Matéria orgânica é um composto químico que contém carbono. As únicas exceções são o ácido carbônico, carbonetos, carbonatos, cianetos e óxidos de carbono.
Histórico
O próprio termo "substâncias orgânicas" apareceu na vida cotidiana dos cientistas na fase inicial do desenvolvimento da química. Naquela época, as visões de mundo vitalistas dominavam. Era uma continuação das tradições de Aristóteles e Plínio. Durante este período, os especialistas estavam ocupados dividindo o mundo em vivos e não vivos. Ao mesmo tempo, todas as substâncias, sem exceção, foram claramente divididas em minerais e orgânicas. Acreditava-se que, para a síntese de compostos de substâncias "vivas", era necessária uma "força" especial. É inerente a todos os seres vivos, e os elementos orgânicos não podem se formar sem ela.
Esta afirmação, ridícula para a ciência moderna, dominou por muito tempo, até que em 1828 Friedrich Wöhler a refutou experimentalmente. Ele foi capaz de obter uréia orgânica a partir de cianato de amônio inorgânico. Isso empurrou a química para a frente. No entanto, a divisão das substâncias em orgânicas e inorgânicas foi preservada no presente. Está na base da classificação. Quase 27 milhões de compostos orgânicos são conhecidos.
Por que existem tantos compostos orgânicos?
A matéria orgânica é, com poucas exceções, um composto de carbono. Na verdade, este é um elemento muito curioso. O carbono é capaz de formar cadeias a partir de seus átomos. É muito importante que a conexão entre eles seja estável.
Além disso, o carbono em substâncias orgânicas apresenta valência - IV. Segue-se que este elemento é capaz de formar ligações com outras substâncias não apenas simples, mas também duplas e triplas. À medida que sua multiplicidade aumenta, a cadeia de átomos se torna mais curta. Ao mesmo tempo, a estabilidade da conexão só aumenta.
Além disso, o carbono tem a capacidade de formar estruturas planas, lineares e tridimensionais. É por isso que existem tantas substâncias orgânicas diferentes na natureza.
Composição
Como mencionado acima, a matéria orgânica são compostos de carbono. E isso é muito importante. Os compostos orgânicos surgem quando estão associados a quase qualquer elemento da tabela periódica. Na natureza, na maioria das vezes sua composição (além do carbono) inclui oxigênio, hidrogênio, enxofre, nitrogênio e fósforo. Os elementos restantes são muito mais raros.
Propriedades
Então, a matéria orgânica é um composto de carbono. No entanto, existem vários critérios importantes que ele deve atender. Todas as substâncias de origem orgânica têm propriedades comuns:
1. Existente entre os átomostipologia diferente de ligações leva inevitavelmente ao aparecimento de isômeros. Em primeiro lugar, eles são formados pela combinação de moléculas de carbono. Isômeros são substâncias diferentes que têm o mesmo peso molecular e composição, mas diferentes propriedades químicas e físicas. Esse fenômeno é chamado de isomerismo.
2. Outro critério é o fenômeno da homologia. São séries de compostos orgânicos, em que a fórmula das substâncias vizinhas difere das anteriores por um grupo CH2. Esta importante propriedade é aplicada na ciência dos materiais.
Quais são as classes de substâncias orgânicas?
Existem várias classes de compostos orgânicos. Eles são conhecidos por todos. São proteínas, lipídios e carboidratos. Esses grupos podem ser chamados de polímeros biológicos. Eles estão envolvidos no metabolismo a nível celular em qualquer organismo. Também estão incluídos neste grupo os ácidos nucleicos. Então podemos dizer que matéria orgânica é o que comemos todos os dias, do que somos feitos.
Proteínas
Proteínas consistem em componentes estruturais - aminoácidos. Estes são seus monômeros. As proteínas também são chamadas de proteínas. Cerca de 200 tipos de aminoácidos são conhecidos. Todos eles são encontrados em organismos vivos. Mas apenas vinte deles são componentes de proteínas. Eles são chamados de básicos. Mas na literatura você também pode encontrar termos menos populares - aminoácidos proteinogênicos e formadores de proteínas. A fórmula desta classe de matéria orgânica contém componentes amina (-NH2) e carboxila (-COOH). Eles estão conectados entre si pelas mesmas ligações de carbono.
