Substanțe organice și anorganice.

Compuși organici.

Substanțele organice sunt componente importante și necesare ale celulei sunt furnizori de energie, fără de care manifestarea oricărei forme de activitate a vieții este imposibilă; formează structurile celulei.

Proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor.

Există 20 de aminoacizi independenți care alcătuiesc proteinele.

Funcțiile proteinelor:

Constructii

catalitic

Semnal

Energie

De protecţie

Motor

Transport

Proteinele sunt obligatorii componentă toate celulele. În viața tuturor organismelor, proteinele sunt de o importanță capitală. Proteina conține carbon, hidrogen, azot, iar unele proteine ​​conțin și sulf. Aminoacizii joacă rolul monomerilor în proteine. Fiecare aminoacid are o grupare carboxil (-COOH) și o grupare amino (-NH2). Prezența grupărilor acide și bazice într-o moleculă determină reactivitatea lor ridicată. Între aminoacizii uniți apare o legătură numită legătură peptidică, iar compusul rezultat al mai multor aminoacizi se numește peptidă. Conexiune de la număr mare aminoacizii se numesc polipeptide. Proteinele conțin 20 de aminoacizi care diferă unul de celălalt prin structura lor. Diverse proteine se formează ca urmare a combinării de aminoacizi în secvențe diferite. Diversitatea enormă a viețuitoarelor este determinată în mare măsură de diferențele în compoziția proteinelor pe care le au.

Există patru niveluri de organizare în structura moleculelor de proteine:

Structura primară este un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o anumită secvență prin legături peptidice covalente (puternice).

Structura secundară este un lanț polipeptidic răsucit sub formă de spirală. În ea, legăturile slabe de hidrogen apar între turele adiacente. Împreună, ele oferă o structură destul de puternică.

Structura terțiară este o configurație bizară, dar specifică pentru fiecare proteină - un globul. Este ținut de legături hidrofobe slabe sau de forțe de coeziune între radicalii nepolari, care se găsesc în mulți aminoacizi. Datorită abundenței lor, ele oferă suficientă stabilitate macromoleculei proteice și mobilitatea acesteia. Structura terțiară a proteinelor este susținută și de legături covalente S-S care apar între radicalii aminoacidului cisteină care conține sulf, care sunt îndepărtați unul de celălalt.

Datorită conexiunii mai multor molecule de proteine ​​între ele, se formează o structură cuaternară. Dacă lanțurile peptidice sunt aranjate sub formă de minge, atunci astfel de proteine ​​se numesc globulare. Dacă lanțurile polipeptidice sunt aranjate în mănunchiuri de fire, ele se numesc proteine ​​fibrilare.

Încălcarea structurii naturale a unei proteine ​​se numește denaturare. Poate apărea sub influența temperaturii ridicate, chimicale, radiații etc. Denaturarea poate fi reversibilă (distrugerea parțială a structurii cuaternare) și ireversibilă (distrugerea tuturor structurilor).

Funcțiile proteinelor:

1. catalitic (enzimatic) - scindare nutrientiîn tractul digestiv, fixarea carbonului în timpul fotosintezei, participarea la reacțiile de sinteză a matricei;

2. transport - transportul ionilor prin membranele celulare, transportul oxigenului si dioxidului de carbon prin hemoglobina, transportul acizilor grasi prin albumina serica;

3. protectoare - anticorpi care asigura protectie imunitara organismului; fibrinogenul și fibrina protejează organismul de pierderea de sânge;

4. structurale - cheratina părului și unghiilor, colagenul cartilajului, tendoanelor, țesutului conjunctiv;

5. proteine ​​musculare contractile - contractile: actina si miozina;

6. receptor - exemplele includ fitocromul, o proteină sensibilă la lumină care reglează răspunsul fotoperiodic la plante și opsina, o componentă a rodopsinei, un pigment găsit în celulele retinei.

1 Organic și substanțe anorganice

Eu. Nu compuși organici.

1.Apa, proprietățile și importanța ei pentru procesele biologice.

Apa este un solvent universal. Are o capacitate termică mare și în același timp o conductivitate termică ridicată pentru lichide. Aceste proprietăți fac din apa un lichid ideal pentru menținerea echilibrului termic al organismului.

Datorită polarității moleculelor sale, apa acționează ca un stabilizator al structurii.

Apa este o sursă de oxigen și hidrogen, este principalul mediu în care au loc reacții biochimice și chimice, cel mai important reactiv și produs al bio reactii chimice.

Apa se caracterizează printr-o transparență completă în partea vizibilă a spectrului, care este importantă pentru procesul de fotosinteză și transpirație.

Apa practic nu se comprimă, ceea ce este foarte important pentru a da formă organelor, creând turgență și asigură o anumită poziție a organelor și părților corpului în spațiu.

Datorită apei, reacțiile osmotice în celulele vii sunt posibile.

Apa este principalul mijloc de transport al substanțelor în organism (circulația sângelui, curenții ascendenți și descendenți de soluții în corpul plantei etc.).

2. Minerale.

Ca parte a organismelor vii folosind metode moderne analiză chimică Au fost descoperite 80 de elemente ale tabelului periodic. Pe baza compoziției lor cantitative, acestea sunt împărțite în trei grupuri principale.

Macroelementele alcătuiesc cea mai mare parte a compușilor organici și anorganici, concentrația acestora variază de la 60% la 0,001% din greutatea corporală (oxigen, hidrogen, carbon, azot, sulf, magneziu, potasiu, sodiu, fier etc.).

Microelementele sunt în principal ioni de metale grele. Conținut în organisme în cantitate de 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, cupru, molibden, zinc, iod, brom).

