Objawy

Cudowny świat substancji organicznych. Biologia ogólna: Substancje organiczne Organizmy tworzące substancje organiczne z substancji nieorganicznych

Związki organiczne stanowią średnio 20-30% masy komórkowej żywego organizmu. Należą do nich polimery biologiczne – białka, kwasy nukleinowe i węglowodany, a także tłuszcze i szereg małych cząsteczek – hormony, pigmenty, ATP i wiele innych.

Różne typy komórek zawierają różną ilość związków organicznych. W komórkach roślinnych dominują węglowodany złożone – polisacharydy, natomiast w komórkach zwierzęcych jest więcej białek i tłuszczów. Jednak każda z grup substancji organicznych w dowolnym typie komórki pełni podobne funkcje.

Lipidy - tak nazywa się tłuszcze i substancje tłuszczopodobne (lipoidy). Substancje tu zawarte charakteryzują się rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach organicznych i nierozpuszczalnością (względną) w wodzie.

Istnieją tłuszcze roślinne, które w temperaturze pokojowej mają konsystencję płynną i tłuszcze zwierzęce, które mają konsystencję stałą.

Funkcje lipidów:

Strukturalny - fosfolipidy są częścią błon komórkowych;

Przechowywanie - tłuszcze gromadzą się w komórkach kręgowców;

Energia - jedna trzecia energii zużywanej przez komórki kręgowców w spoczynku powstaje w wyniku utleniania tłuszczów, które są również wykorzystywane jako źródło wody;

Ochronne – podskórna warstwa tłuszczu chroni organizm przed uszkodzeniami mechanicznymi;

Izolacja termiczna - tłuszcz podskórny pomaga zatrzymać ciepło;

Izolacja elektryczna – mielina wydzielana przez komórki Schwanna izoluje niektóre neurony, co wielokrotnie przyspiesza przekazywanie impulsów nerwowych;

Odżywcze - kwasy żółciowe i witamina D powstają ze steroidów;

Smarowanie – woski pokrywają skórę, sierść, pióra zwierząt i chronią je przed wodą; liście wielu roślin pokryte są woskową powłoką; wosk jest używany przez pszczoły do budowy plastrów miodu;

Hormonalne – hormony nadnerczy – kortyzon i hormony płciowe mają charakter lipidowy, ich cząsteczki nie zawierają kwasów tłuszczowych.

Podczas rozkładu 1 g tłuszczu uwalniane jest 38,9 kJ energii.

Węglowodany

Węglowodany zawierają węgiel, wodór i tlen. Wyróżnia się następujące węglowodany. Podczas rozkładu 1 g substancji wydziela się 17,6 kJ energii.

Monosacharydy, czyli proste węglowodany, które w zależności od zawartości atomów węgla nazywane są triozami, pentozami, heksozami itp. Pentozy - ryboza i deoksyryboza - są częścią DNA i RNA. Heksoza – glukoza – służy jako główne źródło energii w komórce.

Polisacharydy- polimery, których monomerami są monosacharydy heksozowe. Najbardziej znane disacharydy (dwa monomery) to sacharoza i laktoza. Najważniejszymi polisacharydami są skrobia i glikogen, które służą jako substancje rezerwowe dla komórek roślinnych i zwierzęcych, a także celuloza, najważniejszy składnik strukturalny komórek roślinnych.

Rośliny mają większą różnorodność węglowodanów niż zwierzęta, ponieważ są w stanie je syntetyzować w świetle podczas procesu fotosyntezy. Najważniejsze funkcje węglowodanów w komórce: energetyczna, strukturalna i magazynująca.

Rola energetyczna polega na tym, że węglowodany służą jako źródło energii w komórkach roślinnych i zwierzęcych; strukturalny - ściana komórkowa roślin składa się prawie wyłącznie z polisacharydu celulozy; przechowywanie - skrobia służy jako produkt rezerwowy dla roślin. Gromadzi się w procesie fotosyntezy w okresie wegetacyjnym i u wielu roślin odkłada się w bulwach, cebulach itp. W komórkach zwierzęcych rolę tę pełni glikogen, który odkłada się głównie w wątrobie.

