Ümumi biologiya: Üzvi maddələr. Üzvi maddələr

Üzvi maddələr, tərkibində karbon olan kimyəvi birləşmədir. Yalnız istisnalar karbon turşusu, karbidlər, karbonatlar, siyanidlər və karbon oksidləridir.

Hekayə

"Üzvi maddələr" termininin özü kimyanın erkən inkişafı mərhələsində alimlərin gündəlik həyatında meydana çıxdı. O zaman vitalist dünyagörüşləri üstünlük təşkil edirdi. Bu, Aristotel və Plininin ənənələrinin davamı idi. Bu dövrdə ekspertlər dünyanı canlı və cansıza bölməklə məşğul idilər. Üstəlik, istisnasız olaraq bütün maddələr aydın şəkildə mineral və üzvi bölünür. "Canlı" maddələrin birləşmələrini sintez etmək üçün xüsusi bir "qüvvə" lazım olduğuna inanılırdı. O, bütün canlılara xasdır və onsuz üzvi elementlər əmələ gələ bilməz.

Müasir elm üçün gülünc olan bu ifadə 1828-ci ildə Fridrix Wöhler bunu eksperimental olaraq təkzib edənə qədər çox uzun müddət üstünlük təşkil etdi. O, qeyri-üzvi ammonium siyanatdan üzvi karbamid əldə edə bildi. Bu, kimyanı irəliyə apardı. Bununla belə, indiki zamanda maddələrin üzvi və qeyri-üzvi bölünməsi qorunub saxlanılmışdır. Təsnifatın əsasını təşkil edir. Təxminən 27 milyon üzvi birləşmə məlumdur.

Niyə bu qədər üzvi birləşmələr var?

Üzvi maddələr bəzi istisnalarla karbon birləşməsidir. Bu əslində çox maraqlı elementdir. Karbon atomlarından zəncir əmələ gətirməyə qadirdir. Aralarındakı əlaqənin sabit olması çox vacibdir.

Bundan əlavə, üzvi maddələrdə karbon valentlik nümayiş etdirir - IV. Buradan belə nəticə çıxır ki, bu element təkcə tək deyil, həm də digər maddələrlə ikiqat və üçlü bağlar yaratmağa qadirdir. Onların çoxluğu artdıqca, atomlardan ibarət zəncir qısalacaq. Eyni zamanda, əlaqənin sabitliyi yalnız artır.

Karbon həm də düz, xətti və üçölçülü strukturlar yaratmaq qabiliyyətinə malikdir. Buna görə təbiətdə çoxlu müxtəlif üzvi maddələr var.

Qarışıq

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, üzvi maddələr karbon birləşmələridir. Və bu çox vacibdir. dövri cədvəlin demək olar ki, hər hansı bir elementi ilə əlaqəli olduqda yaranır. Təbiətdə ən çox onların tərkibinə (karbondan əlavə) oksigen, hidrogen, kükürd, azot və fosfor daxildir. Qalan elementlər daha az yayılmışdır.

Xüsusiyyətlər

Beləliklə, üzvi maddələr bir karbon birləşməsidir. Bununla belə, cavab verməli olduğu bir neçə vacib meyar var. Bütün üzvi mənşəli maddələr ümumi xüsusiyyətlərə malikdir:

1. Atomlar arasında mövcud olan bağların müxtəlif tipologiyası, şübhəsiz ki, izomerlərin yaranmasına səbəb olur. İlk növbədə, onlar karbon molekulları birləşdikdə əmələ gəlir. İzomerlər eyni molekulyar çəki və tərkibə malik, lakin müxtəlif kimyəvi və fiziki xassələrə malik olan müxtəlif maddələrdir. Bu fenomen izomerizm adlanır.

2. Başqa bir meyar homologiya fenomenidir. Bunlar qonşu maddələrin formulu əvvəlkilərdən bir CH 2 qrupu ilə fərqlənən üzvi birləşmələr seriyasıdır. Bu mühüm xüsusiyyət material elmində istifadə olunur.

Üzvi maddələrin hansı sinifləri var?

