La matèria orgànica és un compost químic que conté carboni. Les úniques excepcions són l'àcid carbònic, els carburs, els carbonats, els cianurs i els òxids de carboni.
Història
El mateix terme "substàncies orgàniques" va aparèixer a la vida quotidiana dels científics en l'etapa de desenvolupament primerenc de la química. En aquella època dominaven les visions del món vitalistes. Va ser una continuació de les tradicions d'Aristòtil i Plini. Durant aquest període, els experts estaven ocupats dividint el món en viu i no viu. Al mateix temps, totes les substàncies, sense excepció, estaven clarament dividides en minerals i orgàniques. Es creia que per a la síntesi de compostos de substàncies "vives" es necessitava una "força" especial. És inherent a tots els éssers vius i els elements orgànics no es poden formar sense ell.
Aquesta afirmació, ridícula per a la ciència moderna, va dominar durant molt de temps, fins que el 1828 Friedrich Wöhler la va refutar experimentalment. Va poder obtenir urea orgànica a partir de cianat d'amoni inorgànic. Això va fer avançar la química. Tanmateix, la divisió de substàncies en orgàniques i inorgàniques s'ha conservat en l'actualitat. És la base de la classificació. Es coneixen gairebé 27 milions de compostos orgànics.
Per què hi ha tants compostos orgànics?
La matèria orgànica és, amb algunes excepcions, un compost de carboni. De fet, aquest és un element molt curiós. El carboni és capaç de formar cadenes a partir dels seus àtoms. És molt important que la connexió entre ells sigui estable.
A més, el carboni de les substàncies orgàniques presenta valència - IV. D'això es dedueix que aquest element és capaç de formar enllaços amb altres substàncies no només simples, sinó també dobles i triples. A mesura que augmenta la seva multiplicitat, la cadena d'àtoms s'escurçarà. Al mateix temps, l'estabilitat de la connexió només augmenta.
A més, el carboni té la capacitat de formar estructures planes, lineals i tridimensionals. És per això que a la natura hi ha tantes substàncies orgàniques diferents.
Composició
Com s'ha esmentat anteriorment, la matèria orgànica és compostos de carboni. I això és molt important. Els compostos orgànics sorgeixen quan estan associats a gairebé qualsevol element de la taula periòdica. A la natura, la majoria de les vegades la seva composició (a més del carboni) inclou oxigen, hidrogen, sofre, nitrogen i fòsfor. La resta d'elements són molt més rars.
Propietats
Per tant, la matèria orgànica és un compost de carboni. Tanmateix, hi ha diversos criteris importants que ha de complir. Totes les substàncies d'origen orgànic tenen propietats comunes:
1. Existeixen entre àtomsLa diferent tipologia d'enllaços condueix inevitablement a l'aparició d'isòmers. En primer lloc, es formen per la combinació de molècules de carboni. Els isòmers són substàncies diferents que tenen el mateix pes molecular i composició, però propietats químiques i físiques diferents. Aquest fenomen s'anomena isomeria.
2. Un altre criteri és el fenomen d'homologia. Són sèries de compostos orgànics, en què la fórmula de les substàncies veïnes difereix de les anteriors en un grup CH2. Aquesta propietat important s'aplica a la ciència dels materials.
Quines són les classes de substàncies orgàniques?
Hi ha diverses classes de compostos orgànics. Són coneguts per tothom. Es tracta de proteïnes, lípids i hidrats de carboni. Aquests grups es poden anomenar polímers biològics. Intervenen en el metabolisme a nivell cel·lular de qualsevol organisme. També s'inclouen en aquest grup els àcids nucleics. Així que podem dir que la matèria orgànica és el que mengem cada dia, de què estem fets.
Proteïnes
Les proteïnes consisteixen en components estructurals: aminoàcids. Aquests són els seus monòmers. Les proteïnes també s'anomenen proteïnes. Es coneixen uns 200 tipus d'aminoàcids. Tots es troben en els organismes vius. Però només vint d'ells són components de proteïnes. S'anomenen bàsics. Però a la literatura també es poden trobar termes menys populars: aminoàcids proteinogènics i formadors de proteïnes. La fórmula d'aquesta classe de matèria orgànica conté components amina (-NH2) i carboxil (-COOH). Estan connectats entre si pels mateixos enllaços de carboni.
