Kas ir organiskais savienojums?

Organiskie savienojumi vienmēr satur oglekli kopā ar citiem elementiem, kas nepieciešami dzīvo organismu darbībai. Ogleklis ir galvenais elements, jo tā ārējā elektronu apvalkā ir četri elektroni, kas spēj turēt astoņus elektronus. Tā rezultātā tas var veidot daudzu veidu saites ar citiem oglekļa atomiem un elementiem, piemēram, ūdeņradi, skābekli un slāpekli. Ogļūdeņraži un olbaltumvielas ir labi organisko molekulu piemēri, kas var veidot garas ķēdes un sarežģītas struktūras. Organiskie savienojumi, kas sastāv no šīm molekulām, ir pamats ķīmiskām reakcijām augu un dzīvnieku šūnās - reakcijas, kas nodrošina enerģiju pārtikas atrašanai, reprodukcijai un visiem citiem procesiem, kas nepieciešami dzīve.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Organiskais savienojums ir ķimikāliju klases loceklis, kas satur oglekļa atomus, kas saistīti ar kovalentām saitēm un atrodami dzīvo organismu šūnās. Ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis ir tipiski elementi, kas papildus ogleklim veido organiskos savienojumus. Vajadzības gadījumā īpašām organiskām ķīmiskām reakcijām var būt arī citu elementu, piemēram, sēra, fosfora, dzelzs un vara, pēdas. Organisko savienojumu galvenās grupas ir ogļūdeņraži, lipīdi, olbaltumvielas un nukleīnskābes.

Četri organisko savienojumu veidi ir ogļūdeņraži, lipīdi, olbaltumvielas un nukleīnskābes, un dzīvā šūnā tie veic dažādas funkcijas. Kaut arī daudzi organiskie savienojumi nav polāras molekulas un tāpēc labi neizšķīst šūnas ūdenī, tie bieži izšķīst citos organiskos savienojumos. Piemēram, ja ogļhidrāti, piemēram, cukurs, ir nedaudz polāri un izšķīst ūdenī, tauki to nedara. Bet tauki izšķīst citos organiskos šķīdinātājos, piemēram, ēteros. Šķīdumā četri organisko molekulu veidi mijiedarbojas un veido jaunus savienojumus, nonākot saskarē ar dzīviem audiem.

Organiskie savienojumi svārstās no vienkāršām vielām ar molekulām, kas sastāv no dažiem tikai divu elementu atomiem, līdz gariem, sarežģītiem polimēriem, kuru molekulās ir daudz elementu. Piemēram, ogļūdeņražus veido tikai ogleklis un ūdeņradis. Tie var veidot vienkāršas molekulas vai garas atomu ķēdes, un tos izmanto šūnu struktūrai un kā sarežģītāku molekulu pamatelementus.

Lipīdi ir tauki un tamlīdzīgi materiāli, kas sastāv no oglekļa, ūdeņraža un skābekļa. Tie palīdz veidot šūnu sienas un membrānas un ir galvenā pārtikas sastāvdaļa. Olbaltumvielas sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa, un šūnās tām ir divas galvenās funkcijas. Tie ir daļa no šūnu un orgānu struktūrām, bet tie ir arī fermenti, hormoni un citas organiskas ķīmiskas vielas, kas piedalās ķīmiskajās reakcijās, lai ražotu dzīvībai nepieciešamos materiālus.

Nukleīnskābes sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa un fosfora. Kā RNS un DNS viņi glabā instrukcijas ķīmiskiem procesiem, kuros iesaistīti citi proteīni. Tās ir ģenētiskā koda spirāles formas molekulas. Visi četri organisko molekulu veidi ir balstīti uz oglekli un dažiem citiem elementiem, taču tiem ir atšķirīgas īpašības.

Ogļūdeņraži ir visvienkāršākie organiskie savienojumi, un vienkāršākais ogļūdeņradis ir CH₄ vai metāns. Oglekļa atoms dala elektronus ar četriem ūdeņraža atomiem, lai pabeigtu tā ārējo elektronu apvalku.

Tā vietā, lai savienotos tikai ar ūdeņraža atomiem, oglekļa atoms var koplietot vienu vai divus ārējā apvalka elektronus ar citu oglekļa atomu, veidojot garas ķēdes. Piemēram, butāns, C.₄H₁₀, sastāv no četru oglekļa atomu ķēdes, kuru ieskauj 10 ūdeņraža atomi.

Sarežģītāka organisko savienojumu grupa ir lipīdi vai tauki. Tajos ietilpst ogļūdeņražu ķēde, bet ir arī daļa, kurā ķēde savienojas ar skābekli. Organiskos savienojumus, kas satur tikai oglekli, ūdeņradi un skābekli, sauc par ogļhidrātiem.

Glicerīns ir vienkārša lipīda piemērs. Tās ķīmiskā formula ir C₃H₈O₃, un tai ir trīs oglekļa atomu ķēde ar skābekļa atomu, kas saistīts ar katru no tiem. Glicerīns ir celtniecības elements, kas veido daudzu sarežģītāku lipīdu pamatu.

Lielākā daļa olbaltumvielu ir ļoti lielas molekulas ar sarežģītu struktūru, kas ļauj tām uzņemties svarīgu lomu organiskās ķīmiskās reakcijās. Šādās reakcijās olbaltumvielu daļas sadalās, tiek pārkārtotas vai pievienojas jaunām ķēdēm. Pat vienkāršākajiem proteīniem ir garas ķēdes un daudzas apakšsadaļas.

Piemēram, 3-amino-2-butanolam ir ķīmiskā formula C₄H₁₁NĒ, bet tā patiešām ir ogļūdeņražu sekciju secība, kurai pievienots slāpekļa un skābekļa atoms. To skaidrāk parāda formula CH₃CH (NH₂) CH (OH) CH₃, un aminoskābi izmanto ķīmiskās reakcijās citu olbaltumvielu ražošanai.

Nukleīnskābes veido dzīvo šūnu ģenētiskā koda pamatu un ir garas atkārtotu apakšvienību virknes. Piemēram, nukleīnskābes dezoksiribonukleīnskābei vai DNS molekulas satur fosfātu grupu, cukuru un atkārtojošās apakšvienības citozīnu, guanīnu, timīnu un adenīnu. DNS molekulas daļai, kas satur citozīnu, ir ķīmiskā formula C₉H₁₂O₆N₃P, un sekcijas, kas satur dažādas apakšvienības, veido garas polimēra molekulas, kas atrodas šūnu kodolā.

Daži organiskie savienojumi ir vissarežģītākās molekulas, kas pastāv, un tie atspoguļo ķīmisko reakciju sarežģītību, kas padara dzīvi iespējamu. Pat ar šo sarežģītību molekulas sastāv no salīdzinoši maz elementiem, un to visu galvenā sastāvdaļa ir ogleklis.