Concentrația de ultramicroelemente nu depășește 0,000001%. Rolul lor fiziologic în organisme nu a fost încă pe deplin elucidat. Acest grup include uraniu, radiu, aur, mercur, cesiu, seleniu și multe alte elemente rare.

Cea mai mare parte a țesuturilor organismelor vii care locuiesc pe Pământ este alcătuită din elemente organogenice: oxigen, carbon, hidrogen și azot, din care se formează în principal compuși organici - proteine, grăsimi, carbohidrați.

II. Rolul și funcția elementelor individuale.

Azotul din plantele autotrofe este produsul inițial al metabolismului azotului și proteinelor. Atomii de azot fac parte din mulți alți compuși non-proteici, dar importanți: pigmenți (clorofilă, hemoglobină), acizi nucleici, vitamine.

Fosforul face parte din mulți compuși vitali. Fosforul face parte din AMP, ADP, ATP, nucleotide, zaharide fosforilate și unele enzime. Multe organisme conțin fosfor sub formă minerală (fosfați solubili din seva celulară, fosfați din țesutul osos).

După ce organismele mor, compușii fosforului sunt mineralizați. Datorită secrețiilor rădăcinilor și activității bacteriilor din sol, fosfații sunt dizolvați, ceea ce face posibil ca fosforul să fie absorbit de către organismele vegetale și apoi animale.

Sulful este implicat în construcția aminoacizilor care conțin sulf (cistina, cisteină) și face parte din vitamina B1 și din unele enzime. Sulful și compușii săi sunt deosebit de importanți pentru bacteriile chemosintetice. Compușii cu sulf se formează în ficat ca produse ale dezinfectării substanțelor toxice.

Potasiul se găsește în celule doar sub formă de ioni. Datorită potasiului, citoplasma are anumite proprietăți coloidale; potasiul activează enzimele sintezei proteinelor, determină ritmul normal al activității cardiace, participă la generarea potențialelor bioelectrice și la procesele de fotosinteză.

Sodiul (conținut sub formă ionică) reprezintă o parte semnificativă a mineralelor din sânge și, prin urmare, joacă un rol important în reglarea metabolismului apei din organism. Ionii de sodiu contribuie la polarizarea membranei celulare; ritmul normal al activității cardiace depinde de prezența în mediul nutritiv a cantității necesare de săruri de sodiu, potasiu și calciu.

Calciul în stare ionică este un antagonist al potasiului. Face parte din structurile membranare și, sub formă de săruri ale substanțelor pectinice, lipește celulele vegetale. În celulele vegetale se găsește adesea sub formă de cristale simple, în formă de ac sau topite de oxalat de calciu.

Magneziul este conținut în celule într-un anumit raport cu calciul. Face parte din molecula de clorofilă, activează metabolismul energetic și sinteza ADN-ului.

Fierul este o parte integrantă a moleculei de hemoglobină. Este implicat în biosinteza clorofilei, așa că atunci când există o lipsă de fier în sol, plantele dezvoltă cloroză. Rolul principal al fierului este participarea la procesele de respirație și fotosinteză prin transferul de electroni ca parte a enzimelor oxidative - catalaza, ferredoxină. O anumită cantitate de fier în corpul animalelor și al oamenilor este stocată în proteina feritină care conține fier, conținută în ficat și splină.

Cuprul se găsește la animale și plante, unde joacă un rol important. Cuprul face parte din unele enzime (oxidaze). S-a stabilit importanța cuprului pentru procesele de hematopoieză, sinteza hemoglobinei și citocromilor.

În fiecare zi, 2 mg de cupru intră în corpul uman cu alimente. La plante, cuprul face parte din multe enzime care participă la reacțiile întunecate ale fotosintezei și altor biosinteze. Animalele cu deficit de cupru suferă de anemie, pierderea poftei de mâncare și boli de inimă.

Manganul este un microelement, din care cantități insuficiente provoacă cloroza în plante. Manganul joacă, de asemenea, un rol important în procesele de reducere a nitraților din plante.

Zincul face parte din unele enzime care activează descompunerea acidului carbonic.

Borul afectează procesele de creștere, în special ale organismelor vegetale. În absența acestui microelement în sol, țesuturile conducătoare, florile și ovarele mor la plante.

ÎN în ultima vreme microelementele sunt utilizate pe scară largă în producția de culturi (tratamentul semințelor înainte de însămânțare) și în creșterea animalelor (aditivi furajeri cu microelemente).

Alte componente anorganice ale celulei se găsesc cel mai adesea sub formă de săruri, disociate în soluție în ioni, sau în stare nedizolvată (săruri de fosfor ale țesutului osos, cochilii calcaroase sau siliconice ale bureților, corali, diatomee etc.).

III. Compuși organici.

Carbohidrați (zaharide). Moleculele acestor substanțe sunt construite din doar trei elemente - carbon, oxigen și hidrogen. Carbonii sunt principala sursă de energie pentru organismele vii. În plus, oferă organismelor compuși care sunt utilizați ulterior pentru sinteza altor compuși.

Cei mai faimoși și răspândiți carbohidrați sunt mono- și dizaharidele dizolvate în apă. Se cristalizează și au gust dulce.

Monozaharidele (monozele) sunt compuși care nu pot fi hidrolizați. Zaharidele pot polimeriza pentru a forma compuși cu greutate moleculară mai mare - di-, tri- și polizaharide.

