Mis on orgaaniline ühend?

Orgaanilised ühendid sisaldavad alati süsinikku koos muude elementidega, mida on vaja elusorganismide toimimiseks. Süsinik on võtmeelement, kuna selle välises elektronkoores on neli elektroni, mis mahutavad kaheksa elektroni. Selle tulemusena võib see moodustada mitut tüüpi sidemeid teiste süsinikuaatomite ja elementidega nagu vesinik, hapnik ja lämmastik. Süsivesinikud ja valgud on head näited orgaanilistest molekulidest, mis võivad moodustada pikki ahelaid ja keerukaid struktuure. Nendest molekulidest koosnevad orgaanilised ühendid on aluseks keemilistele reaktsioonidele taimede ja loomade rakkudes - reaktsioonid, mis annavad energiat toidu leidmiseks, paljunemiseks ja kõigi muude protsesside jaoks vajalikeks protsessideks elu.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Orgaaniline ühend kuulub kemikaalide klassi, mis sisaldab süsinikuaatomeid, mis on omavahel ja teiste aatomitega seotud kovalentsete sidemete abil ja leiduvad elusorganismide rakkudes. Vesinik, hapnik ja lämmastik on tüüpilised elemendid, mis moodustavad lisaks süsinikule orgaanilised ühendid. Vajadusel spetsiifiliste orgaaniliste keemiliste reaktsioonide jaoks võivad esineda ka muude elementide nagu väävel, fosfor, raud ja vask jälgi. Orgaaniliste ühendite peamised rühmad on süsivesinikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped.

Neli orgaaniliste ühendite tüüpi on süsivesinikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped ning need täidavad elusrakus erinevaid funktsioone. Kuigi paljud orgaanilised ühendid ei ole polaarmolekulid ja seetõttu ei lahustu nad raku vees hästi, lahustuvad nad sageli teistes orgaanilistes ühendites. Näiteks kui süsivesikud nagu suhkur on kergelt polaarsed ja lahustuvad vees, siis rasvad mitte. Kuid rasvad lahustuvad teistes orgaanilistes lahustites, näiteks eetrites. Lahuses olles reageerivad neli tüüpi orgaanilised molekulid ja moodustavad eluskoes kokku puutudes uued ühendid.

Orgaanilised ühendid varieeruvad lihtsatest ainetest, mille molekulid koosnevad vaid kahest elemendist koosnevatest aatomitest, kuni pikkade keeruliste polümeerideni, mille molekulid sisaldavad palju elemente. Näiteks süsivesinikud koosnevad ainult süsinikust ja vesinikust. Need võivad moodustada lihtsaid molekule või pikki aatomahelaid ning neid kasutatakse raku struktuuri jaoks ja keerukamate molekulide põhiliste ehitusplokkidena.

Lipiidid on rasvad ja sarnased materjalid, mis koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust. Need aitavad moodustada rakuseinu ja membraane ning on toidu põhikomponent. Valgud koosnevad süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust ning neil on rakkudes kaks peamist ülesannet. Need moodustavad osa raku ja organi struktuuridest, kuid on ka ensüümid, hormoonid ja muud orgaanilised kemikaalid, mis osalevad keemilistes reaktsioonides, et toota eluks vajalikke materjale.

Nukleiinhapped koosnevad süsinikust, vesinikust, hapnikust, lämmastikust ja fosforist. RNA ja DNA-na salvestavad nad juhiseid keemilisi protsesse, mis hõlmavad teisi valke. Need on geneetilise koodi heeliksi kujulised molekulid. Neli tüüpi orgaanilisi molekule põhinevad kõik süsinikul ja mõnel muul elemendil, kuid neil on erinevad omadused.

Süsivesinikud on lihtsamad orgaanilised ühendid ja lihtsaim süsivesinik on CH₄ või metaan. Süsinikuaatom jagab nelja välise elektronkesta moodustamiseks nelja vesiniku aatomiga elektrone.

Selle asemel, et liituda ainult vesinikuaatomitega, võib süsinikuaatom jagada ühte või kahte väliskestast elektroni teise süsinikuaatomiga, moodustades pikad ahelad. Näiteks butaan, C₄H₁₀, koosneb neljast süsinikuaatomist koosnevast ahelast, mida ümbritseb 10 vesinikuaatomit.

Orgaaniliste ühendite keerulisem rühm on lipiidid või rasvad. Nende hulka kuulub süsivesinike ahel, kuid neil on ka osa, kus ahel seondub hapnikuga. Orgaanilisi ühendeid, mis sisaldavad ainult süsinikku, vesinikku ja hapnikku, nimetatakse süsivesikuteks.

Glütserool on lihtsa lipiidi näide. Selle keemiline valem on C₃H₈O₃ja sellel on kolm süsinikuaatomit, millest igaühega on seotud hapniku aatom. Glütserool on ehitusplokk, mis moodustab paljude keerukamate lipiidide aluse.

Enamik valke on väga suured keeruka struktuuriga molekulid, mis võimaldavad neil orgaanilistes keemilistes reaktsioonides olulist rolli võtta. Selliste reaktsioonide korral valkude osad lagunevad, paigutatakse ümber või liituvad uute ahelatega. Isegi kõige lihtsamatel valkudel on pikad ahelad ja palju alajagu.

Näiteks 3-amino-2-butanoolil on keemiline valem C₄H₁₁EI, kuid see on tõesti süsivesiniku sektsioonide jada, millele on kinnitatud lämmastiku ja hapniku aatom. Seda näitab selgemini valem CH₃CH (NH₂) CH (OH) CH₃ja aminohapet kasutatakse keemilistes reaktsioonides teiste valkude tootmiseks.

Nukleiinhapped moodustavad elusrakkude geneetilise koodi aluse ja on korduvate allüksuste pikad stringid. Näiteks nukleiinhappe desoksüribonukleiinhappe või DNA korral sisaldavad molekulid fosfaatrühma, suhkrut ja korduvaid subühikuid tsütosiin, guaniin, tümiin ja adeniin. DNA molekuli tsütosiini sisaldaval osal on keemiline valem C₉H₁₂O₆N₃P ja erinevaid alaühikuid sisaldavad sektsioonid moodustavad raku tuumas paiknevad pikad polümeermolekulid.

Mõned orgaanilised ühendid on kõige keerulisemad molekulid, mis eksisteerivad, ja need peegeldavad elu võimaldavate keemiliste reaktsioonide keerukust. Isegi selle keerukuse korral koosnevad molekulid suhteliselt vähestest elementidest ja kõigi põhikomponendiks on süsinik.