La materia orgánica es un compuesto químico que contiene carbono. Las únicas excepciones son el ácido carbónico, los carburos, los carbonatos, los cianuros y los óxidos de carbono.
Historia
El término "sustancias orgánicas" apareció en la vida cotidiana de los científicos en la etapa de desarrollo temprano de la química. En ese momento, dominaban las cosmovisiones vitalistas. Fue una continuación de las tradiciones de Aristóteles y Plinio. Durante este período, los expertos estaban ocupados dividiendo el mundo en vivos y no vivos. Al mismo tiempo, todas las sustancias, sin excepción, se dividieron claramente en minerales y orgánicas. Se creía que para la síntesis de compuestos de sustancias "vivas", se necesitaba una "fuerza" especial. Es inherente a todos los seres vivos y los elementos orgánicos no pueden formarse sin él.
Esta afirmación, ridícula para la ciencia moderna, dominó durante mucho tiempo, hasta que en 1828 Friedrich Wöhler la refutó experimentalmente. Pudo obtener urea orgánica a partir de cianato de amonio inorgánico. Esto impulsó la química hacia adelante. Sin embargo, la división de sustancias en orgánicas e inorgánicas se ha conservado en el presente. Subyace en la clasificación. Se conocen casi 27 millones de compuestos orgánicos.
¿Por qué hay tantos compuestos orgánicos?
La materia orgánica es, con algunas excepciones, un compuesto de carbono. De hecho, este es un elemento muy curioso. El carbono es capaz de formar cadenas a partir de sus átomos. Es muy importante que la conexión entre ellos sea estable.
Además, el carbono en sustancias orgánicas exhibe valencia - IV. De esto se deduce que este elemento puede formar enlaces con otras sustancias no solo simples, sino también dobles y triples. A medida que aumenta su multiplicidad, la cadena de átomos se acortará. Al mismo tiempo, la estabilidad de la conexión solo aumenta.
Además, el carbono tiene la capacidad de formar estructuras planas, lineales y tridimensionales. Por eso hay tantas sustancias orgánicas diferentes en la naturaleza.
Composición
Como se mencionó anteriormente, la materia orgánica son compuestos de carbono. Y esto es muy importante. Los compuestos orgánicos surgen cuando se asocia con casi cualquier elemento de la tabla periódica. En la naturaleza, la mayoría de las veces su composición (además del carbono) incluye oxígeno, hidrógeno, azufre, nitrógeno y fósforo. Los elementos restantes son mucho más raros.
Propiedades
Entonces, la materia orgánica es un compuesto de carbono. Sin embargo, hay varios criterios importantes que debe cumplir. Todas las sustancias de origen orgánico tienen propiedades comunes:
1. existente entre los átomosLa diferente tipología de enlaces conduce inevitablemente a la aparición de isómeros. En primer lugar, están formados por la combinación de moléculas de carbono. Los isómeros son sustancias diferentes que tienen el mismo peso molecular y composición, pero diferentes propiedades químicas y físicas. Este fenómeno se llama isomería.
2. Otro criterio es el fenómeno de la homología. Son series de compuestos orgánicos, en los que la fórmula de las sustancias vecinas difiere de las anteriores en un grupo CH2. Esta importante propiedad se aplica en la ciencia de los materiales.
¿Cuáles son las clases de sustancias orgánicas?
Hay varias clases de compuestos orgánicos. Son conocidos por todos. Estos son proteínas, lípidos y carbohidratos. Estos grupos pueden denominarse polímeros biológicos. Están involucrados en el metabolismo a nivel celular en cualquier organismo. También se incluyen en este grupo los ácidos nucleicos. Entonces podemos decir que la materia orgánica es lo que comemos todos los días, de lo que estamos hechos.
Proteínas
Las proteínas se componen de componentes estructurales: aminoácidos. Estos son sus monómeros. Las proteínas también se llaman proteínas. Se conocen alrededor de 200 tipos de aminoácidos. Todos ellos se encuentran en los organismos vivos. Pero solo veinte de ellos son componentes de proteínas. Se llaman básicos. Pero en la literatura también puede encontrar términos menos populares: aminoácidos proteinogénicos y formadores de proteínas. La fórmula de esta clase de materia orgánica contiene componentes de amina (-NH2) y carboxilo (-COOH). Están conectados entre sí por los mismos enlaces de carbono.