Üzvi birləşmələrə bir neçə sinif daxildir. Onlar hamıya məlumdur. lipidlər və karbohidratlar. Bu qrupları bioloji polimerlər adlandırmaq olar. Hər hansı bir orqanizmdə hüceyrə səviyyəsində maddələr mübadiləsində iştirak edirlər. Bu qrupa nuklein turşuları da daxildir. Beləliklə deyə bilərik ki, üzvi maddələr hər gün yediyimiz şeydir, nədən əmələ gəlirik.

dələlər

Zülallar struktur komponentlərdən - amin turşularından ibarətdir. Bunlar onların monomerləridir. Zülallara zülallar da deyilir. 200-ə yaxın amin turşusu növü məlumdur. Onların hamısı canlı orqanizmlərdə olur. Ancaq onlardan yalnız iyirmisi zülalların tərkib hissəsidir. Onlara əsas deyilir. Amma ədəbiyyatda daha az populyar terminləri də tapa bilərsiniz - proteinogen və protein əmələ gətirən amin turşuları. Bu sinif üzvi maddənin formulası amin (-NH 2) və karboksil (-COOH) komponentlərini ehtiva edir. Onlar bir-birinə eyni karbon bağları ilə bağlıdır.

Zülalların funksiyaları

Zülallar bitki və heyvan orqanizmində bir çox mühüm funksiyaları yerinə yetirir. Ancaq əsas olan strukturdur. Zülallar hüceyrə membranının əsas komponentləri və hüceyrələrdə orqanoidlərin matriksidir. Bədənimizdə damarların, damarların və kapilyarların bütün divarları, vətər və qığırdaqlar, dırnaqlar və saçlar əsasən müxtəlif zülallardan ibarətdir.

Növbəti funksiya enzimatikdir. Zülallar ferment kimi fəaliyyət göstərir. Bədəndəki kimyəvi reaksiyaları katalizləyirlər. Onlar həzm sistemində qida komponentlərinin parçalanmasından məsuldurlar. Bitkilərdə fermentlər fotosintez zamanı karbonun yerini təyin edirlər.

Bəziləri bədəndə müxtəlif maddələr, məsələn, oksigen daşıyır. Üzvi maddələr də onlara yapışmağa qadirdir. Nəqliyyat funksiyası belə həyata keçirilir. Zülallar qan damarları vasitəsilə metal ionlarını, yağ turşularını, hormonları və təbii ki, karbon dioksidi və hemoglobini daşıyır. Nəqliyyat da hüceyrələrarası səviyyədə baş verir.

Zülal birləşmələri - immunoglobulinlər - qoruyucu funksiyanı yerinə yetirməkdən məsuldur. Bunlar qan antikorlarıdır. Məsələn, trombin və fibrinogen laxtalanma prosesində fəal iştirak edir. Beləliklə, onlar böyük qan itkisinin qarşısını alırlar.

Zülallar da kontraktil funksiyanı yerinə yetirməkdən məsuldur. Miyozin və aktin protofibrillərinin davamlı olaraq bir-birinə nisbətən sürüşmə hərəkətləri yerinə yetirməsi səbəbindən əzələ lifləri büzülür. Amma oxşar proseslər təkhüceyrəli orqanizmlərdə də baş verir. Bakterial flagellaların hərəkəti təbiətdə zülal olan mikrotubulların sürüşməsi ilə də birbaşa bağlıdır.

Üzvi maddələrin oksidləşməsi nəticəsində böyük miqdarda enerji ayrılır. Lakin, bir qayda olaraq, zülallar enerji ehtiyaclarına çox nadir hallarda xərclənir. Bu, bütün ehtiyatlar tükəndikdə baş verir. Lipidlər və karbohidratlar bunun üçün ən uyğundur. Buna görə də, zülallar bir enerji funksiyasını yerinə yetirə bilər, ancaq müəyyən şərtlərdə.