Wiewiórki

Wśród substancji organicznych komórek białka zajmują pierwsze miejsce, zarówno pod względem ilości, jak i znaczenia. U zwierząt stanowią około 50% suchej masy komórki. W organizmie człowieka występuje około 5 milionów rodzajów cząsteczek białek, które różnią się nie tylko między sobą, ale także od białek innych organizmów. Pomimo takiej różnorodności i złożoności struktury, białka zbudowane są jedynie z 20 różnych aminokwasów. Część białek budujących komórki narządów i tkanek, a także aminokwasy, które dostają się do organizmu, ale nie są wykorzystywane w syntezie białek, ulegają rozkładowi, uwalniając 17,6 kJ energii na 1 g substancji.

Białka pełnią w organizmie wiele różnych funkcji: budowę (wchodzą w skład różnych formacji strukturalnych); ochronne (specjalne białka - przeciwciała - są w stanie wiązać i neutralizować mikroorganizmy i obce białka) itp. Ponadto białka biorą udział w krzepnięciu krwi, zapobiegając ciężkim krwawieniom, pełnią funkcje regulacyjne, sygnalizacyjne, motoryczne, energetyczne, transportowe (przenoszenie niektórych substancji w ciele) .

Funkcja katalityczna białek jest niezwykle ważna. Termin „kataliza” oznacza „rozwiązanie”, „wyzwolenie”. Substancje zaliczane do katalizatorów przyspieszają przemiany chemiczne, a skład samych katalizatorów po reakcji pozostaje taki sam jak przed reakcją.

Enzymy

Wszystkie enzymy pełniące rolę katalizatorów są substancjami o charakterze białkowym, przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórce dziesiątki i setki tysięcy razy. O aktywności katalitycznej enzymu nie decyduje cała jego cząsteczka, a jedynie jej niewielka część – centrum aktywne, którego działanie jest bardzo specyficzne. Jedna cząsteczka enzymu może mieć kilka centrów aktywnych.

Niektóre cząsteczki enzymów mogą składać się wyłącznie z białka (na przykład pepsyny) - jednoskładnikowej lub prostej; inne zawierają dwa składniki: białko (apoenzym) i małą cząsteczkę organiczną - koenzym. Ustalono, że witaminy pełnią w komórkach rolę koenzymów. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że żadna pojedyncza reakcja w komórce nie może przebiegać bez udziału enzymów, staje się oczywiste, że witaminy mają ogromne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania komórki i całego organizmu. Brak witamin zmniejsza aktywność enzymów je zawierających.

Aktywność enzymów jest bezpośrednio zależna od działania szeregu czynników: temperatury, kwasowości (pH środowiska), a także od stężenia cząsteczek substratu (substancji, na którą działają), samych enzymów i koenzymów ( witaminy i inne substancje tworzące koenzymy).

Określony proces enzymatyczny może być stymulowany lub hamowany przez działanie różnych substancji biologicznie aktywnych, takich jak hormony, leki, stymulatory wzrostu roślin, substancje toksyczne itp.

Witaminy

Witaminy - biologicznie aktywne drobnocząsteczkowe substancje organiczne - uczestniczą w metabolizmie i przemianie energii najczęściej jako składniki enzymów.

Dzienne zapotrzebowanie człowieka na witaminy wynosi miligramy, a nawet mikrogramy. Znanych jest ponad 20 różnych witamin.

Źródłem witamin dla człowieka są produkty spożywcze, głównie pochodzenia roślinnego, a w niektórych przypadkach pochodzenia zwierzęcego (witaminy D, A). Niektóre witaminy są syntetyzowane w organizmie człowieka.

Brak witamin powoduje chorobę - hipowitaminozę, ich całkowity brak - awitaminozę, a nadmiar - hiperwitaminozę.

Hormony

Hormony - substancje wytwarzane przez gruczoły wydzielania wewnętrznego i niektóre komórki nerwowe - neurohormony. Hormony mogą brać udział w reakcjach biochemicznych, regulując procesy metaboliczne (metabolizm i energię).

