Bahan organik ialah sebatian kimia yang mengandungi karbon. Satu-satunya pengecualian ialah asid karbonik, karbida, karbonat, sianida dan oksida karbon.
Sejarah
Istilah "bahan organik" itu sendiri muncul dalam kehidupan seharian saintis pada peringkat perkembangan awal kimia. Pada masa itu, pandangan dunia yang vitalistik mendominasi. Ia adalah kesinambungan tradisi Aristotle dan Pliny. Dalam tempoh ini, pakar sibuk membahagikan dunia kepada hidup dan tidak hidup. Pada masa yang sama, semua bahan, tanpa pengecualian, dibahagikan dengan jelas kepada mineral dan organik. Adalah dipercayai bahawa untuk sintesis sebatian bahan "hidup", "kekuatan" khas diperlukan. Ia wujud dalam semua makhluk hidup, dan unsur organik tidak boleh terbentuk tanpanya.
Pernyataan ini, tidak masuk akal untuk sains moden, mendominasi untuk masa yang sangat lama, sehingga pada tahun 1828 Friedrich Wöhler secara eksperimen menyangkalnya. Dia dapat memperoleh urea organik daripada ammonium sianat bukan organik. Ini mendorong kimia ke hadapan. Walau bagaimanapun, pembahagian bahan kepada organik dan bukan organik telah dipelihara pada masa kini. Ia mendasari klasifikasi. Hampir 27 juta sebatian organik diketahui.
Mengapa terdapat begitu banyak sebatian organik?
Bahan organik adalah, dengan beberapa pengecualian, sebatian karbon. Sebenarnya, ini adalah elemen yang sangat ingin tahu. Karbon mampu membentuk rantai daripada atomnya. Adalah sangat penting bahawa hubungan antara mereka adalah stabil.
Selain itu, karbon dalam bahan organik mempamerkan valensi - IV. Ia berikutan daripada ini bahawa unsur ini dapat membentuk ikatan dengan bahan lain bukan sahaja tunggal, tetapi juga berganda dan tiga kali ganda. Apabila kepelbagaian mereka bertambah, rantaian atom akan menjadi lebih pendek. Pada masa yang sama, kestabilan sambungan hanya meningkat.
Selain itu, karbon mempunyai keupayaan untuk membentuk struktur rata, linear dan tiga dimensi. Itulah sebabnya terdapat banyak bahan organik yang berbeza di alam semula jadi.
Komposisi
Seperti yang dinyatakan di atas, bahan organik ialah sebatian karbon. Dan ini sangat penting. Sebatian organik timbul apabila ia dikaitkan dengan hampir mana-mana unsur jadual berkala. Secara semula jadi, selalunya komposisi mereka (sebagai tambahan kepada karbon) termasuk oksigen, hidrogen, sulfur, nitrogen dan fosforus. Unsur selebihnya adalah lebih jarang.
Properties
Jadi, bahan organik ialah sebatian karbon. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kriteria penting yang mesti dipenuhi. Semua bahan asal organik mempunyai sifat yang sama:
1. Wujud antara atomtipologi ikatan yang berbeza tidak dapat dielakkan membawa kepada kemunculan isomer. Pertama sekali, ia dibentuk oleh gabungan molekul karbon. Isomer ialah bahan berbeza yang mempunyai berat dan komposisi molekul yang sama, tetapi sifat kimia dan fizikal yang berbeza. Fenomena ini dipanggil isomerisme.
2. Kriteria lain ialah fenomena homologi. Ini adalah siri sebatian organik, di mana formula bahan jiran berbeza daripada yang sebelumnya oleh satu kumpulan CH2. Sifat penting ini digunakan dalam sains bahan.
Apakah kelas bahan organik?
Terdapat beberapa kelas sebatian organik. Mereka dikenali oleh semua orang. Ini adalah protein, lipid dan karbohidrat. Kumpulan ini boleh dipanggil polimer biologi. Mereka terlibat dalam metabolisme di peringkat sel dalam mana-mana organisma. Juga termasuk dalam kumpulan ini ialah asid nukleik. Jadi, kita boleh katakan bahawa bahan organik ialah apa yang kita makan setiap hari, dari apa kita dibuat.
Protein
Protein terdiri daripada komponen struktur - asid amino. Ini adalah monomer mereka. Protein juga dipanggil protein. Kira-kira 200 jenis asid amino diketahui. Kesemuanya terdapat dalam organisma hidup. Tetapi hanya dua puluh daripadanya adalah komponen protein. Mereka dipanggil asas. Tetapi dalam kesusasteraan anda juga boleh menemui istilah yang kurang popular - proteinogenik dan asid amino pembentuk protein. Formula kelas bahan organik ini mengandungi komponen amina (-NH2) dan karboksil (-COOH). Ia disambungkan antara satu sama lain melalui ikatan karbon yang sama.