Funcions proteiques
Les proteïnes del cos de plantes i animals fan moltes funcions importants. Però el principal és estructural. Les proteïnes són els components principals de la membrana cel·lular i la matriu dels orgànuls de les cèl·lules. Al nostre cos, totes les parets de les artèries, venes i capil·lars, tendons i cartílags, ungles i cabells estan formats principalment per proteïnes diferents.
La següent funció és enzimàtica. Les proteïnes actuen com a enzims. Catalitzen reaccions químiques en el cos. Són els responsables de la descomposició dels nutrients en el tracte digestiu. A les plantes, els enzims fixen la posició del carboni durant la fotosíntesi.
Alguns tipus de proteïnes porten diverses substàncies al cos, com l'oxigen. La matèria orgànica també és capaç d'unir-s'hi. Així funciona la funció de transport. Les proteïnes transporten ions metàl·lics, àcids grassos, hormones i, per descomptat, diòxid de carboni i hemoglobina a través dels vasos sanguinis. El transport també es produeix a nivell intercel·lular.
Els compostos proteics - immunoglobulines - són els responsables de la funció protectora. Aquests són anticossos de la sang. Per exemple, la trombina i el fibrinogen participen activament en el procés de coagulació. Així, eviten més pèrdues de sang.
Les proteïnes també són les responsables de realitzar la funció contràctil. A causa del fet que les protofibrils de miosina i actina realitzen constantment moviments de lliscament entre si, les fibres musculars es contrauen. Però fins i tot en organismes unicel·lulars, semblantsprocessos. El moviment dels flagels bacterians també està directament relacionat amb el lliscament dels microtúbuls, que són de naturalesa proteica.
L'oxidació de la matèria orgànica allibera grans quantitats d'energia. Però, per regla general, les proteïnes es consumeixen per a les necessitats energètiques molt poques vegades. Això passa quan s'esgoten totes les existències. Els lípids i els carbohidrats són els més adequats per a això. Per tant, les proteïnes poden realitzar una funció energètica, però només en determinades condicions.
Lípids
Un compost semblant al greix també és una substància orgànica. Els lípids pertanyen a les molècules biològiques més simples. Són insolubles en aigua, però es descomponen en solucions no polars com la gasolina, l'èter i el cloroform. Formen part de totes les cèl·lules vives. Químicament, els lípids són èsters d'alcohols i àcids carboxílics. Els més famosos d'ells són els greixos. En el cos dels animals i les plantes, aquestes substàncies realitzen moltes funcions importants. Molts lípids s'utilitzen en medicina i indústria.
Funcions dels lípids
Aquests productes químics orgànics, juntament amb les proteïnes de les cèl·lules, formen membranes biològiques. Però la seva funció principal és l'energia. Quan s'oxiden les molècules de greix, s'allibera una gran quantitat d'energia. Va a la formació d'ATP a les cèl·lules. En forma de lípids, es pot acumular una quantitat important de reserves d'energia al cos. De vegades són fins i tot més del necessari per a la implementació de la vida normal. Amb els canvis patològics en el metabolisme de les cèl·lules "greixoses", es fa més. Encara queper ser justos, cal assenyalar que aquestes reserves excessives són simplement necessàries per hivernar animals i plantes. Molta gent creu que els arbres i els arbustos s'alimenten del sòl durant el període fred. En realitat, estan esgotant les reserves d'olis i greixos que van fer durant l'estiu.
En el cos humà i animal, els greixos també poden exercir una funció protectora. Es dipositen al teixit subcutani i al voltant d'òrgans com els ronyons i els intestins. Per tant, serveixen com a bona protecció contra danys mecànics, és a dir, cops.