Charakterystycznymi cechami hormonów są: 1) wysoka aktywność biologiczna; 2) wysoka specyficzność (sygnały hormonalne w „komórce docelowej”); 3) zasięg działania (przenoszenie hormonów przez krew na odległość 4) względny; krótki czas istnienia w organizmie (kilka minut lub godzin).

Kwasy nukleinowe

Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy).

ATP - kwas adenozynotrifosforowy, nukleotyd składający się z zasady azotowej adeniny, węglowodanowej rybozy i trzech cząsteczek kwasu fosforowego.

Struktura jest niestabilna, pod wpływem enzymów zamienia się w ADP – kwas adenozynodifosforowy (odszczepia się jedna cząsteczka kwasu fosforowego) z wyzwoleniem energii 40 kJ. ATP jest jedynym źródłem energii dla wszystkich reakcji komórkowych.

Specyfika struktury chemicznej kwasów nukleinowych zapewnia możliwość przechowywania, przenoszenia i dziedziczenia do komórek potomnych informacji o strukturze cząsteczek białka syntetyzowanych w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju.

Kwasy nukleinowe zapewniają stabilne zachowanie informacji dziedzicznej i kontrolują tworzenie odpowiednich białek enzymatycznych, a białka enzymatyczne determinują główne cechy metabolizmu komórkowego.

Aminokwasy, zasady azotowe, lipidy, węglowodany itp. dostają się do komórki wraz z pożywieniem lub powstają w niej z prekursorów. Służą jako produkty wyjściowe do syntezy szeregu polimerów niezbędnych dla komórki.

Białka z reguły są potężnymi, wysoce specyficznymi enzymami i regulują metabolizm komórkowy.

Kwasy nukleinowe służą jako magazyny informacji dziedzicznej. Ponadto kwasy nukleinowe kontrolują tworzenie odpowiednich białek enzymatycznych w odpowiedniej ilości i we właściwym czasie.

Lipidy

Lipidy to nazwa nadana tłuszczom i substancjom tłuszczopodobnym (lipidom). Substancje tu zawarte charakteryzują się rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach organicznych i nierozpuszczalnością (względną) w wodzie.

Istnieją tłuszcze roślinne, które w temperaturze pokojowej mają konsystencję płynną i tłuszcze zwierzęce, które mają konsystencję stałą.

Lipidy są częścią wszystkich błon plazmatycznych. Pełnią w komórce rolę energetyczną oraz aktywnie uczestniczą w procesach metabolizmu i reprodukcji komórek.

Węglowodany

Węglowodany zawierają węgiel, wodór i tlen. Wyróżnia się następujące węglowodany.

Monosacharydy, czyli proste węglowodany, które w zależności od zawartości atomów węgla nazywane są triozami, pentozami, heksozami itp. Pentozy - ryboza i deoksyryboza - są częścią DNA i RNA. Heksoza – glukoza – służy jako główne źródło energii w komórce. Ich wzór empiryczny można przedstawić jako Cn(H2O)n.
Polisacharydy- polimery, których monomerami są monosacharydy heksozowe. Najbardziej znane disacharydy (dwa monomery) to sacharoza i laktoza. Najważniejszymi polisacharydami są skrobia i glikogen, które służą jako substancje rezerwowe dla komórek roślinnych i zwierzęcych, a także celuloza, najważniejszy składnik strukturalny komórek roślinnych.

Wiewiórki

Rozważmy bardziej szczegółowo właściwości białek. Do najważniejszych z nich zalicza się denaturację i renaturację.

Denaturacja to utrata organizacji strukturalnej cząsteczki białka. Denaturacja może być spowodowana zmianami temperatury, odwodnieniem, ekspozycją na promieniowanie rentgenowskie i innymi czynnikami. Na początku niszczona jest najsłabsza struktura - czwartorzędowa, następnie trzeciorzędowa, wtórna i, w najcięższych warunkach, pierwotna.

