Čo je to organická zlúčenina?

Organické zlúčeniny vždy obsahujú uhlík spolu s ďalšími prvkami, ktoré sú potrebné pre fungovanie živých organizmov. Uhlík je kľúčovým prvkom, pretože má štyri elektróny vo vonkajšom elektrónovom obale, ktorý pojme osem elektrónov. Vďaka tomu môže vytvárať veľa druhov väzieb s inými atómami uhlíka a prvkami, ako sú vodík, kyslík a dusík. Uhľovodíky a proteíny sú dobrým príkladom organických molekúl, ktoré môžu vytvárať dlhé reťazce a zložité štruktúry. Organické zlúčeniny tvorené týmito molekulami sú základom pre chemické reakcie v bunkách rastlín a živočíchov - reakcie, ktoré poskytujú energiu na hľadanie potravy, na reprodukciu a na všetky ďalšie procesy potrebné na život.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Organická zlúčenina je členom triedy chemikálií obsahujúcich atómy uhlíka, ktoré sú navzájom spojené a s inými atómami spojené kovalentnými väzbami a nachádzajú sa v bunkách živých organizmov. Vodík, kyslík a dusík sú typické prvky, ktoré okrem uhlíka tvoria aj organické zlúčeniny. V prípade potreby pre špecifické organické chemické reakcie môžu byť tiež prítomné stopy ďalších prvkov, ako je síra, fosfor, železo a meď. Hlavnými skupinami organických zlúčenín sú uhľovodíky, lipidy, bielkoviny a nukleové kyseliny.

Štyri typy organických zlúčenín sú uhľovodíky, lipidy, proteíny a nukleové kyseliny a v živej bunke vykonávajú rôzne funkcie. Aj keď veľa organických zlúčenín nie sú polárne molekuly, a preto sa nerozpúšťajú dobre vo vode bunky, často sa rozpúšťajú v iných organických zlúčeninách. Napríklad zatiaľ čo sacharidy, ako je cukor, sú mierne polárne a rozpúšťajú sa vo vode, tuky nie. Ale tuky sa rozpúšťajú v iných organických rozpúšťadlách, ako sú étery. Keď sú v roztoku, štyri typy organických molekúl interagujú a tvoria nové zlúčeniny, keď prichádzajú do kontaktu v živom tkanive.

Organické zlúčeniny sa pohybujú od jednoduchých látok s molekulami zloženými z niekoľkých atómov iba z dvoch prvkov až po dlhé zložité polyméry, ktorých molekuly obsahujú veľa prvkov. Napríklad uhľovodíky sú tvorené iba uhlíkom a vodíkom. Môžu vytvárať jednoduché molekuly alebo dlhé reťazce atómov a používajú sa na bunkovú štruktúru a ako základné stavebné prvky pre zložitejšie molekuly.

Lipidy sú tuky a podobné materiály, ktoré sú tvorené uhlíkom, vodíkom a kyslíkom. Pomáhajú formovať bunkové steny a membrány a sú hlavnou zložkou potravy. Bielkoviny sú tvorené uhlíkom, vodíkom, kyslíkom a dusíkom a v bunkách majú dve hlavné funkcie. Tvoria súčasť bunkových a orgánových štruktúr, ale sú to tiež enzýmy, hormóny a ďalšie organické chemikálie, ktoré sa zúčastňujú chemických reakcií na výrobu materiálov nevyhnutných pre život.

Nukleové kyseliny sú tvorené uhlíkom, vodíkom, kyslíkom, dusíkom a fosforom. Ako RNA a DNA uchovávajú pokyny pre chemické procesy zahŕňajúce iné bielkoviny. Sú to molekuly genetického kódu v tvare špirály. Všetky štyri typy organických molekúl sú založené na uhlíku a niekoľkých ďalších prvkoch, majú však odlišné vlastnosti.

Uhľovodíky sú najjednoduchšie organické zlúčeniny a najjednoduchším uhľovodíkom je CH₄ alebo metán. Atóm uhlíka zdieľa elektróny so štyrmi atómami vodíka, aby dokončil svoj vonkajší elektrónový obal.

Namiesto väzby iba s atómami vodíka môže atóm uhlíka zdieľať jeden alebo dva svoje elektróny vonkajšieho obalu s iným atómom uhlíka a vytvárať tak dlhé reťazce. Napríklad bután, C.₄H₁₀, je tvorený reťazcom štyroch atómov uhlíka obklopených 10 atómami vodíka.

Zložitejšou skupinou organických zlúčenín sú lipidy alebo tuky. Zahŕňajú uhľovodíkový reťazec, ale majú tiež časť, kde sa reťazec viaže s kyslíkom. Organické zlúčeniny obsahujúce iba uhlík, vodík a kyslík sa nazývajú sacharidy.

Glycerol je príkladom jednoduchého lipidu. Jeho chemický vzorec je C₃H₈O₃a má reťazec troch uhlíkových atómov a ku každému je pripojený atóm kyslíka. Glycerol je stavebný blok, ktorý tvorí základňu mnohých zložitejších lipidov.

Väčšina proteínov sú veľmi veľké molekuly so zložitými štruktúrami, ktoré im umožňujú hrať dôležitú úlohu v organických chemických reakciách. Pri takýchto reakciách sa časti bielkovín rozpadajú, sú preskupené alebo sa spájajú s novými reťazcami. Aj tie najjednoduchšie proteíny majú dlhé reťazce a veľa podsekcií.

Napríklad 3-amino-2-butanol má chemický vzorec C.₄H₁₁NIE, ale je to skutočne sled uhľovodíkových častí s pripojeným atómom dusíka a kyslíka. Jasnejšie to ukazuje vzorec CH₃CH (NH₂) CH (OH) CH₃a aminokyselina sa používa v chemických reakciách na výrobu ďalších proteínov.

Nukleové kyseliny tvoria základ genetického kódu živých buniek a sú dlhými reťazcami opakujúcich sa podjednotiek. Napríklad pre nukleovú kyselinu deoxyribonukleovú kyselinu alebo DNA molekuly obsahujú fosfátovú skupinu, cukor a opakujúce sa podjednotky cytozín, guanín, tymín a adenín. Časť molekuly DNA obsahujúca cytozín má chemický vzorec C.₉H₁₂O₆N₃P a rezy obsahujúce rôzne podjednotky tvoria dlhé polymérne molekuly umiestnené v jadre buniek.

Niektoré organické zlúčeniny sú najkomplexnejšie molekuly, ktoré existujú, a odrážajú zložitosť chemických reakcií, ktoré umožňujú život. Aj pri tejto zložitosti sú molekuly zložené z relatívne malého počtu prvkov a všetky majú ako hlavnú zložku uhlík.