Fungsi Protein
Protein dalam badan tumbuhan dan haiwan melakukan banyak fungsi penting. Tetapi yang utama adalah struktur. Protein adalah komponen utama membran sel dan matriks organel dalam sel. Dalam badan kita, semua dinding arteri, vena dan kapilari, tendon dan rawan, kuku dan rambut terdiri terutamanya daripada protein yang berbeza.
Fungsi seterusnya ialah enzimatik. Protein bertindak sebagai enzim. Mereka memangkinkan tindak balas kimia dalam badan. Mereka bertanggungjawab untuk pecahan nutrien dalam saluran penghadaman. Dalam tumbuhan, enzim menetapkan kedudukan karbon semasa fotosintesis.
Sesetengah jenis protein membawa pelbagai bahan dalam badan, seperti oksigen. Bahan organik juga boleh menyertai mereka. Beginilah fungsi pengangkutan berfungsi. Protein membawa ion logam, asid lemak, hormon dan, sudah tentu, karbon dioksida dan hemoglobin melalui saluran darah. Pengangkutan juga berlaku pada peringkat antara sel.
Sebatian protein - imunoglobulin - bertanggungjawab untuk fungsi perlindungan. Ini adalah antibodi darah. Sebagai contoh, trombin dan fibrinogen terlibat secara aktif dalam proses pembekuan. Oleh itu, ia menghalang lebih banyak kehilangan darah.
Protein juga bertanggungjawab untuk melaksanakan fungsi kontraktil. Disebabkan fakta bahawa protofibril myosin dan aktin sentiasa melakukan pergerakan gelongsor berbanding satu sama lain, gentian otot mengecut. Tetapi walaupun dalam organisma unisel, serupaproses. Pergerakan flagela bakteria juga berkaitan secara langsung dengan gelongsor mikrotubul, yang bersifat protein.
Pengoksidaan bahan organik membebaskan sejumlah besar tenaga. Tetapi, sebagai peraturan, protein digunakan untuk keperluan tenaga sangat jarang. Ini berlaku apabila semua stok habis. Lipid dan karbohidrat paling sesuai untuk ini. Oleh itu, protein boleh melakukan fungsi tenaga, tetapi hanya dalam keadaan tertentu.
Lipid
Sebatian seperti lemak juga merupakan bahan organik. Lipid tergolong dalam molekul biologi yang paling ringkas. Ia tidak larut dalam air, tetapi terurai dalam larutan bukan kutub seperti petrol, eter, dan kloroform. Mereka adalah sebahagian daripada semua sel hidup. Secara kimia, lipid adalah ester alkohol dan asid karboksilik. Yang paling terkenal ialah lemak. Dalam tubuh haiwan dan tumbuhan, bahan ini melakukan banyak fungsi penting. Banyak lipid digunakan dalam perubatan dan industri.
Fungsi lipid
Bahan kimia organik ini, bersama-sama dengan protein dalam sel, membentuk membran biologi. Tetapi fungsi utama mereka adalah tenaga. Apabila molekul lemak dioksidakan, sejumlah besar tenaga dibebaskan. Ia pergi ke pembentukan ATP dalam sel. Dalam bentuk lipid, sejumlah besar rizab tenaga boleh terkumpul di dalam badan. Kadang-kadang mereka lebih daripada yang diperlukan untuk pelaksanaan kehidupan normal. Dengan perubahan patologi dalam metabolisme sel "lemak", ia menjadi lebih banyak. walaupundalam keadilan, perlu diperhatikan bahawa rizab yang berlebihan itu hanya perlu untuk haiwan dan tumbuhan berhibernasi. Ramai orang percaya bahawa pokok dan pokok renek memakan tanah semasa musim sejuk. Sebenarnya, mereka menggunakan rizab minyak dan lemak yang mereka buat sepanjang musim panas.
Dalam tubuh manusia dan haiwan, lemak juga boleh melakukan fungsi perlindungan. Ia disimpan dalam tisu subkutaneus dan di sekeliling organ seperti buah pinggang dan usus. Oleh itu, ia berfungsi sebagai perlindungan yang baik terhadap kerosakan mekanikal, iaitu, kejutan.