Jeśli zmiana warunków środowiskowych nie prowadzi do zniszczenia pierwotnej struktury cząsteczki, to po przywróceniu normalnych warunków środowiskowych struktura białka zostaje całkowicie odtworzona. Proces ten nazywa się renaturacją. Ta właściwość białek polegająca na całkowitym przywróceniu utraconej struktury jest szeroko stosowana w przemyśle medycznym i spożywczym do wytwarzania niektórych preparatów medycznych, na przykład antybiotyków, w celu uzyskania koncentratów spożywczych, które długo zachowują składniki odżywcze w postaci suszonej. W niektórych organizmach żywych zwykła częściowa odwrotna denaturacja białek jest związana z ich funkcjami (motorycznymi, sygnalizacyjnymi, katalitycznymi itp.). Proces niszczenia pierwotnej struktury białka jest zawsze nieodwracalny i nazywany jest niszczeniem.

Właściwości chemiczne i fizyczne białek są bardzo zróżnicowane: hydrofilowe, hydrofobowe; Niektóre z nich łatwo zmieniają swoją strukturę pod wpływem czynników, inne są bardzo stabilne. Białka dzielą się na proste - białka składające się wyłącznie z reszt aminokwasowych i złożone - białka, które oprócz reszt kwasowych aminokwasów zawierają także inne substancje o charakterze niebiałkowym (reszty kwasów fosforowych i nukleinowych, węglowodany, lipidy itp.).

Białka pełnią w organizmie wiele różnych funkcji: budownictwo (wchodzą w skład różnych formacji strukturalnych); ochronne (specjalne białka - przeciwciała - są w stanie wiązać i neutralizować mikroorganizmy i obce białka) itp. Ponadto białka biorą udział w krzepnięciu krwi, zapobiegając ciężkim krwawieniom, pełnią funkcje regulacyjne, sygnalizacyjne, motoryczne, energetyczne, transportowe (przenoszenie niektórych substancji w ciele) .

Funkcja katalityczna białek jest niezwykle ważna. Przyjrzyjmy się tej funkcji bardziej szczegółowo. Termin „kataliza” oznacza „rozwiązanie”, „wyzwolenie”. Substancje zaliczane do katalizatorów przyspieszają przemiany chemiczne, a skład samych katalizatorów po reakcji pozostaje taki sam jak przed reakcją.

Enzymy

Niektóre cząsteczki enzymów mogą składać się wyłącznie z białka (na przykład pepsyny) - jednoskładnikowej lub prostej; inne zawierają dwa składniki: białko (apoenzym) i małą cząsteczkę organiczną - koenzym. Ustalono, że witaminy pełnią w komórkach funkcję koenzymów. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że żadna pojedyncza reakcja w komórce nie może przebiegać bez udziału enzymów, staje się oczywiste, że witaminy są niezwykle ważne dla prawidłowego funkcjonowania komórki i całego organizmu. Brak witamin zmniejsza aktywność enzymów je zawierających.

Witaminy

Witaminy – biologicznie aktywne, drobnocząsteczkowe substancje organiczne – biorą udział w metabolizmie i przetwarzaniu energii w większości przypadków jako składniki enzymów.

Dzienne zapotrzebowanie człowieka na witaminy wynosi miligramy, a nawet mikrogramy. Znanych jest ponad 20 różnych witamin.

Źródłem witamin dla człowieka jest żywność, głównie pochodzenia roślinnego, a w niektórych przypadkach pochodzenia zwierzęcego (witaminy D, A). Niektóre witaminy są syntetyzowane w organizmie człowieka.

Brak witamin powoduje chorobę - hipowitaminozę, ich całkowity brak - awitaminozę, a nadmiar - hiperwitaminozę.

Hormony

Hormony to substancje wytwarzane przez gruczoły wydzielania wewnętrznego i niektóre komórki nerwowe - neurohormony. Hormony mogą brać udział w reakcjach biochemicznych, regulując procesy metaboliczne (metabolizm i energię).