Oligozaharide. Moleculele acestor compuși sunt construite din 2 până la 4 molecule de monozaharide. Acești compuși se pot, de asemenea, cristaliza, sunt ușor solubili în apă, au un gust dulce și au un caracter permanent greutate moleculară. Exemple de oligozaharide includ dizaharidele zaharoză, maltoză, lactoză, tetrazaharidă de stahioză etc.

Polizaharidele (poliozele) sunt compuși insolubili în apă (formează o soluție coloidală) care nu au gust dulce La fel ca grupul anterior de carbohidrați, pot fi hidrolizați (arabani, xilani, amidon, glicogen). Funcția principală a acestor compuși este legarea, lipirea celulelor țesutului conjunctiv, protejând celulele de factorii nefavorabili.

Lipidele sunt un grup de compuși care se găsesc în toate celulele vii, sunt insolubile în apă. Unitățile structurale ale moleculelor de lipide pot fi fie lanțuri simple de hidrocarburi, fie reziduuri ale moleculelor ciclice complexe.

În funcție de natura lor chimică, lipidele sunt împărțite în grăsimi și lipoide.

Grăsimile (trigliceride, grăsimi neutre) reprezintă grupul principal de lipide. Sunt esteri ai alcoolului trihidroxilic glicerol și acizi grași sau un amestec de acizi grași liberi și trigliceride.

Acizii grași liberi se găsesc și în celulele vii: palmitic, stearic, ricinic.

Lipoizii sunt substanțe asemănătoare grăsimilor. Sunt de mare importanță deoarece, datorită structurii lor, formează straturi moleculare clar orientate, iar aranjarea ordonată a capetelor hidrofile și hidrofobe ale moleculelor are o importanță primordială pentru formarea structurilor membranare cu permeabilitate selectivă.

Enzime. Aceștia sunt catalizatori biologici de natură proteică care pot accelera reacțiile biochimice. Enzimele nu sunt distruse în timpul transformărilor biochimice, astfel încât cantități relativ mici din ele catalizează reacțiile cu cantități mari de substanță. O diferență caracteristică între enzime și catalizatorii chimici este capacitatea lor de a accelera reacțiile în condiții normale.

În funcție de natura lor chimică, enzimele sunt împărțite în două grupe - o singură componentă (constând numai din proteine, activitatea lor este determinată de centrul activ - un grup specific de aminoacizi într-o moleculă de proteină (pepsină, tripsină)) și două- componentă (formată din proteină (apoenzimă - purtător de proteine) și o componentă proteică ( coenzimă), iar natura chimică a coenzimelor poate fi diferită, deoarece acestea pot consta din organice (multe vitamine, NAD, NADP) sau anorganice (atomi de metal: fier , magneziu, zinc)).

Funcția enzimelor este de a reduce energia de activare, adică. în reducerea nivelului de energie necesar pentru a face reactivitatea unei molecule.

Clasificarea modernă a enzimelor se bazează pe tipurile de reacții chimice pe care le catalizează. Enzimele hidrolaze accelerează reacția de descompunere a compușilor complecși în monomeri (amilaza (hidrolizează amidonul), celulaza (descompune celuloza în monozaharide), protează (hidrolizează proteinele în aminoacizi)).

Enzimele oxidoreductazei catalizează reacțiile redox.

Transferazele transferă grupările de aldehidă, cetonă și azot de la o moleculă la alta.

Liazele scindează radicalii individuali pentru a forma legături duble sau catalizează adăugarea de grupări la legăturile duble.

Izomerazele efectuează izomerizarea.

Ligazele catalizează reacțiile dintre două molecule folosind energia ATP sau a altui triofosfat.

Pigmentii sunt compuși colorați naturali cu greutate moleculară mare. Dintre cele câteva sute de compuși de acest tip, cei mai importanți sunt metaloporfirina și pigmenții de flavină.

Metaloporfirina, care conține un atom de magneziu, formează baza moleculei pigmenților vegetali verzi - clorofilele. Dacă există un atom de fier în locul magneziului, atunci o astfel de metaloporfirină se numește hem.

Hemoglobina celulelor roșii din sânge la oameni, toate celelalte vertebrate și unele nevertebrate conține oxid de fier, care dă sângelui culoarea roșie. Hemeritrina dă sângelui o culoare roz (unii viermi poliheți). Clorocruorina colorează sângele și lichidul tisular în verde.

Cei mai des întâlniți pigmenți respiratori din sânge sunt hemoglobina și hemocianul (pigmentul respirator al crustaceelor ​​superioare, al arahnidelor și al unor moluște de caracatiță).

Cromoproteinele includ, de asemenea, citocromi, catalaza, peroxidaza, mioglobina (care se găsește în mușchi și creează un aport de oxigen, ceea ce permite mamiferelor marine perioadă lungă de timp stați sub apă).

După cum știți, toate substanțele pot fi împărțite în două mari categorii - minerale și organice. Puteți cita număr mare exemple de substanțe anorganice sau minerale: sare, sodă, potasiu. Dar ce tipuri de conexiuni se încadrează în a doua categorie? Substanțele organice sunt prezente în orice organism viu.

Veverițe

Cel mai important exemplu materie organică sunt proteine. Conțin azot, hidrogen și oxigen. Pe lângă acestea, uneori, atomi de sulf pot fi găsiți și în unele proteine.

Proteinele sunt printre cei mai importanți compuși organici și sunt cei mai des întâlniți în natură. Spre deosebire de alți compuși, proteinele au unele trăsături caracteristice. Principala lor proprietate este greutatea moleculară uriașă. De exemplu, greutatea moleculară a unui atom de alcool este de 46, benzenul este de 78, iar hemoglobina este de 152.000 În comparație cu moleculele altor substanțe, proteinele sunt adevărați giganți, care conțin mii de atomi. Uneori, biologii le numesc macromolecule.

