Τι είναι μια οργανική ένωση;

Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν πάντα άνθρακα μαζί με άλλα στοιχεία που απαιτούνται για τη λειτουργία των ζωντανών οργανισμών. Ο άνθρακας είναι το βασικό στοιχείο επειδή έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σε ένα εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων που μπορεί να συγκρατήσει οκτώ ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να σχηματίσει πολλούς τύπους δεσμών με άλλα άτομα άνθρακα και στοιχεία όπως υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο. Οι υδρογονάνθρακες και οι πρωτεΐνες είναι καλά παραδείγματα οργανικών μορίων που μπορούν να σχηματίσουν μεγάλες αλυσίδες και σύνθετες δομές. Οι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από αυτά τα μόρια είναι η βάση για χημικές αντιδράσεις στα κύτταρα φυτών και ζώων - αντιδράσεις που παρέχουν την ενέργεια για την εύρεση τροφής, για αναπαραγωγή και για όλες τις άλλες διαδικασίες που απαιτούνται για ΖΩΗ.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Μια οργανική ένωση είναι μέλος μιας κατηγορίας χημικών που περιέχουν άτομα άνθρακα που συνδέονται μεταξύ τους και με άλλα άτομα με ομοιοπολικούς δεσμούς και βρίσκονται στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο είναι τυπικά στοιχεία που αποτελούν οργανικές ενώσεις εκτός από τον άνθρακα. Ίχνη άλλων στοιχείων όπως θείο, φωσφόρος, σίδηρος και χαλκός μπορεί επίσης να υπάρχουν όταν απαιτείται για συγκεκριμένες οργανικές χημικές αντιδράσεις. Οι κύριες ομάδες οργανικών ενώσεων είναι υδρογονάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα.

Οι τέσσερις τύποι οργανικών ενώσεων είναι οι υδρογονάνθρακες, τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα και εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες σε ένα ζωντανό κύτταρο. Ενώ πολλές οργανικές ενώσεις δεν είναι πολικά μόρια και επομένως δεν διαλύονται καλά στο νερό ενός κυττάρου, συχνά διαλύονται σε άλλες οργανικές ενώσεις. Για παράδειγμα, ενώ οι υδατάνθρακες όπως η ζάχαρη είναι ελαφρώς πολικοί και διαλύονται στο νερό, τα λίπη δεν το κάνουν. Αλλά τα λίπη διαλύονται σε άλλους οργανικούς διαλύτες όπως οι αιθέρες. Όταν βρίσκονται σε διάλυμα, οι τέσσερις τύποι οργανικών μορίων αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν νέες ενώσεις καθώς έρχονται σε επαφή μέσα στον ζωντανό ιστό.

Οι οργανικές ενώσεις κυμαίνονται από απλές ουσίες με μόρια αποτελούμενα από λίγα άτομα μόνο δύο στοιχείων έως πολύπλοκα πολυμερή των οποίων τα μόρια περιλαμβάνουν πολλά στοιχεία. Οι υδρογονάνθρακες για παράδειγμα, αποτελούνται μόνο από άνθρακα και υδρογόνο. Μπορούν να σχηματίσουν απλά μόρια ή μεγάλες αλυσίδες ατόμων και χρησιμοποιούνται για τη δομή των κυττάρων και ως βασικά δομικά στοιχεία για πιο σύνθετα μόρια.

Τα λιπίδια είναι λίπη και παρόμοια υλικά που αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Βοηθούν στο σχηματισμό κυτταρικών τοιχωμάτων και μεμβρανών και αποτελούν σημαντικό συστατικό της τροφής. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο και έχουν δύο κύριες λειτουργίες στα κύτταρα. Αποτελούν μέρος των κυττάρων και των δομών των οργάνων, αλλά είναι επίσης ένζυμα, ορμόνες και άλλες οργανικές χημικές ουσίες που συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή των απαραίτητων υλικών για τη ζωή.

Τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και φωσφόρο. Ως RNA και DNA, αποθηκεύουν τις οδηγίες για χημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν άλλες πρωτεΐνες. Είναι τα μόρια σχήματος έλικα του γενετικού κώδικα. Οι τέσσερις τύποι οργανικών μορίων βασίζονται όλοι στον άνθρακα και μερικά άλλα στοιχεία, αλλά έχουν διαφορετικές ιδιότητες.