Funções de Proteínas
Proteínas no corpo de plantas e animais desempenham muitas funções importantes. Mas o principal é estrutural. As proteínas são os principais componentes da membrana celular e da matriz de organelas nas células. Em nosso corpo, todas as paredes das artérias, veias e capilares, tendões e cartilagens, unhas e cabelos consistem principalmente de diferentes proteínas.
A próxima função é enzimática. As proteínas atuam como enzimas. Eles catalisam reações químicas no corpo. Eles são responsáveis pela quebra de nutrientes no trato digestivo. Nas plantas, as enzimas fixam a posição do carbono durante a fotossíntese.
Alguns tipos de proteínas carregam várias substâncias no corpo, como o oxigênio. A matéria orgânica também é capaz de se juntar a eles. É assim que funciona a função de transporte. As proteínas transportam íons metálicos, ácidos graxos, hormônios e, claro, dióxido de carbono e hemoglobina através dos vasos sanguíneos. O transporte também ocorre no nível intercelular.
Os compostos proteicos - imunoglobulinas - são responsáveis pela função protetora. Estes são anticorpos do sangue. Por exemplo, a trombina e o fibrinogênio estão ativamente envolvidos no processo de coagulação. Assim, eles evitam mais perda de sangue.
As proteínas também são responsáveis por realizar a função contrátil. Devido ao fato de que as protofibrilas de miosina e actina realizam constantemente movimentos de deslizamento uma em relação à outra, as fibras musculares se contraem. Mas mesmo em organismos unicelulares, semelhantesprocessos. O movimento dos flagelos bacterianos também está diretamente relacionado ao deslizamento dos microtúbulos, que são de natureza protéica.
A oxidação da matéria orgânica libera grandes quantidades de energia. Mas, como regra, as proteínas são consumidas para necessidades energéticas muito raramente. Isso acontece quando todos os estoques estão esgotados. Lipídios e carboidratos são mais adequados para isso. Portanto, as proteínas podem desempenhar uma função energética, mas apenas sob certas condições.
Lipídios
Um composto semelhante à gordura também é uma substância orgânica. Os lipídios pertencem às moléculas biológicas mais simples. Eles são insolúveis em água, mas se decompõem em soluções não polares, como gasolina, éter e clorofórmio. Eles fazem parte de todas as células vivas. Quimicamente, os lipídios são ésteres de álcoois e ácidos carboxílicos. O mais famoso deles são as gorduras. No corpo de animais e plantas, essas substâncias desempenham muitas funções importantes. Muitos lipídios são usados na medicina e na indústria.
Funções dos lipídios
Esses produtos químicos orgânicos, juntamente com proteínas nas células, formam membranas biológicas. Mas sua principal função é a energia. Quando as moléculas de gordura são oxidadas, uma enorme quantidade de energia é liberada. Ele vai para a formação de ATP nas células. Na forma de lipídios, uma quantidade significativa de reservas de energia pode se acumular no corpo. Às vezes, eles são ainda mais do que necessários para a implementação da vida normal. Com alterações patológicas no metabolismo das células "gordas", torna-se mais. Emborapara ser justo, deve-se notar que essas reservas excessivas são simplesmente necessárias para animais e plantas em hibernação. Muitas pessoas acreditam que as árvores e os arbustos se alimentam do solo durante o período frio. Na realidade, eles estão esgotando as reservas de óleos e gorduras que fizeram durante o verão.
No corpo humano e animal, as gorduras também podem desempenhar uma função protetora. Eles são depositados no tecido subcutâneo e ao redor de órgãos como os rins e os intestinos. Assim, servem como uma boa proteção contra danos mecânicos, ou seja, choques.
