Органикалық зат – құрамында көміртегі бар химиялық қосылыс. Жалғыз ерекшеліктер - көмір қышқылы, карбидтер, карбонаттар, цианидтер және көміртегі оксидтері.
Тарих
«Органикалық заттар» терминінің өзі ғалымдардың күнделікті өмірінде химияның алғашқы даму кезеңінде пайда болды. Ол кезде виталистік дүниетанымдар басым болды. Бұл Аристотель мен Плиний дәстүрлерінің жалғасы болды. Бұл кезеңде сарапшылар әлемді жанды және жансыз деп бөлумен айналысты. Сонымен қатар, барлық заттар, ерекшеліксіз, минералды және органикалық болып нақты бөлінді. «Тірі» заттардың қосылыстарының синтезі үшін ерекше «күш» қажет деп есептелді. Ол барлық тіршілік иелеріне тән және онсыз органикалық элементтер қалыптаса алмайды.
Қазіргі ғылым үшін күлкілі бұл мәлімдеме 1828 жылы Фридрих Вёлер оны эксперименттік түрде жоққа шығарғанға дейін өте ұзақ уақыт бойы үстемдік етті. Ол бейорганикалық аммоний цианатынан органикалық несепнәр ала алды. Бұл химияны алға жылжытты. Дегенмен, заттардың органикалық және бейорганикалық болып бөлінуі қазіргі уақытта сақталған. Ол классификацияның негізінде жатыр. 27 миллионға жуық органикалық қосылыстар белгілі.
Органикалық қосылыстар неге сонша көп?
Органикалық заттар, кейбір ерекшеліктерді қоспағанда, көміртегі қосылысы. Шын мәнінде, бұл өте қызықты элемент. Көміртек атомдарынан тізбектер құра алады. Олардың арасындағы байланыс тұрақты болуы өте маңызды.
Сонымен қатар органикалық заттардағы көміртегі валенттілігін көрсетеді - IV. Бұдан шығатыны, бұл элемент басқа заттармен тек бір ғана емес, сонымен қатар қос және үштік байланыстар түзе алады. Олардың көптігі артқан сайын атомдар тізбегі қысқарады. Бұл ретте қосылым тұрақтылығы тек артады.
Сонымен қатар көміртектің жазық, сызықтық және үш өлшемді құрылымдарды құру мүмкіндігі бар. Сондықтан табиғатта әртүрлі органикалық заттар өте көп.
Композиция
Жоғарыда айтылғандай, органикалық заттар көміртекті қосылыстар болып табылады. Және бұл өте маңызды. Органикалық қосылыстар периодтық жүйенің кез келген дерлік элементімен байланысқан кезде пайда болады. Табиғатта көбінесе олардың құрамына (көміртектен басқа) оттегі, сутегі, күкірт, азот және фосфор кіреді. Қалған элементтер әлдеқайда сирек.
Сипаттар
Демек, органикалық заттар көміртекті қосылыс болып табылады. Дегенмен, ол қанағаттандырылуы керек бірнеше маңызды критерийлер бар. Барлық органикалық заттардың ортақ қасиеттері бар:
1. Атомдар арасында барбайланыстардың әртүрлі типологиясы сөзсіз изомерлердің пайда болуына әкеледі. Ең алдымен, олар көміртегі молекулаларының қосылуынан түзіледі. Изомерлер - молекулалық массасы мен құрамы бірдей, бірақ химиялық және физикалық қасиеттері әртүрлі әртүрлі заттар. Бұл құбылыс изомерия деп аталады.
2. Тағы бір критерий – гомология құбылысы. Бұл көршілес заттардың формуласы алдыңғыларынан бір CH2 тобымен ерекшеленетін органикалық қосылыстар қатары. Бұл маңызды қасиет материалтануда қолданылады.
Органикалық заттардың қандай кластары бар?
Органикалық қосылыстардың бірнеше кластары бар. Олар бәріне белгілі. Бұл ақуыздар, липидтер және көмірсулар. Бұл топтарды биологиялық полимерлер деп атауға болады. Олар кез келген организмде жасушалық деңгейде зат алмасуға қатысады. Бұл топқа нуклеин қышқылдары да кіреді. Демек, органикалық заттарды күнделікті жейтініміз, неден жасалғанымыз деп айта аламыз.
Белоктар
Белоктар құрылымдық компоненттерден – аминқышқылдарынан тұрады. Бұл олардың мономерлері. Белоктарды белоктар деп те атайды. Аминқышқылдарының 200-ге жуық түрі белгілі. Олардың барлығы тірі организмдерде кездеседі. Бірақ олардың жиырмасы ғана белоктардың құрамдас бөлігі болып табылады. Олар негізгі деп аталады. Бірақ әдебиетте сіз аз танымал терминдерді де таба аласыз - протеиногендік және ақуыз түзетін аминқышқылдары. Органикалық заттардың осы класының формуласында амин (-NH2) және карбоксил (-COOH) компоненттері бар. Олар бір-бірімен бірдей көміртек байланыстары арқылы байланысқан.