Lipidlər

Üzvi maddə də yağ kimi birləşmədir. Lipidlər ən sadə bioloji molekullara aiddir. Onlar suda həll olunmur, lakin benzin, efir və xloroform kimi qeyri-polyar məhlullarda parçalanırlar. Onlar bütün canlı hüceyrələrin bir hissəsidir. Kimyəvi cəhətdən lipidlər spirtlər və karboksilik turşulardır. Onlardan ən məşhuru yağlardır. Heyvanların və bitkilərin orqanizmində bu maddələr bir çox mühüm funksiyaları yerinə yetirir. Bir çox lipidlər tibbdə və sənayedə istifadə olunur.

Lipidlərin funksiyaları

Bu üzvi kimyəvi maddələr hüceyrələrdəki zülallarla birlikdə bioloji membranlar əmələ gətirir. Lakin onların əsas funksiyası enerjidir. Yağ molekulları oksidləşdikdə böyük miqdarda enerji ayrılır. Hüceyrələrdə ATP meydana gəlməsinə gedir. Əhəmiyyətli miqdarda enerji ehtiyatı bədəndə lipidlər şəklində saxlanıla bilər. Bəzən onların sayı normal həyat fəaliyyəti üçün lazım olandan daha çox olur. Maddələr mübadiləsində patoloji dəyişikliklərlə daha çox "yağ" hüceyrələr var. Ədalət naminə qeyd etmək lazımdır ki, bu cür həddindən artıq ehtiyatlar qış yuxusuna gedən heyvanlar və bitkilər üçün sadəcə lazımdır. Bir çox insanlar soyuq mövsümdə ağacların və kolların torpaqla qidalandığına inanırlar. Əslində, onlar yayda hazırladıqları yağ və piy ehtiyatlarını istifadə edirlər.

İnsan və heyvan orqanizmində yağlar qoruyucu funksiyanı da yerinə yetirə bilir. Onlar dərialtı toxumada və böyrəklər və bağırsaqlar kimi orqanların ətrafında yerləşdirilir. Beləliklə, onlar mexaniki zədələrdən, yəni təsirlərdən yaxşı qorunma kimi xidmət edirlər.

Bundan əlavə, yağlar istilik saxlamağa kömək edən aşağı istilik keçiriciliyinə malikdir. Bu, xüsusilə soyuq iqlimlərdə çox vacibdir. Dəniz heyvanlarında dərialtı yağ təbəqəsi də yaxşı üzmə qabiliyyətinə kömək edir. Lakin quşlarda lipidlər su itələyici və sürtkü funksiyasını da yerinə yetirir. Mum onların tüklərini örtür və onları daha elastik edir. Bəzi bitki növlərinin yarpaqlarında eyni örtük var.

Karbohidratlar

Üzvi maddənin C n (H 2 O) m formulu birləşmənin karbohidratlar sinfinə aid olduğunu göstərir. Bu molekulların adı onların tərkibində su ilə eyni miqdarda oksigen və hidrogen olması ilə bağlıdır. Bu kimyəvi elementlərə əlavə olaraq, birləşmələr, məsələn, azot ehtiva edə bilər.

Hüceyrədəki karbohidratlar üzvi birləşmələrin əsas qrupudur. Bunlar ilkin məhsullardır, həmçinin digər maddələrin, məsələn, spirtlərin, üzvi turşuların və amin turşularının bitkilərdə sintezinin ilkin məhsullarıdır. Karbohidratlar heyvan və göbələk hüceyrələrində də olur. Onlar həmçinin bakteriya və protozoaların əsas komponentləri arasındadır. Beləliklə, bir heyvan hüceyrəsində onların 1-dən 2% -ə qədəri var, bitki hüceyrəsində isə onların miqdarı 90% -ə çata bilər.

Bu gün karbohidratların yalnız üç qrupu var:

Sadə şəkərlər (monosakkaridlər);

Sıra ilə bağlanmış sadə şəkərlərin bir neçə molekulundan ibarət oliqosakaridlər;

Polisaxaridlər, onların tərkibində 10-dan çox monosaxarid molekulu və onların törəmələri var.

Karbohidratların funksiyaları

Hüceyrədəki bütün üzvi maddələr müəyyən funksiyaları yerinə yetirir. Məsələn, qlükoza əsas enerji mənbəyidir. Hüceyrə tənəffüsü zamanı meydana gələn hüceyrələrdə parçalanır. Glikogen və nişasta əsas enerji ehtiyatlarını təşkil edir, birincisi heyvanlarda, ikincisi isə bitkilərdədir.