A més, els greixos tenen un baix nivell de conductivitat tèrmica, la qual cosa ajuda a mantenir-se calent. Això és molt important, sobretot en climes freds. En animals marins, la capa de greix subcutània també contribueix a una bona flotabilitat. Però en els ocells, els lípids també realitzen funcions hidrorepel·lents i lubricants. La cera cobreix les seves plomes i les fa més elàstiques. Algunes espècies de plantes tenen el mateix recobriment a les fulles.
Hidrats de carboni
Fórmula orgànica C (H2O)m indica si el compost pertany al hidrats de carboni de classe. El nom d'aquestes molècules fa referència al fet que contenen oxigen i hidrogen en la mateixa quantitat que l'aigua. A més d'aquests elements químics, els compostos poden contenir, per exemple, nitrogen.
Els hidrats de carboni de la cèl·lula són el grup principal de compostos orgànics. Aquests són els productes primaris del procés de la fotosíntesi. També són els productes inicials de síntesi en plantes d' altressubstàncies com alcohols, àcids orgànics i aminoàcids. Els hidrats de carboni també formen part de les cèl·lules dels animals i dels fongs. També es troben entre els components principals de bacteris i protozous. Així, en una cèl·lula animal són de l'1 al 2%, i en una cèl·lula vegetal el seu nombre pot arribar al 90%.
Avui, només hi ha tres grups d'hidrats de carboni:
- sucres simples (monosacàrids);
- oligosacàrids, formats per diverses molècules de sucres simples connectats successivament;
- polisacàrids, contenen més de 10 molècules de monosacàrids i els seus derivats.
Funcions dels carbohidrats
Totes les substàncies orgàniques de la cèl·lula fan determinades funcions. Així, per exemple, la glucosa és la principal font d'energia. Es descompon a les cèl·lules de tots els organismes vius. Això passa durant la respiració cel·lular. El glicogen i el midó són la principal font d'energia, el primer en els animals i el segon en les plantes.
Els hidrats de carboni també fan una funció estructural. La cel·lulosa és el component principal de la paret cel·lular vegetal. I en els artròpodes, la quitina fa la mateixa funció. També es troba a les cèl·lules dels fongs superiors. Si prenem com a exemple els oligosacàrids, formen part de la membrana citoplasmàtica, en forma de glicolípids i glicoproteïnes. A més, el glicocàlix sovint es detecta a les cèl·lules. Les pentoses estan implicades en la síntesi d'àcids nucleics. En aquest cas, la desoxiribosa s'inclou a l'ADN i la ribosa a l'ARN. A més, aquests components es troben en coenzims, per exemple, en FAD,NADP i NAD.
Els hidrats de carboni també són capaços de realitzar una funció protectora al cos. En animals, la substància heparina prevé activament la coagulació ràpida de la sang. Es forma durant el dany dels teixits i bloqueja la formació de coàguls de sang als vasos. L'heparina es troba en grans quantitats als mastòcits en grànuls.
Àcids nucleics
Les proteïnes, els carbohidrats i els lípids no són classes conegudes de substàncies orgàniques. La química també inclou àcids nucleics. Aquests són biopolímers que contenen fòsfor. Ells, al estar al nucli cel·lular i al citoplasma de tots els éssers vius, asseguren la transmissió i l'emmagatzematge de les dades genètiques. Aquestes substàncies van ser descobertes gràcies al bioquímic F. Miescher, que va estudiar els espermatozoides de salmó. Va ser un descobriment "accidental". Una mica més tard, també es van trobar ARN i ADN en tots els organismes vegetals i animals. També s'han aïllat àcids nucleics a les cèl·lules de fongs i bacteris, així com a virus.
En total, es troben a la natura dos tipus d'àcids nucleics: ribonucleics (ARN) i desoxiribonucleics (ADN). La diferència és clara amb el títol. L'ADN conté desoxiribosa, un sucre de cinc carbonis. I la ribosa es troba a la molècula d'ARN.
Els àcids nucleics s'estudien mitjançant la química orgànica. Els temes de recerca també els dicta la medicina. Hi ha moltes mal alties genètiques amagades als codis d'ADN que els científics encara no han descobert.