Além disso, as gorduras têm um baixo nível de condutividade térmica, o que ajuda a manter o calor. Isso é muito importante, especialmente em climas frios. Em animais marinhos, a camada de gordura subcutânea também contribui para uma boa flutuabilidade. Mas nas aves, os lipídios também desempenham funções repelentes à água e lubrificantes. A cera cobre suas penas e as torna mais elásticas. Algumas espécies de plantas têm o mesmo revestimento nas folhas.
Carboidratos
Fórmula orgânica C (H2O)m indica se o composto pertence ao carboidratos de classe. O nome dessas moléculas se refere ao fato de conterem oxigênio e hidrogênio na mesma quantidade que a água. Além desses elementos químicos, os compostos podem conter, por exemplo, nitrogênio.
Carboidratos na célula são o principal grupo de compostos orgânicos. Estes são os produtos primários do processo de fotossíntese. São também os produtos iniciais da síntese em plantas de outrassubstâncias como álcoois, ácidos orgânicos e aminoácidos. Os carboidratos também fazem parte das células de animais e fungos. Eles também são encontrados entre os principais componentes de bactérias e protozoários. Assim, em uma célula animal eles são de 1 a 2%, e em uma célula vegetal seu número pode chegar a 90%.
Hoje, existem apenas três grupos de carboidratos:
- açúcares simples (monossacarídeos);
- oligossacarídeos, constituídos por várias moléculas de açúcares simples ligados sucessivamente;
- polissacarídeos, contêm mais de 10 moléculas de monossacarídeos e seus derivados.
Funções de carboidratos
Todas as substâncias orgânicas na célula desempenham certas funções. Assim, por exemplo, a glicose é a principal fonte de energia. É decomposto nas células de todos os organismos vivos. Isso acontece durante a respiração celular. O glicogênio e o amido são a principal fonte de energia, sendo o primeiro nos animais e o segundo nas plantas.
Carboidratos também desempenham uma função estrutural. A celulose é o principal componente da parede celular vegetal. E nos artrópodes, a quitina desempenha a mesma função. Também é encontrado nas células de fungos superiores. Se tomarmos os oligossacarídeos como exemplo, eles fazem parte da membrana citoplasmática - na forma de glicolipídios e glicoproteínas. Além disso, o glicocálice é frequentemente detectado nas células. As pentoses estão envolvidas na síntese de ácidos nucleicos. Neste caso, a desoxirribose está incluída no DNA e a ribose está incluída no RNA. Além disso, esses componentes são encontrados em coenzimas, por exemplo, em FAD,NADP e NAD.
Carboidratos também são capazes de desempenhar uma função protetora no corpo. Em animais, a substância heparina previne ativamente a coagulação sanguínea rápida. É formado durante o dano tecidual e bloqueia a formação de coágulos sanguíneos nos vasos. A heparina é encontrada em grandes quantidades nos mastócitos em grânulos.
Ácidos nucleicos
Proteínas, carboidratos e lipídios não são todas classes conhecidas de substâncias orgânicas. A química também inclui ácidos nucleicos. Estes são biopolímeros contendo fósforo. Eles, estando no núcleo celular e no citoplasma de todos os seres vivos, garantem a transmissão e armazenamento de dados genéticos. Essas substâncias foram descobertas graças ao bioquímico F. Miescher, que estudou espermatozóides de salmão. Foi uma descoberta "acidental". Um pouco mais tarde, o RNA e o DNA também foram encontrados em todos os organismos vegetais e animais. Ácidos nucleicos também foram isolados em células de fungos e bactérias, bem como vírus.
No total, dois tipos de ácidos nucléicos são encontrados na natureza - ribonucléico (RNA) e desoxirribonucléico (DNA). A diferença fica clara no título. O DNA contém desoxirribose, um açúcar de cinco carbonos. E a ribose é encontrada na molécula de RNA.
Os ácidos nucleicos são estudados pela química orgânica. Os tópicos de pesquisa também são ditados pela medicina. Existem muitas doenças genéticas escondidas nos códigos de DNA que os cientistas ainda precisam descobrir.