Karbohidratlar da struktur funksiyasını yerinə yetirirlər. Sellüloza bitki hüceyrə divarlarının əsas komponentidir. Və artropodlarda xitin eyni funksiyanı yerinə yetirir. Yüksək səviyyəli göbələklərin hüceyrələrində də olur. Nümunə olaraq oliqosakaridləri götürsək, onlar sitoplazmatik membranın bir hissəsidir - qlikolipidlər və qlikoproteinlər şəklində. Hüceyrələrdə də tez-tez qlikokaliks aşkar edilir. Pentozalar nuklein turşularının sintezində iştirak edirlər. DNT-yə, riboza isə RNT-yə daxil olduqda. Bu komponentlər koenzimlərdə də olur, məsələn, FAD, NADP və NAD.

Karbohidratlar bədəndə qoruyucu funksiyanı da yerinə yetirə bilirlər. Heyvanlarda heparin maddəsi aktiv olaraq sürətli qan laxtalanmasının qarşısını alır. O, toxumaların zədələnməsi zamanı əmələ gəlir və qan damarlarında qan laxtalarının əmələ gəlməsini maneə törədir. Heparin qranullardakı mast hüceyrələrində böyük miqdarda olur.

Nuklein turşuları

Zülallar, karbohidratlar və lipidlər üzvi maddələrin bütün məlum sinifləri deyil. Kimyaya nuklein turşuları da daxildir. Bunlar fosfor tərkibli biopolimerlərdir. Onlar bütün canlıların hüceyrə nüvəsində və sitoplazmasında yerləşərək genetik məlumatların ötürülməsini və saxlanmasını təmin edirlər. Bu maddələr qızılbalıq spermasını tədqiq edən biokimyaçı F.Mişerin sayəsində kəşf edilib. Bu, "təsadüfi" bir kəşf idi. Bir az sonra bütün bitki və heyvan orqanizmlərində RNT və DNT kəşf edildi. Nuklein turşuları göbələklərin və bakteriyaların hüceyrələrində, həmçinin viruslarda da təcrid edilmişdir.

Ümumilikdə təbiətdə iki növ nuklein turşusu aşkar edilmişdir - ribonuklein turşuları (RNT) və dezoksiribonuklein turşuları (DNT). Fərq adından aydın görünür. deoksiriboza beş karbonlu şəkərdir. Və riboza RNT molekulunda olur.

Üzvi kimya nuklein turşularının öyrənilməsi ilə məşğul olur. Tədqiqat üçün mövzular da tibb tərəfindən diktə edilir. DNT kodları elm adamlarının hələ kəşf etmədiyi bir çox genetik xəstəlikləri gizlədir.

Üzvi birləşmələr canlı orqanizmin hüceyrə kütləsinin orta hesabla 20-30%-ni təşkil edir. Bunlara bioloji polimerlər - zülallar, nuklein turşuları və karbohidratlar, həmçinin yağlar və bir sıra kiçik molekullar - hormonlar, piqmentlər, ATP və bir çox başqaları daxildir.

Müxtəlif növ hüceyrələrdə müxtəlif miqdarda üzvi birləşmələr var. Bitki hüceyrələrində mürəkkəb karbohidratlar - polisaxaridlər üstünlük təşkil edir, heyvan hüceyrələrində isə daha çox zülal və yağlar olur. Bununla belə, istənilən hüceyrə tipində olan üzvi maddələr qruplarının hər biri oxşar funksiyaları yerinə yetirir.

Lipidlər - piylərə və yağa bənzər maddələrə (lipoidlərə) verilən addır. Buraya daxil olan maddələr üzvi həlledicilərdə həll olma və suda həll olmama (nisbi) ilə xarakterizə olunur.

Otaq temperaturunda maye konsistensiyaya malik olan bitki mənşəli piylər və bərk konsistensiyaya malik heyvan yağları var.