Selain itu, lemak mempunyai tahap kekonduksian terma yang rendah, yang membantu memanaskan badan. Ini sangat penting, terutamanya dalam iklim sejuk. Dalam haiwan marin, lapisan lemak subkutan juga menyumbang kepada daya apungan yang baik. Tetapi pada burung, lipid juga melakukan fungsi penghalau air dan pelincir. Lilin menyaluti bulu mereka dan menjadikannya lebih anjal. Sesetengah spesies tumbuhan mempunyai salutan yang sama pada daun.
Karbohidrat
Formula organik C (H2O)m menunjukkan sama ada sebatian itu tergolong dalam karbohidrat kelas. Nama molekul ini merujuk kepada fakta bahawa ia mengandungi oksigen dan hidrogen dalam jumlah yang sama seperti air. Sebagai tambahan kepada unsur kimia ini, sebatian mungkin mengandungi, sebagai contoh, nitrogen.
Karbohidrat dalam sel adalah kumpulan utama sebatian organik. Ini adalah produk utama proses fotosintesis. Mereka juga merupakan produk awal sintesis dalam tumbuhan lainbahan seperti alkohol, asid organik dan asid amino. Karbohidrat juga merupakan sebahagian daripada sel haiwan dan kulat. Mereka juga terdapat di antara komponen utama bakteria dan protozoa. Jadi, dalam sel haiwan ia adalah dari 1 hingga 2%, dan dalam sel tumbuhan bilangannya boleh mencapai 90%.
Hari ini, terdapat hanya tiga kumpulan karbohidrat:
- gula ringkas (monosakarida);
- oligosakarida, terdiri daripada beberapa molekul gula ringkas yang disambung secara berturut-turut;
- polisakarida, ia mengandungi lebih daripada 10 molekul monosakarida dan terbitannya.
Fungsi karbohidrat
Semua bahan organik dalam sel menjalankan fungsi tertentu. Jadi, sebagai contoh, glukosa adalah sumber tenaga utama. Ia dipecahkan dalam sel semua organisma hidup. Ini berlaku semasa respirasi selular. Glikogen dan kanji adalah sumber tenaga utama, dengan yang pertama dalam haiwan dan yang terakhir dalam tumbuhan.
Karbohidrat juga melaksanakan fungsi struktur. Selulosa adalah komponen utama dinding sel tumbuhan. Dan dalam arthropoda, kitin melakukan fungsi yang sama. Ia juga terdapat dalam sel kulat yang lebih tinggi. Jika kita mengambil oligosakarida sebagai contoh, maka ia adalah sebahagian daripada membran sitoplasma - dalam bentuk glikolipid dan glikoprotein. Juga, glycocalyx sering dikesan dalam sel. Pentosa terlibat dalam sintesis asid nukleik. Dalam kes ini, deoksiribosa dimasukkan ke dalam DNA, dan ribosa dimasukkan ke dalam RNA. Juga, komponen ini terdapat dalam koenzim, contohnya, dalam FAD,NADP dan NAD.
Karbohidrat juga mampu melaksanakan fungsi perlindungan dalam badan. Pada haiwan, bahan heparin secara aktif menghalang pembekuan darah yang cepat. Ia terbentuk semasa kerosakan tisu dan menyekat pembentukan bekuan darah di dalam saluran. Heparin ditemui dalam kuantiti yang banyak dalam sel mast dalam butiran.
Asid nukleik
Protein, karbohidrat dan lipid bukanlah semua kelas bahan organik yang diketahui. Kimia juga termasuk asid nukleik. Ini adalah biopolimer yang mengandungi fosforus. Mereka, berada dalam nukleus sel dan sitoplasma semua makhluk hidup, memastikan penghantaran dan penyimpanan data genetik. Bahan-bahan ini ditemui terima kasih kepada ahli biokimia F. Miescher, yang mengkaji spermatozoa salmon. Ia adalah penemuan "tidak sengaja". Tidak lama kemudian, RNA dan DNA juga ditemui dalam semua organisma tumbuhan dan haiwan. Asid nukleik juga telah diasingkan dalam sel kulat dan bakteria, serta virus.
Secara keseluruhan, dua jenis asid nukleik terdapat di alam semula jadi - ribonukleik (RNA) dan deoksiribonukleik (DNA). Perbezaannya jelas dari tajuk. DNA mengandungi deoksiribosa, gula lima karbon. Dan ribosa terdapat dalam molekul RNA.
Asid nukleik dikaji oleh kimia organik. Topik untuk penyelidikan juga ditentukan oleh perubatan. Terdapat banyak penyakit genetik yang tersembunyi dalam kod DNA yang masih belum ditemui oleh saintis.