Proteinele sunt cele mai complexe dintre toate clădiri organice. Ei aparțin clasei polimerilor. Dacă examinezi o moleculă de polimer la microscop, poți vedea că este un lanț format din structuri mai simple. Se numesc monomeri și se repetă de multe ori în polimeri.

Pe lângă proteine, există un număr mare de polimeri - cauciuc, celuloză, precum și amidon obișnuit. De asemenea, mulți polimeri au fost creați de mâini umane - nailon, lavsan, polietilenă.

Formarea proteinelor

Cum se formează proteinele? Sunt un exemplu de substanțe organice, a căror compoziție în organismele vii este determinată de codul genetic. În sinteza lor, în marea majoritate a cazurilor, se folosesc diverse combinații

De asemenea, noi aminoacizi pot fi formați deja atunci când proteina începe să funcționeze în celulă. Cu toate acestea, conține doar aminoacizi alfa. Structura primară a substanței descrise este determinată de secvența reziduurilor de aminoacizi. Și în majoritatea cazurilor, atunci când se formează o proteină, lanțul polipeptidic este răsucit într-o spirală, ale cărei spire sunt situate aproape una de alta. Ca urmare a formării compușilor cu hidrogen, are o structură destul de puternică.

Grasimi

Un alt exemplu de substanțe organice sunt grăsimile. Omul cunoaste multe tipuri de grasimi: unt, ulei de vita si peste, uleiuri vegetale. Grăsimile se formează în cantități mari în semințele plantelor. Dacă puneți o sămânță de floarea soarelui decojită pe o foaie de hârtie și o apăsați, pe foaie va rămâne o pată uleioasă.

Carbohidrați

Carbohidrații nu sunt mai puțin importanți în natura vie. Se găsesc în toate organele plantelor. Clasa carbohidraților include zahăr, amidon și fibre. Tuberculii de cartofi și fructele de banane sunt bogate în ele. Este foarte ușor de detectat amidonul în cartofi. Când reacţionează cu iodul, acest carbohidrat devine colorat albastru. Puteți verifica acest lucru aruncând puțin iod pe un cartof tăiat.

Zaharurile sunt, de asemenea, ușor de detectat - toate au gust dulce. Mulți carbohidrați din această clasă se găsesc în fructele de struguri, pepeni, pepeni și mere. Sunt exemple de substanțe organice care sunt produse și în condiții artificiale. De exemplu, de la trestie de zahăr se produce zahăr.

Cum se formează carbohidrații în natură? Cel mai mult exemplu simplu este procesul de fotosinteză. Carbohidrații sunt substanțe organice care conțin un lanț de mai mulți atomi de carbon. De asemenea, conțin mai multe grupări hidroxil. În timpul fotosintezei, zahărul anorganic se formează din monoxid de carbon și sulf.

Fibră

Un alt exemplu de materie organică este fibrele. Cea mai mare parte se găsește în semințele de bumbac, precum și în tulpinile plantelor și frunzele acestora. Fibra este formată din polimeri liniari, greutatea sa moleculară variază de la 500 mii la 2 milioane.

ÎN formă pură este o substanță lipsită de miros, gust și culoare. Este folosit la fabricarea de filme fotografice, celofan și explozivi. Fibrele nu sunt absorbite de corpul uman, ci sunt o parte necesară a dietei, deoarece stimulează funcționarea stomacului și a intestinelor.

Substanțe organice și anorganice

Putem da multe exemple de formare de organice și secunde care provin întotdeauna din minerale - cele nevii care se formează în adâncurile pământului. De asemenea, se găsesc în diverse roci.

În condiții naturale, substanțele anorganice se formează în timpul distrugerii mineralelor sau substanțelor organice. Pe de altă parte, substanțele organice se formează în mod constant din minerale. De exemplu, plantele absorb apa cu compuși dizolvați în ea, care ulterior trec de la o categorie la alta. Organismele vii folosesc în principal substanțe organice pentru alimentație.

Motive pentru diversitate

Adesea, școlarii sau elevii trebuie să răspundă la întrebarea care sunt motivele diversității substanțelor organice. Principalul factor este că atomii de carbon sunt legați între ei folosind două tipuri de legături - simple și multiple. De asemenea, pot forma lanțuri. Un alt motiv este varietatea diferitelor elemente chimice care se găsesc în materia organică. În plus, diversitatea se datorează și alotropiei - fenomenul existenței aceluiași element în compuși diferiți.

Cum se formează substanțele anorganice? Substanțele organice naturale și sintetice și exemplele lor sunt studiate atât în ​​liceu, cât și în învățământul superior de specialitate. instituţiile de învăţământ. Formarea substanțelor anorganice nu este un proces atât de complex precum formarea de proteine ​​sau carbohidrați. De exemplu, oamenii extrag sifon din lacurile de sifon din timpuri imemoriale. În 1791, chimistul Nicolas Leblanc a propus sintetizarea acestuia în laborator folosind cretă, sare și acid sulfuric. Pe vremuri, sifonul, care este cunoscut tuturor astăzi, era un produs destul de scump. Pentru a efectua experimentul, a fost necesar să se calcineze sarea de masă împreună cu acid și apoi să se calcineze sulfatul rezultat împreună cu calcar și cărbune.

Un altul este permanganatul de potasiu sau permanganatul de potasiu. Această substanță este obținută industrial. Procesul de formare constă în electroliza unei soluții de hidroxid de potasiu și a unui anod de mangan. În acest caz, anodul se dizolvă treptat pentru a forma o soluție violet- acesta este binecunoscutul permanganat de potasiu.