Charakterystycznymi cechami hormonów są:

wysoka aktywność biologiczna;
wysoka specyficzność (sygnały hormonalne w „komórkach docelowych”);
działanie zdalne (przenoszenie hormonów przez krew na odległość do komórek docelowych);
stosunkowo krótki czas istnienia w organizmie (kilka minut lub godzin).

Substancje hormonopodobne (neurohormony) są syntetyzowane przez zakończenia nerwowe. Komórki nerwowe syntetyzują także neuroprzekaźniki – substancje zapewniające przekazywanie impulsów do komórek. Istnieją hormony o charakterze lipidowym - steroidy (hormony płciowe). Podwzgórze koordynuje pracę układu gruczołów dokrewnych.

Wzrost poszczególnych roślin jest regulowany i koordynowany przez fitohormony, które działają jako przyspieszacze wzrostu i podziału komórek (stymulują podział kambium itp.).

Alkaloidy

W roślinach i niektórych innych organizmach zidentyfikowano inną grupę substancji biologicznie czynnych – alkaloidy. Te związki organiczne są trujące dla ludzi i zwierząt. Niektóre z nich mają działanie narkotyczne, ponieważ zawierają nikotynę, morfinę itp.

Alkaloidy występują w około 2500 gatunkach roślin okrytozalążkowych, głównie z rodzin Solanaceae, Liliaceae, Mak, Konopie i innych. Według wielu naukowców alkaloidy w roślinach pełnią funkcję ochronną - adaptacje chroniące je przed zjedzeniem przez zwierzęta. Alkaloid kolchicyna jest stosowany w medycynie, a także w eksperymentalnej mutagenezie.

Kwasy nukleinowe

Podobnie jak białka, kwasy nukleinowe są heteropolimerami. Ich monomery, nukleotydy, które tworzą cząsteczki kwasu nukleinowego, znacznie różnią się od aminokwasów. Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy).

ATP to kwas adenozynotrifosforowy, nukleotyd składający się z zasady azotowej adeniny, węglowodanowej rybozy i trzech cząsteczek kwasu fosforowego.

Rozważmy bardziej szczegółowo znaczenie kwasów nukleinowych, które pełnią bardzo ważne funkcje w komórce. Specyfika struktury chemicznej kwasów nukleinowych zapewnia możliwość przechowywania, przenoszenia i dziedziczenia do komórek potomnych informacji o strukturze cząsteczek białka syntetyzowanych w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju.

Ponieważ większość właściwości organizmu zależy od białek, jasne jest, że stabilność kwasów nukleinowych jest najważniejszym warunkiem życia komórek i całych organizmów. Wszelkie zmiany w strukturze kwasów nukleinowych pociągają za sobą zmiany w strukturze komórek lub działaniu zachodzących w nich procesów fizjologicznych, wpływając tym samym na ich żywotność. Badanie struktury kwasów nukleinowych, które zostało założone po raz pierwszy przez amerykańskiego biologa Watsona i angielskiego fizyka Cricka, jest niezwykle ważne dla zrozumienia dziedziczenia cech w organizmach oraz wzorców funkcjonowania zarówno pojedynczych komórek, jak i układów komórkowych – tkanek i narządy.

Badania biochemików wykazały, że biosynteza białek w organizmach żywych odbywa się pod kontrolą kwasów nukleinowych.

Zatem kwasy nukleinowe zapewniają stabilne zachowanie informacji dziedzicznej i kontrolują tworzenie odpowiednich białek enzymatycznych, a białka enzymatyczne determinują główne cechy metabolizmu komórkowego. Wszystko to jest bardzo ważne dla utrzymania stabilności chemicznej organizmów i ma kluczowe znaczenie dla istnienia życia na Ziemi.

Substancje organiczne, w przeciwieństwie do nieorganicznych, tworzą tkanki i narządy organizmów żywych. Należą do nich białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe i inne.

