Co je to organická sloučenina?

Organické sloučeniny vždy obsahují uhlík spolu s dalšími prvky, které jsou nezbytné pro fungování živých organismů. Uhlík je klíčovým prvkem, protože má ve vnější elektronové skořápce čtyři elektrony, které pojmou osm elektronů. Ve výsledku může vytvářet mnoho typů vazeb s jinými atomy uhlíku a prvky, jako je vodík, kyslík a dusík. Uhlovodíky a bílkoviny jsou dobrým příkladem organických molekul, které mohou tvořit dlouhé řetězce a složité struktury. Organické sloučeniny tvořené těmito molekulami jsou základem pro chemické reakce v buňkách rostlin a zvířat - reakce, které dodávají energii pro hledání potravy, pro reprodukci a pro všechny ostatní procesy nezbytné pro život.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Organická sloučenina je členem třídy chemických látek obsahujících atomy uhlíku, které jsou navzájem a s jinými atomy spojeny kovalentními vazbami a nacházejí se v buňkách živých organismů. Vodík, kyslík a dusík jsou typické prvky, které kromě uhlíku tvoří také organické sloučeniny. V případě potřeby pro specifické organické chemické reakce mohou být také přítomny stopy dalších prvků, jako je síra, fosfor, železo a měď. Hlavní skupinou organických sloučenin jsou uhlovodíky, lipidy, bílkoviny a nukleové kyseliny.

Čtyři typy organických sloučenin jsou uhlovodíky, lipidy, proteiny a nukleové kyseliny a v živé buňce plní různé funkce. I když mnoho organických sloučenin nejsou polární molekuly, a proto se nerozpouštějí dobře ve vodě buňky, často se rozpouštějí v jiných organických sloučeninách. Například, zatímco sacharidy, jako je cukr, jsou mírně polární a rozpouští se ve vodě, tuky nikoli. Ale tuky se rozpouštějí v jiných organických rozpouštědlech, jako jsou ethery. Když jsou v roztoku, čtyři typy organických molekul interagují a vytvářejí nové sloučeniny, když přicházejí do kontaktu v živé tkáni.

Organické sloučeniny sahají od jednoduchých látek s molekulami složenými z několika atomů pouze ze dvou prvků až po dlouhé složité polymery, jejichž molekuly obsahují mnoho prvků. Například uhlovodíky jsou tvořeny pouze uhlíkem a vodíkem. Mohou tvořit jednoduché molekuly nebo dlouhé řetězce atomů a používají se pro buněčnou strukturu a jako základní stavební kameny pro složitější molekuly.

Lipidy jsou tuky a podobné materiály, které jsou složeny z uhlíku, vodíku a kyslíku. Pomáhají formovat buněčné stěny a membrány a jsou hlavní složkou potravy. Proteiny jsou tvořeny uhlíkem, vodíkem, kyslíkem a dusíkem a mají v buňkách dvě hlavní funkce. Tvoří součást buněčných a orgánových struktur, ale jsou to také enzymy, hormony a další organické chemikálie, které se účastní chemických reakcí za vzniku materiálů nezbytných pro život.

Nukleové kyseliny jsou tvořeny uhlíkem, vodíkem, kyslíkem, dusíkem a fosforem. Jako RNA a DNA ukládají pokyny pro chemické procesy zahrnující jiné bílkoviny. Jsou to molekuly genetického kódu ve tvaru šroubovice. Čtyři typy organických molekul jsou všechny založeny na uhlíku a několika dalších prvcích, ale mají odlišné vlastnosti.

Uhlovodíky jsou nejjednodušší organické sloučeniny a nejjednodušší uhlovodík je CH₄ nebo metan. Atom uhlíku sdílí elektrony se čtyřmi atomy vodíku, aby dokončil svůj vnější elektronový obal.

Namísto vazby pouze s atomy vodíku může atom uhlíku sdílet jeden nebo dva ze svých elektronů vnějšího obalu s jiným atomem uhlíku a vytvářet dlouhé řetězce. Například butan, C.₄H₁₀, se skládá z řetězce čtyř atomů uhlíku obklopeného 10 atomy vodíku.

Složitější skupinou organických sloučenin jsou lipidy nebo tuky. Zahrnují uhlovodíkový řetězec, ale mají také část, kde se řetězec váže s kyslíkem. Organické sloučeniny obsahující pouze uhlík, vodík a kyslík se nazývají sacharidy.

Glycerol je příkladem jednoduchého lipidu. Jeho chemický vzorec je C.₃H₈Ó₃, a má řetězec tří atomů uhlíku s atomem kyslíku navázaným na každý z nich. Glycerol je stavební blok, který tvoří základ mnoha složitějších lipidů.

Většina proteinů jsou velmi velké molekuly se složitými strukturami, které jim umožňují převzít důležitou roli v organických chemických reakcích. Při těchto reakcích se části proteinů rozpadají, jsou přeskupeny nebo spojeny s novými řetězci. I ty nejjednodušší proteiny mají dlouhé řetězce a mnoho podsekcí.

Například 3-amino-2-butanol má chemický vzorec C₄H₁₁NE, ale je to opravdu sled uhlovodíkových sekcí s připojeným atomem dusíku a kyslíku. Jasněji to ukazuje vzorec CH₃CH (NH₂) CH (OH) CH₃a aminokyselina se používá v chemických reakcích k produkci dalších proteinů.

Nukleové kyseliny tvoří základ genetického kódu živých buněk a jsou dlouhými řetězci opakujících se podjednotek. Například pro deoxyribonukleovou kyselinu nebo DNA nukleové kyseliny obsahují molekuly fosfátovou skupinu, cukr a opakující se podjednotky cytosin, guanin, thymin a adenin. Část molekuly DNA obsahující cytosin má chemický vzorec C.₉H₁₂Ó₆N₃P a sekce obsahující různé podjednotky tvoří dlouhé polymerní molekuly umístěné v jádru buněk.

Některé organické sloučeniny jsou nejsložitější molekuly, které existují, a odrážejí složitost chemických reakcí, které umožňují život. I při této složitosti jsou molekuly složeny z relativně malého počtu prvků a všechny mají jako hlavní složku uhlík.