În trecut, oamenii de știință au împărțit toate substanțele din natură în condițional nevii și vii, inclusiv regnul animalelor și al plantelor printre acestea din urmă. Substanțele din primul grup se numesc minerale. Iar cele incluse în al doilea au început să fie numite substanțe organice.

Ce înseamnă acest lucru? Clasa de substanțe organice este cea mai extinsă dintre toate compuși chimici cunoscut oamenilor de știință moderni. Întrebarea ce substanțe sunt organice poate fi răspunsă în acest fel - aceștia sunt compuși chimici care conțin carbon.

Vă rugăm să rețineți că nu toți compușii care conțin carbon sunt organici. De exemplu, corbidele și carbonații, acidul carbonic și cianurile și oxizii de carbon nu sunt incluse.

De ce există atât de multe substanțe organice?

Răspunsul la această întrebare constă în proprietățile carbonului. Acest element este curios deoarece este capabil să formeze lanțuri ale atomilor săi. Și, în același timp, legătura de carbon este foarte stabilă.

În plus, în compușii organici prezintă valență mare (IV), adică. capacitatea de a forma legături chimice cu alte substante. Și nu doar single, ci și dublu și chiar triplu (altfel cunoscut sub numele de multipli). Pe măsură ce multiplicitatea legăturilor crește, lanțul de atomi devine mai scurt și stabilitatea legăturii crește.

Carbonul este, de asemenea, înzestrat cu capacitatea de a forma structuri liniare, plate și tridimensionale.

Acesta este motivul pentru care substanțele organice din natură sunt atât de diverse. Puteți verifica cu ușurință acest lucru singur: stați în fața unei oglinzi și priviți cu atenție reflexia dvs. Fiecare dintre noi este un manual de mers pentru chimie organică. Gândiți-vă: cel puțin 30% din masa fiecărei celule sunt compuși organici. Proteine ​​care ți-au construit corpul. Carbohidrații, care servesc drept „combustibil” și sursă de energie. Grăsimi care stochează rezerve de energie. Hormoni care controlează funcționarea organelor și chiar comportamentul tău. Enzime care declanșează reacții chimice în interiorul tău. Și chiar și „codul sursă”, lanțurile de ADN, sunt toți compuși organici pe bază de carbon.

Compoziția substanțelor organice

După cum am spus la început, principalul material de construcție pentru materia organică este carbonul. Și practic orice element, atunci când este combinat cu carbon, poate forma compuși organici.

În natură, substanțele organice conțin cel mai adesea hidrogen, oxigen, azot, sulf și fosfor.

Structura substanțelor organice

Diversitatea substanțelor organice de pe planetă și diversitatea structurii lor pot fi explicate trăsături caracteristice atomi de carbon.

Vă amintiți că atomii de carbon sunt capabili să formeze legături foarte puternice între ei, conectându-se în lanțuri. Rezultatul sunt molecule stabile. Exact modul în care atomii de carbon sunt legați într-un lanț (aranjați în zig-zag) este unul dintre caracteristici cheie structurile sale. Carbonul se poate combina atât în ​​lanțuri deschise, cât și în lanțuri închise (ciclice).

De asemenea, este important ca structura substanțelor chimice să le afecteze direct proprietăți chimice. Modul în care atomii și grupurile de atomi dintr-o moleculă se influențează reciproc joacă, de asemenea, un rol semnificativ.

Datorită caracteristicilor structurale, numărul de compuși de carbon de același tip ajunge la zeci și sute. De exemplu, putem considera compușii cu hidrogen ai carbonului: metan, etan, propan, butan etc.

De exemplu, metanul - CH4. Un astfel de compus de hidrogen cu carbon în condiții normale rămâne sub formă gazoasă. starea de agregare. Când apare oxigenul în compoziție, se formează un lichid - alcool metilic CH 3 OH.

Nu numai substanțele cu compoziții calitative diferite (ca în exemplul de mai sus) prezintă proprietăți diferite, dar substanțele cu aceeași compoziție calitativă sunt și ele capabile de acest lucru. Un exemplu este capacitatea diferită a metanului CH4 şi a etilenei C2H4 de a reacţiona cu bromul şi clorul. Metanul este capabil de astfel de reacții numai atunci când este încălzit sau expus la lumină ultravioletă. Și etilena reacționează chiar și fără iluminare sau încălzire.

Să luăm în considerare această opțiune: compoziția calitativă a compușilor chimici este aceeași, dar compoziția cantitativă este diferită. Atunci proprietățile chimice ale compușilor sunt diferite. Așa cum este cazul acetilenei C2H2 și benzenului C6H6.

Nu cel mai mic rol în această diversitate îl joacă astfel de proprietăți ale substanțelor organice, „legate” de structura lor, cum ar fi izomeria și omologia.

Imaginați-vă că aveți două substanțe aparent identice - aceeași compoziție și aceeași formulă moleculară pentru a le descrie. Dar structura acestor substanțe este fundamental diferită, din care rezultă diferența chimică și proprietăți fizice. De exemplu, formula moleculară C4H10 poate fi scrisă ca două diverse substanțe: butan și izobutan.

Este vorba despre izomerii– compuși care au aceeași compoziție și greutate moleculară. Dar atomii din moleculele lor sunt localizați în în ordine diferită(structură ramificată și neramificată).

