Che cos'è un composto organico?

I composti organici contengono sempre carbonio insieme ad altri elementi necessari per il funzionamento degli organismi viventi. Il carbonio è l'elemento chiave perché ha quattro elettroni in un guscio elettronico esterno che può contenere otto elettroni. Di conseguenza, può formare molti tipi di legami con altri atomi di carbonio ed elementi come idrogeno, ossigeno e azoto. Gli idrocarburi e le proteine ​​sono buoni esempi di molecole organiche che possono formare lunghe catene e strutture complesse. I composti organici costituiti da queste molecole sono alla base delle reazioni chimiche nelle cellule di piante e animali – reazioni che forniscono l'energia per trovare il cibo, per la riproduzione e per tutti gli altri processi necessari per vita.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Un composto organico è un membro di una classe di sostanze chimiche contenenti atomi di carbonio legati tra loro e ad altri atomi da legami covalenti e che si trovano nelle cellule degli organismi viventi. L'idrogeno, l'ossigeno e l'azoto sono elementi tipici che compongono i composti organici oltre al carbonio. Possono essere presenti anche tracce di altri elementi come zolfo, fosforo, ferro e rame quando necessario per specifiche reazioni chimiche organiche. I principali gruppi di composti organici sono idrocarburi, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici.

I quattro tipi di composti organici sono idrocarburi, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici e svolgono funzioni diverse in una cellula vivente. Mentre molti composti organici non sono molecole polari e quindi non si dissolvono bene nell'acqua di una cellula, spesso si dissolvono in altri composti organici. Ad esempio, mentre i carboidrati come lo zucchero sono leggermente polari e si dissolvono in acqua, i grassi no. Ma i grassi si dissolvono in altri solventi organici come gli eteri. Quando sono in soluzione, i quattro tipi di molecole organiche interagiscono e formano nuovi composti quando entrano in contatto all'interno del tessuto vivente.

I composti organici vanno da sostanze semplici con molecole costituite da pochi atomi di soli due elementi a polimeri lunghi e complessi le cui molecole includono molti elementi. Gli idrocarburi, ad esempio, sono costituiti solo da carbonio e idrogeno. Possono formare molecole semplici o lunghe catene di atomi e sono utilizzati per la struttura cellulare e come mattoni di base per molecole più complesse.

I lipidi sono grassi e materiali simili costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Aiutano a formare le pareti cellulari e le membrane e sono un componente importante del cibo. Le proteine ​​sono costituite da carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto e svolgono due funzioni principali nelle cellule. Fanno parte delle strutture cellulari e degli organi, ma sono anche enzimi, ormoni e altre sostanze chimiche organiche che prendono parte alle reazioni chimiche per produrre i materiali essenziali per la vita.

Gli acidi nucleici sono costituiti da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo. Come RNA e DNA, immagazzinano le istruzioni per i processi chimici che coinvolgono altre proteine. Sono le molecole a forma di elica del codice genetico. I quattro tipi di molecole organiche sono tutti basati sul carbonio e su pochi altri elementi, ma hanno proprietà diverse.

Gli idrocarburi sono i composti organici più semplici e l'idrocarburo più semplice è CH₄ o metano. L'atomo di carbonio condivide gli elettroni con quattro atomi di idrogeno per completare il suo guscio elettronico esterno.

Invece di legarsi solo con atomi di idrogeno, un atomo di carbonio può condividere uno o due dei suoi elettroni del guscio esterno con un altro atomo di carbonio, formando lunghe catene. Ad esempio, butano, C₄H₁₀, è costituito da una catena di quattro atomi di carbonio circondati da 10 atomi di idrogeno.

Un gruppo più complicato di composti organici sono i lipidi oi grassi. Includono una catena idrocarburica ma hanno anche una parte in cui la catena si lega all'ossigeno. I composti organici contenenti solo carbonio, idrogeno e ossigeno sono chiamati carboidrati.

Il glicerolo è un esempio di un semplice lipide. La sua formula chimica è C₃H₈oh₃, e ha una catena di tre atomi di carbonio con un atomo di ossigeno legato a ciascuno. Il glicerolo è un elemento costitutivo che costituisce la base di molti lipidi più complessi.

La maggior parte delle proteine ​​sono molecole molto grandi con strutture complesse che consentono loro di assumere ruoli importanti nelle reazioni chimiche organiche. In tali reazioni, parti delle proteine ​​si rompono, vengono riorganizzate o si uniscono con nuove catene. Anche le proteine ​​più semplici hanno lunghe catene e molte sottosezioni.

Ad esempio, il 3-ammino-2-butanolo ha la formula chimica C₄H₁₁NO, ma in realtà è una sequenza di sezioni di idrocarburi con attaccati un atomo di azoto e un atomo di ossigeno. È più chiaramente mostrato dalla formula CH₃CH(NH₂)CH(OH)CH₃e l'aminoacido viene utilizzato nelle reazioni chimiche per produrre altre proteine.

Gli acidi nucleici costituiscono la base del codice genetico delle cellule viventi e sono lunghe stringhe di subunità ripetute. Per l'acido desossiribonucleico o DNA dell'acido nucleico, ad esempio, le molecole contengono un gruppo fosfato, uno zucchero e le subunità ripetute citosina, guanina, timina e adenina. La parte di una molecola di DNA contenente citosina ha una formula chimica C₉H₁₂oh₆no₃P, e le sezioni contenenti diverse subunità formano lunghe molecole polimeriche situate nel nucleo delle cellule.

Alcuni composti organici sono le molecole più complesse che esistono e rispecchiano la complessità delle reazioni chimiche che rendono possibile la vita. Anche con questa complessità, le molecole sono costituite da relativamente pochi elementi e tutte hanno il carbonio come componente principale.