Lipidlərin funksiyaları:

Struktur - fosfolipidlər hüceyrə membranlarının bir hissəsidir;

Saxlama - onurğalı heyvanların hüceyrələrində yağlar toplanır;

enerji - onurğalı heyvanların hüceyrələrinin istirahətdə istehlak etdiyi enerjinin üçdə biri su mənbəyi kimi istifadə olunan yağların oksidləşməsi nəticəsində əmələ gəlir;

Qoruyucu - subkutan yağ təbəqəsi bədəni mexaniki zədələrdən qoruyur;

İstilik izolyasiyası - subkutan yağ istiliyi saxlamağa kömək edir;

Elektrik izolyasiyası - Schwann hüceyrələri tərəfindən ifraz olunan miyelin bəzi neyronları izolyasiya edir, bu da sinir impulslarının ötürülməsini dəfələrlə sürətləndirir;

Qidalanma - öd turşuları və D vitamini steroidlərdən əmələ gəlir;

sürtgü - mumlar heyvanların dərisini, xəzini, tüklərini örtür və onları sudan qoruyur; bir çox bitkinin yarpaqları mumlu bir örtüklə örtülmüşdür; mumdan arılar pətəklərin tikintisində istifadə edirlər;

Hormonal - adrenal hormon - kortizon və cinsi hormonlar lipid təbiətlidir, onların molekullarında yağ turşuları yoxdur.

1 q yağ parçalandıqda 38,9 kJ enerji ayrılır.

Karbohidratlar

Karbohidratlarda karbon, hidrogen və oksigen var. Aşağıdakı karbohidratlar fərqlənir. 1 q maddə parçalandıqda 17,6 kJ enerji ayrılır.

Monosakkaridlər, yaxud karbon atomlarının tərkibindən asılı olaraq triozlar, pentozalar, heksozalar və s. adlanan sadə karbohidratlar Pentozalar - riboza və dezoksiriboza - DNT və RNT-nin bir hissəsidir. Heksoza - qlükoza - hüceyrədə əsas enerji mənbəyi kimi xidmət edir.

Polisaxaridlər- monomerləri heksoza monosaxaridlər olan polimerlər. Disakaridlərdən (iki monomer) ən yaxşı məlum olan saxaroza və laktozadır. Ən vacib polisaxaridlər bitki və heyvan hüceyrələri üçün ehtiyat maddələr kimi xidmət edən nişasta və qlikogen, həmçinin bitki hüceyrələrinin ən mühüm struktur komponenti olan sellülozadır.

Bitkilər heyvanlara nisbətən daha çox karbohidratlara malikdirlər, çünki fotosintez zamanı onları işıqda sintez edə bilirlər. Karbohidratların hüceyrədəki ən vacib funksiyaları: enerji, struktur və saxlama.

Enerjili rol odur ki, karbohidratlar bitki və heyvan hüceyrələrində enerji mənbəyi kimi xidmət edir; struktur - bitkilərin hüceyrə divarı demək olar ki, tamamilə sellüloza polisaxaridindən ibarətdir; saxlama - nişasta bitkilər üçün ehtiyat məhsul kimi xidmət edir. O, vegetasiya dövründə fotosintez prosesində toplanır və bir sıra bitkilərdə kök yumrularında, soğanaqlarda və s. çökür. Heyvan hüceyrələrində bu rolu əsasən qaraciyərdə toplanan qlikogen oynayır.

dələlər

Hüceyrələrin üzvi maddələri arasında zülallar həm kəmiyyət, həm də əhəmiyyət baxımından birinci yeri tutur. Heyvanlarda hüceyrənin quru kütləsinin təxminən 50% -ni təşkil edirlər. İnsan orqanizmində təkcə bir-birindən deyil, digər orqanizmlərin zülallarından da fərqlənən 5 milyona yaxın zülal molekulu var. Bu cür müxtəlifliyə və quruluşun mürəkkəbliyinə baxmayaraq, zülallar yalnız 20 müxtəlif amin turşusundan hazırlanır. Orqan və toxumaların hüceyrələrini təşkil edən zülalların bəziləri, həmçinin orqanizmə daxil olan, lakin zülal sintezində istifadə olunmayan amin turşuları parçalanır və 1 q maddəyə görə 17,6 kJ enerji ayrılır.