Funciones de las proteínas
Las proteínas en el cuerpo de plantas y animales realizan muchas funciones importantes. Pero el principal es estructural. Las proteínas son los componentes principales de la membrana celular y la matriz de los orgánulos en las células. En nuestro cuerpo, todas las paredes de las arterias, venas y capilares, tendones y cartílagos, uñas y cabello se componen principalmente de diferentes proteínas.
La siguiente función es enzimática. Las proteínas actúan como enzimas. Catalizan reacciones químicas en el cuerpo. Son responsables de la descomposición de los nutrientes en el tracto digestivo. En las plantas, las enzimas fijan la posición del carbono durante la fotosíntesis.
Algunos tipos de proteínas transportan varias sustancias en el cuerpo, como el oxígeno. La materia orgánica también es capaz de unirse a ellos. Así es como funciona la función de transporte. Las proteínas transportan iones metálicos, ácidos grasos, hormonas y, por supuesto, dióxido de carbono y hemoglobina a través de los vasos sanguíneos. El transporte también ocurre a nivel intercelular.
Los compuestos proteicos - inmunoglobulinas - son responsables de la función protectora. Estos son anticuerpos sanguíneos. Por ejemplo, la trombina y el fibrinógeno participan activamente en el proceso de coagulación. Por lo tanto, evitan una mayor pérdida de sangre.
Las proteínas también son responsables de realizar la función contráctil. Debido al hecho de que las protofibrillas de actina y miosina realizan constantemente movimientos deslizantes entre sí, las fibras musculares se contraen. Pero incluso en organismos unicelulares, similarprocesos. El movimiento de los flagelos bacterianos también está directamente relacionado con el deslizamiento de los microtúbulos, que son de naturaleza proteica.
La oxidación de la materia orgánica libera grandes cantidades de energía. Pero, por regla general, las proteínas se consumen para satisfacer las necesidades energéticas muy raramente. Esto sucede cuando se agotan todas las existencias. Los lípidos y los carbohidratos son los más adecuados para esto. Por lo tanto, las proteínas pueden realizar una función energética, pero solo bajo ciertas condiciones.
Lípidos
Un compuesto similar a la grasa también es una sustancia orgánica. Los lípidos pertenecen a las moléculas biológicas más simples. Son insolubles en agua, pero se descomponen en soluciones no polares como gasolina, éter y cloroformo. Son parte de todas las células vivas. Químicamente, los lípidos son ésteres de alcoholes y ácidos carboxílicos. El más famoso de ellos son las grasas. En el cuerpo de animales y plantas, estas sustancias realizan muchas funciones importantes. Muchos lípidos se utilizan en medicina e industria.
Funciones de los lípidos
Estas sustancias químicas orgánicas, junto con las proteínas de las células, forman membranas biológicas. Pero su función principal es la energía. Cuando las moléculas de grasa se oxidan, se libera una gran cantidad de energía. Se dirige a la formación de ATP en las células. En forma de lípidos, se puede acumular una cantidad significativa de reservas de energía en el cuerpo. A veces son incluso más que necesarios para la realización de la vida normal. Con cambios patológicos en el metabolismo de las células "grasas", se vuelve más. Aunquepara ser justos, debe tenerse en cuenta que tales reservas excesivas son simplemente necesarias para hibernar animales y plantas. Mucha gente cree que los árboles y arbustos se alimentan del suelo durante el período frío. En realidad, están agotando las reservas de aceites y grasas que produjeron durante el verano.
En el cuerpo humano y animal, las grasas también pueden desempeñar una función protectora. Se depositan en el tejido subcutáneo y alrededor de órganos como los riñones y los intestinos. Por lo tanto, sirven como una buena protección contra daños mecánicos, es decir, golpes.
