Co to jest związek organiczny?

Związki organiczne zawsze zawierają węgiel wraz z innymi pierwiastkami niezbędnymi do funkcjonowania żywych organizmów. Węgiel jest kluczowym pierwiastkiem, ponieważ ma cztery elektrony w zewnętrznej powłoce elektronowej, która może pomieścić osiem elektronów. W rezultacie może tworzyć wiele rodzajów wiązań z innymi atomami węgla i pierwiastkami, takimi jak wodór, tlen i azot. Węglowodory i białka są dobrymi przykładami cząsteczek organicznych, które mogą tworzyć długie łańcuchy i złożone struktury. Zbudowane z tych cząsteczek związki organiczne są podstawą reakcji chemicznych w komórkach roślin i zwierząt – reakcje, które dostarczają energii do znalezienia pożywienia, do rozmnażania i do wszystkich innych procesów niezbędnych do życie.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Związek organiczny należy do klasy związków chemicznych zawierających atomy węgla połączone ze sobą oraz z innymi atomami wiązaniami kowalencyjnymi i znajdujące się w komórkach organizmów żywych. Wodór, tlen i azot to typowe pierwiastki, które oprócz węgla składają się na związki organiczne. Ślady innych pierwiastków, takich jak siarka, fosfor, żelazo i miedź, mogą być również obecne, gdy jest to potrzebne do określonych organicznych reakcji chemicznych. Główne grupy związków organicznych to węglowodory, lipidy, białka i kwasy nukleinowe.

Cztery rodzaje związków organicznych to węglowodory, lipidy, białka i kwasy nukleinowe, które pełnią różne funkcje w żywej komórce. Chociaż wiele związków organicznych nie jest cząsteczkami polarnymi i dlatego nie rozpuszczają się dobrze w wodzie komórki, często rozpuszczają się one w innych związkach organicznych. Na przykład, podczas gdy węglowodany, takie jak cukier, są lekko polarne i rozpuszczają się w wodzie, tłuszcze nie. Ale tłuszcze rozpuszczają się w innych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etery. W roztworze cztery rodzaje cząsteczek organicznych wchodzą w interakcje i tworzą nowe związki, gdy wchodzą w kontakt z żywą tkanką.

Związki organiczne obejmują zarówno proste substancje, których molekuły składają się z kilku atomów składających się tylko z dwóch pierwiastków, jak i długie, złożone polimery, których molekuły zawierają wiele pierwiastków. Na przykład węglowodory składają się wyłącznie z węgla i wodoru. Mogą tworzyć proste cząsteczki lub długie łańcuchy atomów i są wykorzystywane do budowy struktury komórkowej oraz jako podstawowe elementy budulcowe dla bardziej złożonych cząsteczek.

Lipidy to tłuszcze i podobne materiały, które składają się z węgla, wodoru i tlenu. Pomagają w tworzeniu ścian komórkowych i błon komórkowych i są głównym składnikiem pożywienia. Białka składają się z węgla, wodoru, tlenu i azotu i pełnią w komórkach dwie główne funkcje. Stanowią część struktur komórkowych i narządów, ale są również enzymami, hormonami i innymi organicznymi substancjami chemicznymi, które biorą udział w reakcjach chemicznych, aby wytworzyć materiały niezbędne do życia.

Kwasy nukleinowe składają się z węgla, wodoru, tlenu, azotu i fosforu. Jako RNA i DNA przechowują instrukcje dotyczące procesów chemicznych z udziałem innych białek. Są to cząsteczki kodu genetycznego w kształcie helisy. Wszystkie cztery rodzaje cząsteczek organicznych są oparte na węglu i kilku innych pierwiastkach, ale mają różne właściwości.

Węglowodory są najprostszymi związkami organicznymi, a najprostszym węglowodorem jest CH₄ lub metan. Atom węgla dzieli elektrony z czterema atomami wodoru, aby uzupełnić zewnętrzną powłokę elektronową.

Zamiast wiązać się tylko atomami wodoru, atom węgla może dzielić jeden lub dwa elektrony swojej zewnętrznej powłoki z innym atomem węgla, tworząc długie łańcuchy. Na przykład butan, C₄H₁₀, składa się z łańcucha czterech atomów węgla otoczonego 10 atomami wodoru.

Bardziej skomplikowaną grupą związków organicznych są lipidy lub tłuszcze. Zawierają łańcuch węglowodorowy, ale mają również część, w której łańcuch łączy się z tlenem. Związki organiczne zawierające tylko węgiel, wodór i tlen nazywane są węglowodanami.

Glicerol jest przykładem prostego lipidu. Jego wzór chemiczny to C₃H₈O₃, i ma łańcuch złożony z trzech atomów węgla, z każdym połączonym atomem tlenu. Glicerol jest budulcem, który stanowi podstawę wielu bardziej złożonych lipidów.

Większość białek to bardzo duże cząsteczki o złożonej strukturze, które pozwalają im odgrywać ważne role w organicznych reakcjach chemicznych. W takich reakcjach części białek rozpadają się, przestawiają lub łączą się z nowymi łańcuchami. Nawet najprostsze białka mają długie łańcuchy i wiele podsekcji.

Na przykład 3-amino-2-butanol ma wzór chemiczny C₄H₁₁NIE, ale tak naprawdę jest to sekwencja sekcji węglowodorowych z przyłączonym atomem azotu i tlenu. Widać to wyraźniej wzorem CH₃CH(NH₂)CH(OH)CH₃, a aminokwas jest wykorzystywany w reakcjach chemicznych do produkcji innych białek.

Kwasy nukleinowe stanowią podstawę kodu genetycznego żywych komórek i są długimi ciągami powtarzających się podjednostek. Dla kwasu nukleinowego kwasu dezoksyrybonukleinowego lub DNA, na przykład, cząsteczki zawierają grupę fosforanową, cukier i powtarzające się podjednostki cytozynę, guaninę, tyminę i adeninę. Część cząsteczki DNA zawierająca cytozynę ma wzór chemiczny C₉H₁₂O₆N₃P, a sekcje zawierające różne podjednostki tworzą długie cząsteczki polimeru zlokalizowane w jądrze komórkowym.

Niektóre związki organiczne są najbardziej złożonymi cząsteczkami, jakie istnieją i odzwierciedlają złożoność reakcji chemicznych, które umożliwiają życie. Nawet przy tej złożoności cząsteczki składają się ze stosunkowo niewielu pierwiastków, a wszystkie zawierają węgiel jako główny składnik.