Белок функциялары
Өсімдіктер мен жануарлар ағзасындағы ақуыздар көптеген маңызды қызметтер атқарады. Бірақ ең бастысы - құрылымдық. Белоктар жасуша мембранасының негізгі құрамдас бөлігі және жасушалардағы органеллалардың матрицасы болып табылады. Біздің денемізде артериялардың, тамырлардың және капиллярлардың, сіңірлер мен шеміршектердің, тырнақтардың және шаштың барлық қабырғалары негізінен әртүрлі ақуыздардан тұрады.
Келесі функция ферментативті. Белоктар фермент ретінде әрекет етеді. Олар организмдегі химиялық реакцияларды катализдейді. Олар ас қорыту жолындағы қоректік заттардың ыдырауына жауапты. Өсімдіктердегі ферменттер фотосинтез кезінде көміртегі орнын бекітеді.
Белоктардың кейбір түрлері денеде оттегі сияқты әртүрлі заттарды тасымалдайды. Оларға органикалық заттар да қосыла алады. Тасымалдау функциясы осылай жұмыс істейді. Ақуыздар металл иондарын, май қышқылдарын, гормондарды және, әрине, көмірқышқыл газын және гемоглобинді қан тамырлары арқылы тасымалдайды. Тасымалдау жасушааралық деңгейде де жүреді.
Белок қосылыстары - иммуноглобулиндер - қорғаныс функциясына жауап береді. Бұл қандағы антиденелер. Мысалы, коагуляция процесіне тромбин мен фибриноген белсенді қатысады. Осылайша олар көбірек қан жоғалтуға жол бермейді.
Белоктар жиырылу функциясын орындауға да жауапты. Миозин мен актин протофибрилдері бір-біріне қатысты жылжымалы қозғалыстарды үнемі орындайтындықтан, бұлшықет талшықтары жиырылады. Бірақ тіпті бір жасушалы организмдерде де ұқсаспроцестер. Бактерия жгутикасының қозғалысы ақуыздық сипаттағы микротүтікшелердің жылжуына да тікелей байланысты.
Органикалық заттардың тотығуы энергияның көп мөлшерін бөледі. Бірақ, әдетте, ақуыздар энергия қажеттіліктері үшін өте сирек тұтынылады. Бұл барлық қорлар таусылғанда орын алады. Бұл үшін липидтер мен көмірсулар ең қолайлы. Демек, белоктар энергетикалық функцияны орындай алады, бірақ белгілі бір жағдайларда ғана.
Липидтер
Майға ұқсас қосылыс та органикалық зат болып табылады. Липидтер қарапайым биологиялық молекулаларға жатады. Олар суда ерімейді, бірақ бензин, эфир және хлороформ сияқты полярлы емес ерітінділерде ыдырайды. Олар барлық тірі жасушалардың бөлігі болып табылады. Химиялық жағынан липидтер спирттер мен карбон қышқылдарының күрделі эфирлері болып табылады. Олардың ең танымалы - майлар. Жануарлар мен өсімдіктердің денесінде бұл заттар көптеген маңызды функцияларды орындайды. Көптеген липидтер медицина мен өнеркәсіпте қолданылады.
Липидтердің функциялары
Бұл органикалық химиялық заттар жасушалардағы ақуыздармен бірге биологиялық мембраналарды құрайды. Бірақ олардың негізгі қызметі – энергия. Майдың молекулалары тотыққанда көп мөлшерде энергия бөлінеді. Ол жасушаларда АТФ түзілуіне барады. Липидтер түрінде денеде энергия қорының айтарлықтай мөлшері жиналуы мүмкін. Кейде олар қалыпты өмірді жүзеге асыру үшін қажет болғаннан да көп. «Май» жасушаларының метаболизміндегі патологиялық өзгерістермен ол көбірек болады. Дегенменәділеттілік үшін мұндай шамадан тыс қорлар жануарлар мен өсімдіктердің қысқы ұйқыға кетуі үшін қажет екенін атап өткен жөн. Көптеген адамдар ағаштар мен бұталар суық кезеңде топырақпен қоректенеді деп санайды. Шындығында, олар жазда дайындаған майлар мен майлардың қорын пайдаланып жатыр.
Адам және жануарлар ағзасында майлар қорғаныс қызметін де атқара алады. Олар тері астындағы тіндерде және бүйрек пен ішек сияқты органдардың айналасында жиналады. Осылайша, олар механикалық зақымданудан, яғни соққыдан жақсы қорғаныс қызметін атқарады.