Zülallar orqanizmdə çoxlu müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər: tikinti (onlar müxtəlif struktur formasiyalarının bir hissəsidirlər); qoruyucu (xüsusi zülallar - antikorlar - mikroorqanizmləri və yad zülalları bağlamağa və neytrallaşdırmağa qadirdir) və s. Bundan əlavə, zülallar qanın laxtalanmasında iştirak edir, ağır qanaxmanın qarşısını alır, tənzimləyici, siqnal, motor, enerji, nəqliyyat funksiyalarını yerinə yetirir (müəyyən maddələrin ötürülməsi). bədəndə).

Zülalların katalitik funksiyası son dərəcə vacibdir. “Kataliz” termini “açılma”, “azadlıq” deməkdir. Katalizator kimi təsnif edilən maddələr kimyəvi çevrilmələri sürətləndirir və reaksiyadan sonra katalizatorların özlərinin tərkibi reaksiyadan əvvəl olduğu kimi qalır.

Fermentlər

Katalizator rolunu oynayan bütün fermentlər zülal xarakterli maddələrdir, hüceyrədə baş verən kimyəvi reaksiyaları on və yüz minlərlə dəfə sürətləndirirlər. Fermentin katalitik fəaliyyəti onun bütün molekulu ilə deyil, onun yalnız kiçik bir hissəsi - hərəkəti çox spesifik olan aktiv mərkəz ilə müəyyən edilir. Bir ferment molekulunda bir neçə aktiv mərkəz ola bilər.

Bəzi ferment molekulları yalnız zülaldan (məsələn, pepsin) ibarət ola bilər - tək komponentli və ya sadə; digərləri iki komponentdən ibarətdir: bir protein (apoenzim) və kiçik bir üzvi molekul - bir koenzim. Müəyyən edilmişdir ki, vitaminlər hüceyrələrdə koenzim kimi fəaliyyət göstərir. Nəzərə alsaq ki, hüceyrədə heç bir reaksiya fermentlərin iştirakı olmadan həyata keçirilə bilməz, məlum olar ki, vitaminlər hüceyrənin və bütün orqanizmin normal fəaliyyəti üçün son dərəcə əhəmiyyətlidir. Vitaminlərin olmaması onları ehtiva edən fermentlərin fəaliyyətini azaldır.

Fermentlərin fəaliyyəti birbaşa olaraq bir sıra amillərin təsirindən asılıdır: temperatur, turşuluq (ətraf mühitin pH), həmçinin substrat molekullarının konsentrasiyası (onların fəaliyyət göstərdiyi maddə), fermentlərin özləri və koenzimlər ( vitaminlər və koenzimləri təşkil edən digər maddələr).

Müəyyən bir fermentativ proses müxtəlif bioloji aktiv maddələrin, məsələn, hormonlar, dərmanlar, bitki böyüməsi stimulyatorları, zəhərli maddələr və s.

Vitaminlər

Vitaminlər - bioloji aktiv aşağı molekullu üzvi maddələr - fermentlərin komponentləri kimi əksər hallarda maddələr mübadiləsində və enerjinin çevrilməsində iştirak edir.

İnsanın gündəlik vitamin ehtiyacı milliqram və hətta mikroqramdır. 20-dən çox müxtəlif vitamin məlumdur.

İnsanlar üçün vitaminlərin mənbəyi qida məhsulları, əsasən bitki mənşəli, bəzi hallarda isə heyvan mənşəlidir (vitamin D, A). Bəzi vitaminlər insan orqanizmində sintez olunur.

Vitamin çatışmazlığı xəstəliyə səbəb olur - hipovitaminoz, onların tam olmaması - avitaminoz və həddindən artıq - hipervitaminoz.

Hormonlar

Hormonlar - endokrin bezlər və bəzi sinir hüceyrələri tərəfindən istehsal olunan maddələr - neyrohormonlar. Hormonlar metabolik prosesləri (metabolizm və enerji) tənzimləyən biokimyəvi reaksiyalarda iştirak edə bilirlər.

