Organisk stof er en kemisk forbindelse, der indeholder kulstof. De eneste undtagelser er kulsyre, carbider, karbonater, cyanider og carbonoxider.
Historie
Udtrykket "organiske stoffer" i sig selv dukkede op i videnskabsmænds hverdag på den tidlige udvikling af kemi. På det tidspunkt dominerede vitalistiske verdensbilleder. Det var en fortsættelse af Aristoteles og Plinius' traditioner. I denne periode havde eksperter travlt med at opdele verden i levende og ikke-levende. Samtidig var alle stoffer, uden undtagelse, klart opdelt i mineralske og organiske. Det blev antaget, at for syntesen af forbindelser af "levende" stoffer var en særlig "styrke" nødvendig. Det er iboende i alle levende væsener, og organiske elementer kan ikke dannes uden det.
Denne udtalelse, latterlig for moderne videnskab, dominerede i meget lang tid, indtil Friedrich Wöhler i 1828 eksperimentelt tilbageviste den. Han var i stand til at opnå organisk urinstof fra uorganisk ammoniumcyanat. Dette skubbede kemien fremad. Imidlertid er opdelingen af stoffer i organiske og uorganiske bevaret i nutiden. Det ligger til grund for klassificeringen. Næsten 27 millioner organiske forbindelser er kendt.
Hvorfor er der så mange organiske forbindelser?
Organisk stof er, med nogle få undtagelser, en kulstofforbindelse. Faktisk er dette et meget kuriøst element. Kulstof er i stand til at danne kæder fra sine atomer. Det er meget vigtigt, at forbindelsen mellem dem er stabil.
Desuden udviser kulstof i organiske stoffer valens - IV. Det følger af dette, at dette element er i stand til at danne bindinger med andre stoffer, ikke kun enkelt, men også dobbelt og tredobbelt. Efterhånden som deres mangfoldighed øges, vil kæden af atomer blive kortere. Samtidig øges stabiliteten af forbindelsen kun.
Kulstof har også evnen til at danne flade, lineære og tredimensionelle strukturer. Derfor er der så mange forskellige organiske stoffer i naturen.
Composition
Som nævnt ovenfor er organisk stof kulstofforbindelser. Og dette er meget vigtigt. Organiske forbindelser opstår, når det er forbundet med næsten ethvert element i det periodiske system. I naturen omfatter deres sammensætning (udover kulstof) oftest oxygen, brint, svovl, nitrogen og fosfor. De resterende elementer er meget sjældnere.
Properties
Så organisk stof er en kulstofforbindelse. Der er dog flere vigtige kriterier, som den skal opfylde. Alle stoffer af organisk oprindelse har fælles egenskaber:
1. Eksisterende mellem atomerforskellig typologi af bindinger fører uundgåeligt til udseendet af isomerer. Først og fremmest er de dannet af kombinationen af kulstofmolekyler. Isomerer er forskellige stoffer, der har samme molekylvægt og sammensætning, men forskellige kemiske og fysiske egenskaber. Dette fænomen kaldes isomerisme.
2. Et andet kriterium er fænomenet homologi. Disse er serier af organiske forbindelser, hvor formlen for nabostoffer adskiller sig fra de foregående med én gruppe CH2. Denne vigtige egenskab anvendes i materialevidenskab.
Hvad er klasserne af organiske stoffer?
Der er flere klasser af organiske forbindelser. De er kendt af alle. Disse er proteiner, lipider og kulhydrater. Disse grupper kan kaldes biologiske polymerer. De er involveret i metabolisme på cellulært niveau i enhver organisme. Også inkluderet i denne gruppe er nukleinsyrer. Så vi kan sige, at organisk stof er det, vi spiser hver dag, det vi er lavet af.