Сонымен қатар, майлардың жылу өткізгіштігі төмен, бұл жылуды сақтауға көмектеседі. Бұл өте маңызды, әсіресе суық климатта. Теңіз жануарларында тері астындағы май қабаты да жақсы жүзгіштікке ықпал етеді. Бірақ құстарда липидтер су өткізбейтін және майлау функцияларын да орындайды. Балауыз олардың қауырсындарын жабады және оларды серпімді етеді. Кейбір өсімдік түрлерінің жапырақтарында бірдей жабын бар.
Көмірсулар
Органикалық формула C (H2O)m қосылыстың келесіге жататынын көрсетеді. көмірсулар класы. Бұл молекулалардың атауы олардың құрамында сумен бірдей мөлшерде оттегі мен сутегі бар екенін білдіреді. Осы химиялық элементтерден басқа қосылыстарда, мысалы, азот болуы мүмкін.
Жасушадағы көмірсулар органикалық қосылыстардың негізгі тобы болып табылады. Бұл фотосинтез процесінің негізгі өнімдері. Олар сондай-ақ басқа өсімдіктердің синтезінің бастапқы өнімдері болып табыладыспирттер, органикалық қышқылдар және аминқышқылдары сияқты заттар. Көмірсулар жануарлар мен саңырауқұлақтардың жасушаларының құрамына кіреді. Олар сондай-ақ бактериялар мен қарапайымдылардың негізгі компоненттерінің арасында кездеседі. Сонымен, жануарлар жасушасында олар 1-ден 2%-ға дейін, ал өсімдік жасушасында олардың саны 90%-ға жетуі мүмкін.
Бүгінде көмірсулардың тек үш тобы бар:
- қарапайым қанттар (моносахаридтер);
- олигосахаридтер, бірінен соң бірі біріккен қарапайым қанттардың бірнеше молекулаларынан тұрады;
- полисахаридтер, олардың құрамында моносахаридтердің 10-нан астам молекуласы және олардың туындылары бар.
Көмірсулар функциялары
Жасушадағы барлық органикалық заттар белгілі бір қызмет атқарады. Мәселен, глюкоза негізгі энергия көзі болып табылады. Ол барлық тірі ағзалардың жасушаларында ыдырайды. Бұл жасушалық тыныс алу кезінде болады. Гликоген мен крахмал негізгі энергия көзі болып табылады, біріншісі жануарларда, екіншісі өсімдіктерде.
Көмірсулар да құрылымдық қызмет атқарады. Целлюлоза өсімдік жасушасының қабырғасының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Ал буынаяқтыларда хитин бірдей қызмет атқарады. Ол жоғары сатыдағы саңырауқұлақтардың жасушаларында да кездеседі. Мысал ретінде олигосахаридтерді алатын болсақ, онда олар цитоплазмалық мембрананың бір бөлігі – гликолипидтер мен гликопротеидтер түрінде болады. Сондай-ақ, гликокаликс жасушаларда жиі анықталады. Пентозалар нуклеин қышқылдарының синтезіне қатысады. Бұл жағдайда дезоксирибоза ДНҚ-ға, ал рибоза РНҚ-ға кіреді. Сондай-ақ, бұл компоненттер коферменттерде, мысалы, FAD-да,NADP және NAD.
Көмірсулар ағзада қорғаныс қызметін де атқара алады. Жануарларда гепарин заты қанның тез ұюына белсенді түрде жол бермейді. Ол тіндердің зақымдануы кезінде қалыптасады және тамырларда қан ұйығыштарының пайда болуын блоктайды. Гепарин түйіршіктердегі мастикалық жасушаларда көп мөлшерде кездеседі.
Нуклеин қышқылдары
Белоктар, көмірсулар және липидтер органикалық заттардың барлық белгілі кластары емес. Химияға нуклеин қышқылдары да кіреді. Бұл құрамында фосфоры бар биополимерлер. Олар барлық тірі ағзалардың жасуша ядросы мен цитоплазмасында бола отырып, генетикалық мәліметтердің берілуін және сақталуын қамтамасыз етеді. Бұл заттар лосось сперматозоидтарын зерттеген биохимик Ф. Мишердің арқасында ашылды. Бұл «кездейсоқ» жаңалық болды. Біраз уақыттан кейін РНҚ мен ДНҚ барлық өсімдік және жануарлар организмдерінде де табылды. Нуклеин қышқылдары саңырауқұлақтар мен бактериялардың, сондай-ақ вирустардың жасушаларында да оқшауланған.
Жалпы табиғатта нуклеин қышқылдарының екі түрі кездеседі – рибонуклеиндік (РНҚ) және дезоксирибонуклеиндік (ДНҚ). Айырмашылық тақырыптан анық көрінеді. ДНҚ құрамында бес көміртекті қант бар дезоксирибоза бар. Ал рибоза РНҚ молекуласында кездеседі.
Нуклеин қышқылдарын органикалық химия зерттейді. Зерттеуге арналған тақырыптарды медицина да белгілейді. ДНҚ кодтарында ғалымдар әлі ашпаған көптеген генетикалық аурулар бар.