Además, las grasas tienen un bajo nivel de conductividad térmica, lo que ayuda a mantener el calor. Esto es muy importante, especialmente en climas fríos. En los animales marinos, la capa de grasa subcutánea también contribuye a una buena flotabilidad. Pero en las aves, los lípidos también cumplen funciones hidrofugantes y lubricantes. La cera recubre sus plumas y las hace más elásticas. Algunas especies de plantas tienen la misma capa en las hojas.
Carbohidratos
Fórmula orgánica C (H2O)m indica si el compuesto pertenece a la carbohidratos de clase. El nombre de estas moléculas hace referencia a que contienen oxígeno e hidrógeno en la misma cantidad que el agua. Además de estos elementos químicos, los compuestos pueden contener, por ejemplo, nitrógeno.
Los carbohidratos en la célula son el grupo principal de compuestos orgánicos. Estos son los productos primarios del proceso de fotosíntesis. También son los productos iniciales de síntesis en plantas de otrossustancias tales como alcoholes, ácidos orgánicos y aminoácidos. Los carbohidratos también forman parte de las células de animales y hongos. También se encuentran entre los principales componentes de bacterias y protozoos. Así, en una célula animal son del 1 al 2%, y en una célula vegetal su número puede alcanzar el 90%.
Hoy en día, solo hay tres grupos de carbohidratos:
- azúcares simples (monosacáridos);
- oligosacáridos, que consisten en varias moléculas de azúcares simples conectados sucesivamente;
- polisacáridos, contienen más de 10 moléculas de monosacáridos y sus derivados.
Funciones de los carbohidratos
Todas las sustancias orgánicas en la célula realizan ciertas funciones. Así, por ejemplo, la glucosa es la principal fuente de energía. Se descompone en las células de todos los organismos vivos. Esto sucede durante la respiración celular. El glucógeno y el almidón son la principal fuente de energía, el primero en los animales y el segundo en las plantas.
Los carbohidratos también cumplen una función estructural. La celulosa es el principal componente de la pared celular vegetal. Y en los artrópodos, la quitina realiza la misma función. También se encuentra en las células de los hongos superiores. Si tomamos los oligosacáridos como ejemplo, entonces son parte de la membrana citoplasmática, en forma de glicolípidos y glicoproteínas. Además, el glucocáliz a menudo se detecta en las células. Las pentosas participan en la síntesis de ácidos nucleicos. En este caso, la desoxirribosa se incluye en el ADN y la ribosa en el ARN. Además, estos componentes se encuentran en coenzimas, por ejemplo, en FAD,NADP y NAD.
Los carbohidratos también son capaces de realizar una función protectora en el cuerpo. En los animales, la sustancia heparina previene activamente la coagulación sanguínea rápida. Se forma durante el daño tisular y bloquea la formación de coágulos de sangre en los vasos. La heparina se encuentra en grandes cantidades en los mastocitos en gránulos.
Ácidos nucleicos
Las proteínas, los carbohidratos y los lípidos no son todas clases conocidas de sustancias orgánicas. La química también incluye ácidos nucleicos. Estos son biopolímeros que contienen fósforo. Ellos, al estar en el núcleo celular y el citoplasma de todos los seres vivos, aseguran la transmisión y el almacenamiento de los datos genéticos. Estas sustancias fueron descubiertas gracias al bioquímico F. Miescher, quien estudió los espermatozoides del salmón. Fue un descubrimiento "accidental". Un poco más tarde, el ARN y el ADN también se encontraron en todos los organismos vegetales y animales. Los ácidos nucleicos también se han aislado en las células de hongos y bacterias, así como en virus.
En total, en la naturaleza se encuentran dos tipos de ácidos nucleicos: ribonucleico (ARN) y desoxirribonucleico (ADN). La diferencia está clara en el título. El ADN contiene desoxirribosa, un azúcar de cinco carbonos. Y la ribosa se encuentra en la molécula de ARN.
Los ácidos nucleicos son estudiados por la química orgánica. Los temas de investigación también los dicta la medicina. Hay muchas enfermedades genéticas ocultas en los códigos de ADN que los científicos aún tienen que descubrir.