Skład substancji organicznych w komórkach roślinnych

Substancje te to związki chemiczne zawierające węgiel. Rzadkimi wyjątkami od tej reguły są węgliki, kwas węglowy, cyjanki, tlenki węgla, węglany. Związki organiczne powstają, gdy węgiel wiąże się z dowolnym pierwiastkiem układu okresowego. Najczęściej substancje te zawierają tlen, fosfor, azot i wodór.

Każda komórka dowolnej rośliny na naszej planecie składa się z substancji organicznych, które można podzielić na cztery klasy. Są to węglowodany, tłuszcze (lipidy), białka (białka), kwasy nukleinowe. Związki te są polimerami biologicznymi. Biorą udział w procesach metabolicznych zachodzących w organizmie zarówno roślin, jak i zwierząt na poziomie komórkowym.

Cztery klasy substancji organicznych

1. to związki, których głównymi elementami strukturalnymi są aminokwasy. W ciele rośliny białka pełnią różne ważne funkcje, z których główna ma charakter strukturalny. Są częścią różnych formacji komórkowych, regulują procesy życiowe i są przechowywane w rezerwie.

2. są również częścią absolutnie wszystkich żywych komórek. Składają się z najprostszych cząsteczek biologicznych. Są to estry kwasów karboksylowych i alkoholi. Główną rolą tłuszczów w życiu komórek jest energia. Tłuszcze odkładają się w nasionach i innych częściach roślin. W wyniku ich rozkładu uwalniana jest energia niezbędna do życia organizmu. Zimą wiele krzewów i drzew żeruje, wykorzystując zapasy tłuszczów i olejów, które zgromadziły latem. Należy także zwrócić uwagę na ważną rolę lipidów w budowie błon komórkowych – zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych.

3. Węglowodany to główna grupa substancji organicznych, w wyniku rozkładu których organizmy uzyskują niezbędną do życia energię. Ich nazwa mówi sama za siebie. W strukturze cząsteczek węglowodanów wraz z węglem występują tlen i wodór. Najczęstszym węglowodanem magazynującym, który powstaje w komórkach podczas fotosyntezy, jest skrobia. Duża ilość tej substancji odkłada się np. w komórkach bulw ziemniaka czy nasion zbóż. Inne węglowodany nadają słodki smak owocom roślinnym.

W historii rozwoju chemii organicznej wyróżnia się dwa okresy: empiryczny (od połowy XVII do końca XVIII wieku), w którym wiedza o substancjach organicznych, sposobach ich izolowania i przetwarzania odbywała się eksperymentalnie, oraz analityczny (koniec XVIII – połowa XIX w.), związany z pojawieniem się metod ustalania składu substancji organicznych. W okresie analitycznym stwierdzono, że wszystkie substancje organiczne zawierają węgiel. Wśród innych pierwiastków tworzących związki organiczne odkryto wodór, azot, siarkę, tlen i fosfor.

Duże znaczenie w historii chemii organicznej ma okres strukturalny (druga połowa XIX - początek XX wieku), naznaczony narodzinami naukowej teorii budowy związków organicznych, której założycielem był A.M. Butlerow.

Podstawowe zasady teorii budowy związków organicznych:

atomy w cząsteczkach są połączone ze sobą w określonej kolejności wiązaniami chemicznymi, zgodnie z ich wartościowością. Węgiel we wszystkich związkach organicznych jest czterowartościowy;
właściwości substancji zależą nie tylko od ich składu jakościowego i ilościowego, ale także od kolejności łączenia atomów;
atomy w cząsteczce wzajemnie na siebie wpływają.

Kolejność łączenia atomów w cząsteczce opisuje wzór strukturalny, w którym wiązania chemiczne są oznaczone myślnikami.