Proteiner
Proteiner består af strukturelle komponenter - aminosyrer. Disse er deres monomerer. Proteiner kaldes også proteiner. Der kendes omkring 200 typer aminosyrer. Alle findes i levende organismer. Men kun tyve af dem er komponenter af proteiner. De kaldes grundlæggende. Men i litteraturen kan man også finde mindre populære udtryk – proteinogene og proteindannende aminosyrer. Formlen for denne klasse af organisk materiale indeholder amin- (-NH2) og carboxyl- (-COOH)-komponenter. De er forbundet med hinanden med de samme kulstofbindinger.
Proteinfunktioner
Proteiner i kroppen af planter og dyr udfører mange vigtige funktioner. Men den vigtigste er strukturel. Proteiner er hovedkomponenterne i cellemembranen og matrixen af organeller i celler. I vores krop består alle væggene i arterier, vener og kapillærer, sener og brusk, negle og hår hovedsageligt af forskellige proteiner.
Den næste funktion er enzymatisk. Proteiner fungerer som enzymer. De katalyserer kemiske reaktioner i kroppen. De er ansvarlige for nedbrydningen af næringsstoffer i fordøjelseskanalen. Hos planter fikserer enzymer kulstofpositionen under fotosyntesen.
Nogle typer proteiner bærer forskellige stoffer i kroppen, såsom ilt. Organisk stof er også i stand til at slutte sig til dem. Sådan fungerer transportfunktionen. Proteiner transporterer metalioner, fedtsyrer, hormoner og selvfølgelig kuldioxid og hæmoglobin gennem blodkarrene. Transport finder også sted på intercellulært niveau.
Proteinforbindelser - immunoglobuliner - er ansvarlige for den beskyttende funktion. Disse er blodantistoffer. For eksempel er thrombin og fibrinogen aktivt involveret i koaguleringsprocessen. Således forhindrer de mere blodtab.
Proteiner er også ansvarlige for at udføre den kontraktile funktion. På grund af det faktum, at myosin og actin protofibriller konstant udfører glidende bevægelser i forhold til hinanden, trækker muskelfibrene sig sammen. Men selv i encellede organismer, lignendeprocesser. Bevægelsen af bakteriel flageller er også direkte relateret til glidningen af mikrotubuli, som er af proteinkarakter.
Oxidation af organisk materiale frigiver store mængder energi. Men som regel forbruges proteiner til energibehov meget sjældent. Dette sker, når alle lagre er opbrugt. Lipider og kulhydrater er bedst egnede til dette. Derfor kan proteiner udføre en energifunktion, men kun under visse betingelser.
Lipider
En fedtlignende forbindelse er også et organisk stof. Lipider hører til de enkleste biologiske molekyler. De er uopløselige i vand, men nedbrydes i ikke-polære opløsninger såsom benzin, ether og chloroform. De er en del af alle levende celler. Kemisk er lipider estere af alkoholer og carboxylsyrer. Den mest berømte af dem er fedtstoffer. I kroppen af dyr og planter udfører disse stoffer mange vigtige funktioner. Mange lipider bruges i medicin og industri.
Funktioner af lipider
Disse organiske kemikalier danner sammen med proteiner i celler biologiske membraner. Men deres hovedfunktion er energi. Når fedtmolekyler oxideres, frigives en enorm mængde energi. Det går til dannelsen af ATP i cellerne. I form af lipider kan en betydelig mængde energireserver ophobes i kroppen. Nogle gange er de endda mere end nødvendigt for gennemførelsen af det normale liv. Med patologiske ændringer i metabolismen af "fedt" celler bliver det mere. Selvomretfærdigvis skal det bemærkes, at sådanne overdrevne reserver simpelthen er nødvendige for at dvale dyr og planter. Mange mennesker tror, at træer og buske lever af jord i den kolde periode. I virkeligheden opbruger de de reserver af olier og fedtstoffer, de har lavet i løbet af sommeren.
I menneske- og dyrekroppen kan fedtstoffer også have en beskyttende funktion. De aflejres i det subkutane væv og omkring organer såsom nyrer og tarme. De tjener således som en god beskyttelse mod mekaniske skader, det vil sige stød.