Οι υδρογονάνθρακες είναι οι απλούστερες οργανικές ενώσεις και ο απλούστερος υδρογονάνθρακας είναι CH₄ ή μεθάνιο. Το άτομο άνθρακα μοιράζεται τα ηλεκτρόνια με τέσσερα άτομα υδρογόνου για να ολοκληρώσει το εξωτερικό του κέλυφος ηλεκτρονίων.

Αντί να συνδέεται με μόνο άτομα υδρογόνου, ένα άτομο άνθρακα μπορεί να μοιράζεται ένα ή δύο από τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κελύφους του με ένα άλλο άτομο άνθρακα, σχηματίζοντας μεγάλες αλυσίδες. Για παράδειγμα, βουτάνιο, C₄Η₁₀, αποτελείται από μια αλυσίδα τεσσάρων ατόμων άνθρακα που περιβάλλεται από 10 άτομα υδρογόνου.

Μια πιο περίπλοκη ομάδα οργανικών ενώσεων είναι τα λιπίδια ή τα λίπη. Περιλαμβάνουν αλυσίδα υδρογονανθράκων αλλά έχουν επίσης ένα μέρος όπου η αλυσίδα συνδέεται με οξυγόνο. Οι οργανικές ενώσεις που περιέχουν μόνο άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο ονομάζονται υδατάνθρακες.

Η γλυκερόλη είναι ένα παράδειγμα απλού λιπιδίου. Ο χημικός τύπος του είναι C₃Η₈Ο₃και έχει μια αλυσίδα τριών ατόμων άνθρακα με ένα άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο σε κάθε ένα. Η γλυκερόλη είναι ένα δομικό στοιχείο που αποτελεί τη βάση πολλών πιο σύνθετων λιπιδίων.

Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι πολύ μεγάλα μόρια με σύνθετες δομές που τους επιτρέπουν να αναλάβουν σημαντικούς ρόλους στις οργανικές χημικές αντιδράσεις. Σε τέτοιες αντιδράσεις, μέρη των πρωτεϊνών διασπώνται, αναδιατάσσονται ή ενώνονται με νέες αλυσίδες. Ακόμη και οι απλούστερες πρωτεΐνες έχουν μεγάλες αλυσίδες και πολλές υποενότητες.

Για παράδειγμα, η 3-αμινο-2-βουτανόλη έχει τον χημικό τύπο C₄Η₁₁ΟΧΙ, αλλά είναι πραγματικά μια ακολουθία τμημάτων υδρογονανθράκων με συνδεδεμένο ένα άζωτο και ένα άτομο οξυγόνου. Εμφανίζεται πιο καθαρά από τον τύπο CH₃CH (ΝΗ₂) CH (ΟΗ) CH₃, και το αμινοξύ χρησιμοποιείται σε χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών.

Τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούν τη βάση του γενετικού κώδικα των ζωντανών κυττάρων και αποτελούν μακρά σειρά επαναλαμβανόμενων υπομονάδων. Για το νουκλεϊκό οξύ δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA, για παράδειγμα, τα μόρια περιέχουν μια φωσφορική ομάδα, ένα σάκχαρο και τις επαναλαμβανόμενες υπομονάδες κυτοσίνη, γουανίνη, θυμίνη και αδενίνη. Το μέρος ενός μορίου DNA που περιέχει κυτοσίνη έχει χημικό τύπο C₉Η₁₂Ο₆Ν₃Ρ, και οι τομές που περιέχουν διαφορετικές υπομονάδες σχηματίζουν μακρά μόρια πολυμερούς που βρίσκονται στον πυρήνα των κυττάρων.

Ορισμένες οργανικές ενώσεις είναι τα πιο πολύπλοκα μόρια που υπάρχουν και αντικατοπτρίζουν την πολυπλοκότητα των χημικών αντιδράσεων που καθιστούν δυνατή τη ζωή. Ακόμη και με αυτήν την πολυπλοκότητα, τα μόρια αποτελούνται από σχετικά λίγα στοιχεία και όλα έχουν άνθρακα ως κύριο συστατικό.