Charakterystyczne właściwości substancji organicznych

Istnieje kilka ważnych właściwości, które wyróżniają związki organiczne na odrębną, unikalną klasę związków chemicznych:

Związki organiczne to zwykle gazy, ciecze lub ciała stałe o niskiej temperaturze topnienia, w przeciwieństwie do związków nieorganicznych, które są przeważnie ciałami stałymi o wysokiej temperaturze topnienia.
Związki organiczne mają przeważnie strukturę kowalencyjną, podczas gdy związki nieorganiczne mają strukturę jonową.
Odmienna topologia tworzenia wiązań pomiędzy atomami tworzącymi związki organiczne (głównie atomy węgla) prowadzi do pojawienia się izomerów – związków, które mają ten sam skład i masę cząsteczkową, ale mają różne właściwości fizykochemiczne. Zjawisko to nazywa się izomerią.
Zjawisko homologii polega na istnieniu szeregów związków organicznych, w których wzór dowolnych dwóch sąsiadów szeregu (homologów) różni się o tę samą grupę - różnicę homologiczną CH 2. Materia organiczna płonie.

Klasyfikacja substancji organicznych

Klasyfikacja opiera się na dwóch ważnych cechach - strukturze szkieletu węglowego i obecności grup funkcyjnych w cząsteczce.

W cząsteczkach substancji organicznych atomy węgla łączą się ze sobą, tworząc tzw. szkielet lub łańcuch węglowy. Łańcuchy mogą być otwarte i zamknięte (cykliczne), łańcuchy otwarte mogą być nierozgałęzione (normalne) i rozgałęzione:

Ze względu na budowę szkieletu węglowego dzielimy je na:

- alicykliczne substancje organiczne o otwartym łańcuchu węglowym, zarówno rozgałęzione, jak i nierozgałęzione. Na przykład,

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (butan)

CH 3 -CH (CH 3) -CH 3 (izobutan)

- karbocykliczne substancje organiczne, w których łańcuch węglowy jest zamknięty w cyklu (pierścieniu). Na przykład,

- heterocykliczne związki organiczne zawierające w cyklu nie tylko atomy węgla, ale także atomy innych pierwiastków, najczęściej azotu, tlenu lub siarki:

Grupa funkcyjna to atom lub grupa atomów innych niż węglowodory, która określa, czy związek należy do określonej klasy. Znakiem, za pomocą którego substancja organiczna jest zaklasyfikowana do tej lub innej klasy, jest charakter grupy funkcyjnej (tabela 1).

Tabela 1. Grupy i klasy funkcjonalne.

Związki mogą zawierać więcej niż jedną grupę funkcyjną. Jeśli te grupy są takie same, wówczas związki nazywane są wielofunkcyjnymi, na przykład chloroformem, glicerolem. Związki zawierające różne grupy funkcyjne nazywane są heterofunkcyjnymi; można je jednocześnie podzielić na kilka klas związków, na przykład kwas mlekowy można uznać zarówno za kwas karboksylowy, jak i alkohol, a kolaminę można uznać za aminę i alkohol.

Żywa komórka każdego organizmu składa się z 25–30% składników organicznych.

Składniki organiczne obejmują zarówno polimery, jak i stosunkowo małe cząsteczki - pigmenty, hormony, ATP itp.

Komórki organizmów żywych różnią się między sobą budową, funkcjami i składem biochemicznym. Jednak każda grupa substancji organicznych ma podobną definicję na kursie biologii i pełni te same funkcje w każdym typie komórki. Głównymi składnikami są tłuszcze, białka, węglowodany i kwasy nukleinowe.

W kontakcie z

Lipidy

Lipidy to tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Ta grupa biochemiczna charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w substancjach organicznych, natomiast jest nierozpuszczalna w wodzie.

Tłuszcze mogą mieć konsystencję stałą lub płynną. Pierwsza jest bardziej typowa dla tłuszczów zwierzęcych, druga – dla tłuszczów roślinnych.

Funkcje tłuszczów są następujące:

Węglowodany

Węglowodany to organiczne substancje monomeryczne i polimerowe zawierające węgiel, wodór i tlen. Kiedy ulegają rozkładowi, komórka otrzymuje znaczną ilość energii.

Ze względu na skład chemiczny wyróżnia się następujące klasy węglowodanów:

W porównaniu z komórkami zwierzęcymiżywność pochodzenia roślinnego zawiera więcej węglowodanów. Wyjaśnia to zdolność komórek roślinnych do reprodukcji węglowodanów w procesie fotosyntezy.

