Kaj je organska spojina?

Organske spojine vedno vsebujejo ogljik skupaj z drugimi elementi, ki so potrebni za delovanje živih organizmov. Ogljik je ključni element, ker ima štiri elektrone v zunanji elektronski lupini, ki lahko sprejme osem elektronov. Posledično lahko tvori številne vrste vezi z drugimi atomi ogljika in elementi, kot so vodik, kisik in dušik. Ogljikovodiki in beljakovine so dober primer organskih molekul, ki lahko tvorijo dolge verige in zapletene strukture. Organske spojine, sestavljene iz teh molekul, so osnova za kemijske reakcije v celicah rastlin in živali - reakcije, ki zagotavljajo energijo za iskanje hrane, razmnoževanje in za vse druge potrebne procese življenje.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Organska spojina je član razreda kemikalij, ki vsebujejo ogljikove atome, ki so med seboj in z drugimi atomi povezani s kovalentnimi vezmi in se nahajajo v celicah živih organizmov. Vodik, kisik in dušik so tipični elementi, ki poleg ogljika tvorijo tudi organske spojine. Sledi drugih elementov, kot so žveplo, fosfor, železo in baker, so lahko prisotni tudi, kadar so potrebni za posebne organske kemične reakcije. Glavne skupine organskih spojin so ogljikovodiki, lipidi, beljakovine in nukleinske kisline.

Štiri vrste organskih spojin so ogljikovodiki, lipidi, beljakovine in nukleinske kisline in v živi celici opravljajo različne funkcije. Čeprav številne organske spojine niso polarne molekule in se zato v vodi celice ne raztopijo dobro, se pogosto raztopijo v drugih organskih spojinah. Na primer, medtem ko so ogljikovi hidrati, kot je sladkor, nekoliko polarni in se raztopijo v vodi, maščobe pa ne. Toda maščobe se raztopijo v drugih organskih topilih, kot so etri. Ko so v raztopini, štiri vrste organskih molekul med stikom znotraj živega tkiva tvorijo nove spojine.

Organske spojine segajo od preprostih snovi z molekulami, sestavljenimi iz nekaj atomov le dveh elementov, do dolgih, kompleksnih polimerov, katerih molekule vključujejo veliko elementov. Ogljikovodiki so na primer sestavljeni samo iz ogljika in vodika. Lahko tvorijo preproste molekule ali dolge verige atomov in se uporabljajo za celično zgradbo in kot osnovni gradniki za bolj zapletene molekule.

Lipidi so maščobe in podobni materiali, ki so sestavljeni iz ogljika, vodika in kisika. Pomagajo oblikovati celične stene in membrane ter so glavna sestavina hrane. Beljakovine so sestavljene iz ogljika, vodika, kisika in dušika in imajo dve glavni funkciji v celicah. Sestavljajo del celičnih in organskih struktur, hkrati pa so tudi encimi, hormoni in druge organske kemikalije, ki sodelujejo v kemičnih reakcijah in tvorijo snovi, ki so bistvene za življenje.

Nukleinske kisline so sestavljene iz ogljika, vodika, kisika, dušika in fosforja. Kot RNA in DNA shranjujejo navodila za kemijske procese, ki vključujejo druge beljakovine. So molekule genske kode v obliki vijačnice. Vse štiri organske molekule temeljijo na ogljiku in nekaj drugih elementih, vendar imajo različne lastnosti.

Ogljikovodiki so najpreprostejše organske spojine, najpreprostejši ogljikovodik pa je CH₄ ali metan. Atom ogljika deli elektrone s štirimi atomi vodika, da zaključi svojo zunanjo elektronsko lupino.

Namesto da se veže samo z vodikovimi atomi, si atom ogljika lahko deli en ali dva elektrona zunanje lupine z drugim atomom ogljika in tvori dolge verige. Na primer butan, C₄H₁₀, je sestavljen iz verige štirih atomov ogljika, obdanih z 10 atomi vodika.

Bolj zapletena skupina organskih spojin so lipidi ali maščobe. Vključujejo ogljikovodikovo verigo, imajo pa tudi del, kjer se veriga veže s kisikom. Organske spojine, ki vsebujejo samo ogljik, vodik in kisik, imenujemo ogljikovi hidrati.

Glicerol je primer preprostega lipida. Njegova kemična formula je C₃H₈O₃in ima verigo treh atomov ogljika, pri čemer je na vsakega vezan atom kisika. Glicerol je gradnik, ki je osnova številnih bolj zapletenih lipidov.

Večina beljakovin je zelo velikih molekul s kompleksnimi strukturami, ki jim omogočajo, da prevzamejo pomembno vlogo v organskih kemijskih reakcijah. Pri takih reakcijah se deli beljakovin razbijejo, preuredijo ali povežejo z novimi verigami. Tudi najpreprostejši proteini imajo dolge verige in veliko pododdelkov.

Na primer, 3-amino-2-butanol ima kemično formulo C₄H₁₁NE, ampak gre v resnici za zaporedje odsekov ogljikovodikov s pritrjenim atomom dušika in kisika. Jasneje kaže formula CH₃CH (NH₂) CH (OH) CH₃in aminokislina se uporablja v kemijskih reakcijah za proizvodnjo drugih beljakovin.

Nukleinske kisline so osnova genetske kode živih celic in so dolge nize ponavljajočih se podenot. Za nukleinske kisline deoksiribonukleinske kisline ali DNA, na primer, molekule vsebujejo fosfatno skupino, sladkor in ponavljajoče se podenote citozin, gvanin, timin in adenin. Del molekule DNA, ki vsebuje citozin, ima kemijsko formulo C₉H₁₂O₆N₃P in odseki, ki vsebujejo različne podenote, tvorijo dolge polimerne molekule, ki se nahajajo v jedru celic.

Nekatere organske spojine so najbolj zapletene molekule, ki obstajajo, in odražajo zapletenost kemičnih reakcij, ki omogočajo življenje. Tudi s to kompleksnostjo so molekule sestavljene iz sorazmerno malo elementov, vsi pa imajo glavno sestavino ogljik.