vseh rastlinskih in živalskih organizmih. Nukleinske kisline so bile izolirane tudi v celicah gliv in bakterij, pa tudi virusov.
Skupaj najdemo v naravi dve vrsti nukleinskih kislin - ribonukleinsko (RNA) in deoksiribonukleinsko (DNK). Razlika je jasna že iz naslova. DNK vsebuje deoksiribozo, sladkor s petimi ogljiki. In ribozo najdemo v molekuli RNA.
Nukleinske kisline preučuje organska kemija. Teme za raziskovanje narekuje tudi medicina. V kodah DNK se skrivajo številne genetske bolezni, ki jih znanstveniki še niso odkrili.