Referitor la omologie- aceasta este o caracteristică a unui lanț de carbon în care fiecare membru ulterior poate fi obținut prin adăugarea unei grupe CH2 la cea anterioară. Fiecare serie omoloagă poate fi exprimată printr-o formulă generală. Și cunoscând formula, este ușor de determinat compoziția oricăruia dintre membrii seriei. De exemplu, omologii metanului sunt descriși prin formula CnH2n+2.

Pe măsură ce „diferența omoloagă” CH 2 crește, legătura dintre atomii substanței se întărește. Să luăm seria omoloagă a metanului: primii patru membri ai săi sunt gaze (metan, etan, propan, butan), următorii șase sunt lichide (pentan, hexan, heptan, octan, nonan, decan) și apoi urmează substanțele în solid stare de agregare (pentadecan, eicosan etc.). Și cu cât legătura dintre atomii de carbon este mai puternică, cu atât greutatea moleculară, punctele de fierbere și de topire ale substanțelor sunt mai mari.

Ce clase de substanțe organice există?

Substanțele organice de origine biologică includ:

• proteine;
• carbohidrați;
• acizi nucleici;
• lipide.

Primele trei puncte pot fi numite și polimeri biologici.

O clasificare mai detaliată a substanțelor chimice organice acoperă substanțele nu numai de origine biologică.

Hidrocarburile includ:

• compuși aciclici:
  • hidrocarburi saturate (alcani);
  • hidrocarburi nesaturate:
    • alchene;
    • alchine;
    • alcadiene.
• conexiuni ciclice:
  • compuși carbociclici:
    • aliciclic;
    • aromatice.
  • compuși heterociclici.

Există și alte clase de compuși organici în care carbonul se combină cu alte substanțe decât hidrogenul:

• alcooli și fenoli;
• aldehide și cetone;
• acizi carboxilici;
• esteri;
• lipide;
• carbohidrați:
  • monozaharide;
  • oligozaharide;
  • polizaharide.
  • mucopolizaharide.
• amine;
• aminoacizi;
• proteine;
• acizi nucleici.

Formule ale substanțelor organice pe clasă

Exemple de substanțe organice

După cum vă amintiți, în corpul uman diferite tipuri de substanțe organice stau la baza. Acestea sunt țesuturile și fluidele noastre, hormonii și pigmenții, enzimele și ATP și multe altele.

În corpul oamenilor și al animalelor, se acordă prioritate proteinelor și grăsimilor (jumătate din masa uscată a unei celule animale sunt proteine). În plante (aproximativ 80% din masa uscată a celulei) - carbohidrați, în primul rând complecși - polizaharide. Inclusiv celuloza (fără de care nu ar exista hârtie), amidon.

Să vorbim despre unele dintre ele mai detaliat.

De exemplu, despre carbohidrați. Dacă ar fi posibil să se ia și să se măsoare masele tuturor substanțelor organice de pe planetă, carbohidrații ar fi cei care ar câștiga această competiție.

Ele servesc ca sursă de energie în organism și sunt materiale de constructii pentru celule și, de asemenea, depozitează substanțe. Plantele folosesc amidon în acest scop, animalele folosesc glicogen.

În plus, carbohidrații sunt foarte diversi. De exemplu, carbohidrați simpli. Cele mai comune monozaharide din natură sunt pentozele (inclusiv deoxiriboza, care face parte din ADN) și hexozele (glucoza, care vă este familiară).

Ca și cărămizile, pe un șantier mare al naturii, polizaharidele sunt construite din mii și mii de monozaharide. Fără ele, mai exact, fără celuloză și amidon, nu ar exista plante. Și animalele fără glicogen, lactoză și chitină le-ar avea greu.

Să ne uităm cu atenție veverite. Natura este cel mai mare maestru al mozaicurilor și puzzle-urilor: din doar 20 de aminoacizi, în corpul uman se formează 5 milioane de tipuri de proteine. Proteinele au, de asemenea, multe funcții vitale. De exemplu, construcția, reglarea proceselor din organism, coagularea sângelui (există proteine ​​separate pentru aceasta), mișcarea, transportul anumitor substanțe în organism, sunt, de asemenea, o sursă de energie, sub formă de enzime acționează ca un catalizator pentru reacții și oferă protecție. Anticorpii joacă un rol important în protejarea organismului de influențele externe negative. Și dacă apare o tulburare în reglarea fină a corpului, anticorpii, în loc să distrugă inamicii externi, pot acționa ca agresori asupra organelor și țesuturilor proprii ale corpului.

Proteinele sunt, de asemenea, împărțite în simple (proteine) și complexe (proteide). Și au proprietăți unice pentru ei: denaturarea (distrugerea, pe care ați observat-o de mai multe ori când fierbeți un ou tare) și renaturarea (această proprietate și-a găsit aplicație largă în fabricarea de antibiotice, concentrate alimentare etc.).

Să nu ignorăm lipide(grasimi). În corpul nostru ele servesc ca o sursă de rezervă de energie. Ca solvenți, ei ajută la producerea reacțiilor biochimice. Participați la construcția corpului - de exemplu, la formarea membranelor celulare.

Și încă câteva cuvinte despre compuși organici atât de interesanți precum hormoni. Ele participă la reacții biochimice și la metabolism. Atât de mici, hormonii fac bărbați bărbați (testosteron) și femei femei (estrogen). Ne fac fericiți sau tristi (hormonii tiroidieni joacă un rol important în schimbările de dispoziție, iar endorfina dă un sentiment de fericire). Și chiar determină dacă suntem „bufnițe de noapte” sau „lacăuțe”. Ești gata să studiezi târziu sau preferi să te trezești devreme și să faci teme pentru acasăînainte de școală este decis nu numai de rutina zilnică, ci și de anumiți hormoni suprarenali.