Derudover har fedtstoffer et lavt niveau af varmeledningsevne, som hjælper med at holde varmen. Dette er meget vigtigt, især i kolde klimaer. Hos havdyr bidrager det subkutane fedtlag også til en god opdrift. Men hos fugle udfører lipider også vandafvisende og smørende funktioner. Voksen dækker deres fjer og gør dem mere elastiske. Nogle plantearter har samme belægning på bladene.
kulhydrater
Organisk formel C (H2O)m angiver, om forbindelsen tilhører klasse kulhydrater. Navnet på disse molekyler henviser til, at de indeholder ilt og brint i samme mængde som vand. Ud over disse kemiske grundstoffer kan forbindelser f.eks. indeholde nitrogen.
Kulhydrater i cellen er hovedgruppen af organiske forbindelser. Disse er de primære produkter af fotosynteseprocessen. De er også de første produkter af syntese i planter af andrestoffer som alkoholer, organiske syrer og aminosyrer. Kulhydrater er også en del af cellerne hos dyr og svampe. De findes også blandt de vigtigste komponenter i bakterier og protozoer. Så i en dyrecelle er de fra 1 til 2%, og i en plantecelle kan deres antal nå op på 90%.
I dag er der kun tre grupper af kulhydrater:
- simple sukkerarter (monosaccharider);
- oligosaccharider, bestående af flere molekyler af successivt forbundne simple sukkerarter;
- polysaccharider, de indeholder mere end 10 molekyler af monosaccharider og deres derivater.
Kulhydratfunktioner
Alle organiske stoffer i cellen udfører visse funktioner. Så for eksempel er glukose den vigtigste energikilde. Det nedbrydes i cellerne i alle levende organismer. Dette sker under cellulær respiration. Glykogen og stivelse er hovedkilden til energi, førstnævnte i dyr og sidstnævnte i planter.
Kulhydrater udfører også en strukturel funktion. Cellulose er hovedbestanddelen af plantecellevæggen. Og hos leddyr udfører kitin den samme funktion. Det findes også i cellerne i højere svampe. Tager vi oligosaccharider som eksempel, så er de en del af den cytoplasmatiske membran - i form af glykolipider og glykoproteiner. Også glycocalyx påvises ofte i celler. Pentoser er involveret i syntesen af nukleinsyrer. I dette tilfælde er deoxyribose inkluderet i DNA'et, og ribose er inkluderet i RNA'et. Disse komponenter findes også i coenzymer, for eksempel i FAD,NADP og NAD.
Kulhydrater er også i stand til at udføre en beskyttende funktion i kroppen. Hos dyr forhindrer stoffet heparin aktivt hurtig blodkoagulation. Det dannes under vævsskade og blokerer for dannelsen af blodpropper i karrene. Heparin findes i store mængder i mastceller i granulat.
Nukleinsyrer
Proteiner, kulhydrater og lipider er ikke alle kendte klasser af organiske stoffer. Kemi omfatter også nukleinsyrer. Disse er fosforholdige biopolymerer. De, der er i cellekernen og cytoplasmaet af alle levende væsener, sikrer overførsel og opbevaring af genetiske data. Disse stoffer blev opdaget takket være biokemikeren F. Miescher, som studerede laksespermatozoer. Det var en "tilfældig" opdagelse. Lidt senere fandt man også RNA og DNA i alle plante- og dyreorganismer. Nukleinsyrer er også blevet isoleret i celler fra svampe og bakterier, såvel som vira.
I alt findes to typer nukleinsyrer i naturen - ribonuklein (RNA) og deoxyribonukleinsyre (DNA). Forskellen fremgår tydeligt af titlen. DNA indeholder deoxyribose, et sukker med fem kulstofatomer. Og ribose findes i RNA-molekylet.
Nukleinsyrer studeres af organisk kemi. Emner til forskning er også dikteret af medicin. Der er mange genetiske sygdomme gemt i DNA-koderne, som forskerne endnu ikke har opdaget.