Główne funkcje węglowodanów w żywej komórce to energia i struktura.

Funkcja energii Węglowodany sprowadzają się do magazynowania zapasów energii i uwalniania ich w miarę potrzeb. W okresie wegetacyjnym komórki roślinne gromadzą skrobię, która odkłada się w bulwach i cebulach. W organizmach zwierzęcych rolę tę pełni glikogen polisacharydowy, który jest syntetyzowany i akumulowany w wątrobie.

Funkcja strukturalna węglowodany są zaspokajane w komórkach roślinnych. Prawie cała ściana komórkowa roślin składa się z celulozy polisacharydowej.

Wiewiórki

Białka są organicznymi substancjami polimerowymi, które zajmują wiodące miejsce zarówno pod względem ilości w żywej komórce, jak i ich znaczenia w biologii. Cała sucha masa komórki zwierzęcej składa się z około połowy białka. Ta klasa związków organicznych charakteryzuje się niesamowitą różnorodnością. W samym organizmie człowieka znajduje się około 5 milionów różnych białek. Różnią się nie tylko między sobą, ale także różnią się białkami innych organizmów. A cała ta kolosalna różnorodność cząsteczek białka zbudowana jest tylko z 20 rodzajów aminokwasów.

Jeśli białko zostanie wystawione na działanie czynników termicznych lub chemicznych, wiązania wodorowe i wodorosiarczkowe w cząsteczkach ulegają zniszczeniu. Prowadzi to do denaturacji białek oraz zmian w strukturze i funkcji błony komórkowej.

Wszystkie białka można podzielić na dwie klasy: globularne (zalicza się do nich enzymy, hormony i przeciwciała) oraz włókniste – kolagen, elastyna, keratyna.

Funkcje białka w żywej komórce:

Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe odgrywają ważną rolę w budowie i prawidłowym funkcjonowaniu komórek. Struktura chemiczna tych substancji pozwala zachować i przekazać w drodze dziedziczenia informacje o strukturze białek komórek. Informacja ta przekazywana jest komórkom potomnym i na każdym etapie ich rozwoju powstaje określony rodzaj białka.

Ponieważ zdecydowana większość cech strukturalnych i funkcjonalnych komórki wynika z jej składnika białkowego, stabilność kwasów nukleinowych jest bardzo ważna. Z kolei rozwój i kondycja organizmu jako całości zależy od stabilności struktury i funkcji poszczególnych komórek.

Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych – kwas rybonukleinowy (RNA) i kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA).

DNA jest cząsteczka polimeru zbudowana z pary helis nukleotydowych. Każdy monomer cząsteczki DNA jest reprezentowany jako nukleotyd. Nukleotydy zawierają zasady azotowe (adeninę, cytozynę, tyminę, guaninę), węglowodan (deoksyrybozę) i resztę kwasu fosforowego.

Wszystkie zasady azotowe są ze sobą powiązane w ściśle określony sposób. Adenina zawsze znajduje się naprzeciwko tyminy, a guanina zawsze znajduje się naprzeciwko cytozyny. To selektywne połączenie nazywa się komplementarnością i odgrywa bardzo ważną rolę w tworzeniu struktury białka.

Wszystkie sąsiednie nukleotydy są połączone ze sobą resztą kwasu fosforowego i dezoksyrybozą.

Kwas rybonukleinowy ma duże podobieństwo do kwasu dezoksyrybonukleinowego. Różnica polega na tym, że zamiast tyminy struktura cząsteczki zawiera zasadę azotową uracyl. Zamiast deoksyrybozy, związek ten zawiera rybozę węglowodanową.

Wszystkie nukleotydy w łańcuchu RNA są połączone poprzez resztę fosforu i rybozę.

Przez swoją strukturę RNA może być jednoniciowy lub dwuniciowy. W wielu wirusach dwuniciowy RNA pełni funkcje chromosomów - są one nośnikami informacji genetycznej. Za pomocą jednoniciowego RNA przekazywana jest informacja o składzie cząsteczki białka.