Concluzie

Lumea materiei organice este cu adevărat uimitoare. Este suficient să vă adânciți puțin în studiul său pentru a vă tăia respirația din sentimentul de rudenie cu toată viața de pe Pământ. Două picioare, patru sau rădăcini în loc de picioare - toți suntem uniți de magia laboratorului chimic al Mamei Natură. Face ca atomii de carbon să se unească în lanțuri, să reacționeze și să creeze mii de compuși chimici diferiți.

Acum aveți un ghid rapid pentru chimia organică. Desigur, nu toate sunt prezentate aici. posibile informații. S-ar putea să trebuiască să clarificați singur anumite puncte. Dar puteți folosi oricând traseul pe care l-am conturat pentru propria dvs. cercetare independentă.

De asemenea, puteți utiliza definiția materiei organice, clasificarea și formulele generale ale compușilor organici date în articol și Informații generale despre ei să se pregătească pentru lecțiile de chimie de la școală.

Spune-ne în comentarii ce secțiune de chimie (organică sau anorganică) îți place cel mai mult și de ce. Nu uitați să distribuiți articolul pe rețelele sociale, pentru ca și colegii tăi să-l poată folosi.

Vă rog să-mi spuneți dacă găsiți inexactități sau erori în articol. Cu toții suntem oameni și toți facem greșeli uneori.

blog.site, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursa originală.

Materia organică

Compoziția chimică a celulei

În scoarța terestră se găsesc aproximativ 100 de elemente chimice, dar doar 16 dintre ele sunt necesare vieții. Cele mai comune patru elemente în organismele vii sunt hidrogenul, carbonul, oxigenul și azotul (reprezintă aproximativ 98% din masa celulelor. Funcții importante în celulă sunt îndeplinite de elemente precum sodiu, calciu, clor, fosfor, sulf, fierul, magneziul reprezintă aproximativ 1% din masa celulară - aceasta este macronutrienti. Alte elemente, precum zincul, cuprul, iodul, fluorul se găsesc în organismele vii în cantități foarte mici (nu mai mult de 0,02%) și aparțin grupului de microelemente.

Toate elementele chimice din organism sunt sub formă de ioni sau fac parte din substanțe anorganice sau organice.

Substante anorganice

Din compuși anorganici Cea mai mare parte a corpului conține apă - de la 60 la 95% din masa totală ( Conținutul de apă depinde de tipul de celule: în celulele smalțului dentar este de aproximativ 10%, iar în celulele de meduză până la 98%). În medie, în celulele unui organism multicelular, apa reprezintă aproximativ 80% din greutatea corpului.

Apa este un solvent bun și majoritatea reacțiilor chimice dintr-o celulă au loc între substanțele dizolvate în apă. Pătrunderea substanțelor în celulă și îndepărtarea produselor metabolice este posibilă numai în formă dizolvată.

Majoritatea substanțelor anorganice din celulă sunt sub formă de ioni sau săruri. Cei mai importanți ioni din viața unei celule sunt K + , Na + , Ca 2+ . Sărurile minerale insolubile, cum ar fi sărurile de calciu și de siliciu, oferă rezistență țesutului osos al vertebratelor și al cochiliilor de moluște.

Materia organică

Substanțele organice reprezintă în medie 20-30% din masa celulară a unui organism viu. Acestea includ polimeri biologici - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi, precum și o serie intreaga molecule mici - hormoni, vitamine, pigmenți, aminoacizi, ATP etc.

Veverițe

Proteinele reprezintă 50-80% din masa uscată a celulei. În ciuda diversității lor, toate proteinele sunt construite din doar 20 de aminoacizi diferiți.

Pe baza compoziției lor, proteinele sunt împărțite în simple și complexe. Proteine ​​simple constau numai din aminoacizi. Proteine ​​complexe pe lângă aminoacizi, conțin și alți compuși organici: proteinele care conțin acizi nucleici se numesc nucleoproteine, lipide - lipoproteine, carbohidrați - glicoproteine

Funcțiile proteinelor:

1. Funcția de construcție: proteinele fac parte din toate membranele celulare și organelele celulare.

2. Funcția catalitică (enzimatică): aproape toate reacțiile chimice care au loc în celulă sunt catalizate de enzime. Prin natura lor, toate enzimele sunt proteine ​​și, astfel, proteinele sunt cele care determină cursul tuturor reacțiilor chimice necesare existenței organismului.

3. Funcția motorie a organismelor vii este asigurată de proteine ​​speciale contractile (pâlpâirea cililor, bătaia flagelilor, contracția musculară).

4. Funcția de transport a proteinelor este aceea de a transporta elemente chimice sau substanțe biologic active către diverse țesuturi și organe (proteinele purtătoare asigură transferul substanțelor necesare celulei prin membrană, hemoglobina transportă oxigenul prin fluxul sanguin în tot organismul).

5. Funcție de protecție proteinele este de a lega și neutraliza substanțele străine organismului. De exemplu, atunci când substanțe străine sau microorganisme pătrund în organism, globulele albe (leucocitele) formează proteine ​​speciale - anticorpi care sunt capabili să neutralizeze agenții străini.

6. Funcția energetică: Proteinele servesc ca sursă de energie în celulă. Când 1 g de proteină este descompus, se eliberează 17,6 kJ de energie, care este necesară pentru majoritatea proceselor vitale care au loc în celulă.

7. Funcția de reglementare: unii hormoni sunt de natura proteica (insulina, tiroxina). Hormonii influențează metabolismul în organism, dezvoltarea țesuturilor și organelor. La nivel celular, multe procese sunt reglate de proteine ​​reglatoare speciale.

8. Funcția toxică: otrăvurile biologice (toxinele) sunt de natură proteică. Toxinele sunt produse de anumite microorganisme, plante și animale (venin de șarpe, toxina difterice).

Carbohidrați

Carbohidrații sunt formați din doar trei elemente - O, C, H.

În celulele animale, carbohidrații reprezintă doar 1-5%, în timp ce în celulele vegetale conținutul lor poate ajunge la 90% din greutatea uscată (tuberculi de cartofi).

Carbohidrații sunt împărțiți în simpli și complecși. Se numesc carbohidrați simpli monozaharide. Dacă două monozaharide sunt combinate într-o moleculă, atunci se numește un astfel de compus dizaharidă. Dizaharidele sunt zaharuri formate din două molecule – glucoză și fructoză. Se numesc carbohidrați complecși formați din multe monozaharide polizaharide. Monomerul unor astfel de polizaharide precum amidonul, glicogenul, celuloza este o monozaharidă - glucoză.

Funcțiile carbohidraților:

1. Construcție. De exemplu, celuloza formează pereții celulelor vegetale, iar complexul polizaharid chitina este o componentă structurală a exoscheletului artropodelor.

2. Energie. Carbohidrații joacă rolul principalei surse de energie din celulă (oxidarea a 1 g de carbohidrați eliberează 17,6 kJ de energie). Polizaharidele precum amidonul și glicogenul sunt depozitate în celule ca substanțe de depozitare și servesc drept rezervă de energie.

Lipidele

Lipidele (grăsimile) sunt compuși ai acizilor grași cu greutate moleculară mare și glicerol alcool trihidroxilic. Grăsimile nu se dizolvă în apă - sunt hidrofobe. Conținutul de grăsime dintr-o celulă este de 5-15% din masa de substanță uscată (în celulele țesutului adipos până la 90%).

La moleculele lipidice pot fi atașate grupări funcționale: resturi de acid fosforic (fosfolipide), carbohidrați (glicolipide), proteine ​​(lipoproteine). Substanțele similare ca proprietăți cu lipidele, dar care nu conțin acizi grași, se numesc lipoide. Acestea includ steroizi (parte a bilei, îndeplinesc funcțiile hormonilor sexuali) și terpenele (parte a uleiuri esentiale plante, clorofilă etc.).

Funcțiile lipidelor:

1. Funcția de construcție: lipidele stau la baza membranelor celulare (75-95% dintre ele sunt fosfolipide).

2. Funcția energetică: acumulându-se în celulele țesutului adipos al animalelor, în semințele și fructele plantelor, grăsimile servesc ca sursă de rezervă de energie. Când se descompune 1 g de grăsime, se eliberează 38,9 kJ.

3. Funcția de depozitare (în deșert, pentru multe animale, grăsimile sunt o sursă de apă: când se oxidează 100 g de grăsime, se eliberează 107 g de apă).

4. Funcția de termoreglare. Grăsimea are o conductivitate termică slabă. La unele animale (foci, balene) se depune în țesutul adipos subcutanat și protejează organismul de hipotermie.

5. Funcția de reglare: unele lipide participă la reglarea proceselor metabolice (vitamine, precursori hormonali).

Cursul de biologie 4-5

Structura celulară

Toate ființele vii sunt formate din celule sau sunt organisme unicelulare. Cuvântul „celulă” este o traducere din cuvântul latin cellula (celulă, cameră). Termenul a fost introdus de R. Hooke pentru a desemna celulele pe care le-a observat la microscop într-o secțiune a unui dop. Abia mai târziu conținutul viu al unor astfel de celule a început să fie numit celule.

O celulă este o unitate structurală și funcțională elementară a organismelor vii, deoarece în natură nu există sisteme mai mici care să aibă toate caracteristicile unui lucru viu fără excepție:

Metabolism

· Creștere, dezvoltare

· Reproducere de tip propriu

Reacția la influențele externe (iritabilitate)

· Capacitate de mișcare

Astfel, celula este cel mai scăzut nivel de organizare a materiei vii.

Până la începutul secolului al XIX-lea. ideile despre structura celulară au devenit larg răspândite și recunoscute. În anii 30 ai secolului al XIX-lea. Robert Brown- Un om de știință scoțian a descoperit un nucleu în celulele vegetale. Apoi nucleele au fost descoperite în alte celule. O comparație a observațiilor celulelor vegetale și animale a relevat asemănări în structura și organizarea lor. Totodată, au fost formulate principiile de bază ale teoriei celulare.

În prezent pozitia celulei rii sunt formulate după cum urmează:

1. Celula este unitatea structurală și funcțională de bază a vieții. Toate organismele sunt formate din celule, iar viața unui organism este determinată de interacțiunea celulelor sale constitutive.

2. Celulele tuturor organismelor sunt similare în felul lor compozitia chimica, structura si functiile

3. Toate celulele noi sunt formate prin diviziunea celulelor originale.

4. Toate celulele constau din 3 părți principale:

Membrana celulara

Citoplasma

· Nucleul celular sau analogul său funcțional.

Există două tipuri principale structura celulara, care diferă unele de altele printr-o serie de caracteristici fundamentale. Acest celule procariote și eucariote.

Microorganismele care au un nucleu adevărat se numesc eucariote. Acestea includ ciuperci microscopice, drojdie, alge și protozoare. Microorganismele care nu au un nucleu clar definit se numesc procariote. Acestea includ bacterii și alge albastre-verzi (cianobacterii).