Hormonların xarakterik xüsusiyyətləri bunlardır: 1) yüksək bioloji aktivlik; 2) yüksək spesifiklik (“hədəf hüceyrədə” hormonal siqnallar); 3) təsir dairəsi (hormonların qanla hədəf hüceyrələrə qədər məsafəyə ötürülməsi); 4) nisbətən bədəndə qısa müddət (bir neçə dəqiqə və ya saat).

Nuklein turşuları

Nuklein turşularının 2 növü var: DNT (dezoksiribonuklein turşusu) və RNT (ribonuklein turşusu).

ATP - adenozin trifosfor turşusu, azotlu əsas adenindən, karbohidrat ribozadan və fosfor turşusunun üç molekulundan ibarət bir nukleotid.

Struktur qeyri-sabitdir, fermentlərin təsiri altında 40 kJ enerjinin ayrılması ilə ADP - adenozin difosfor turşusuna (fosfor turşusunun bir molekulu parçalanır) çevrilir. ATP bütün hüceyrə reaksiyaları üçün tək enerji mənbəyidir.

Nuklein turşularının kimyəvi quruluşunun xüsusiyyətləri fərdi inkişafın müəyyən mərhələsində hər bir toxumada sintez olunan zülal molekullarının quruluşu haqqında məlumatların saxlanması, ötürülməsi və qız hüceyrələrinə miras alınması imkanlarını təmin edir.

Nuklein turşuları irsi məlumatın sabit saxlanmasını təmin edir və müvafiq ferment zülallarının formalaşmasına nəzarət edir, ferment zülalları isə hüceyrə mübadiləsinin əsas xüsusiyyətlərini müəyyən edir.

Üzvi kimyanın inkişaf tarixində iki dövr fərqləndirilir: empirik (17-ci əsrin ortalarından 18-ci əsrin sonuna qədər), bu dövrlərdə üzvi maddələr, onların ayrılması və emal üsulları haqqında biliklər eksperimental və analitik. (18-ci əsrin sonu - 19-cu əsrin ortaları), üzvi maddələrin tərkibini təyin etmək üsullarının yaranması ilə əlaqədardır. Analitik dövrdə bütün üzvi maddələrin tərkibində karbon olduğu müəyyən edilmişdir. Üzvi birləşmələri təşkil edən digər elementlər arasında hidrogen, azot, kükürd, oksigen və fosfor aşkar edilmişdir.

Üzvi kimya tarixində böyük əhəmiyyət kəsb edən quruluş dövrü (19-cu əsrin ikinci yarısı - 20-ci əsrin əvvəlləri) üzvi birləşmələrin quruluşunun elmi nəzəriyyəsinin yaranması ilə əlamətdardır, onun yaradıcısı A.M. Butlerov.

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin əsas prinsipləri:

molekullardakı atomlar bir-biri ilə valentliyinə uyğun olaraq müəyyən ardıcıllıqla kimyəvi bağlarla bağlanır. Bütün üzvi birləşmələrdə karbon tetravalentdir;
maddələrin xassələri təkcə onların keyfiyyət və kəmiyyət tərkibindən deyil, həm də atomların birləşmə qaydasından asılıdır;
bir molekuldakı atomlar bir-birinə qarşılıqlı təsir göstərir.

Molekulda atomların birləşmə qaydası kimyəvi bağların tire ilə təmsil olunduğu struktur düsturla təsvir edilir.

Üzvi maddələrin xarakterik xüsusiyyətləri

Üzvi birləşmələri ayrıca, unikal kimyəvi birləşmələr sinfinə ayıran bir neçə mühüm xüsusiyyət var:

Üzvi birləşmələr adətən qazlar, mayelər və ya aşağı əriyən bərk maddələrdir, qeyri-üzvi birləşmələrdən fərqli olaraq, əsasən yüksək ərimə nöqtəsi olan bərk maddələrdir.
Üzvi birləşmələr əsasən kovalent, qeyri-üzvi birləşmələr isə ion quruluşuna malikdir.
Üzvi birləşmələri (ilk növbədə karbon atomları) əmələ gətirən atomlar arasında əlaqələrin əmələ gəlməsinin müxtəlif topologiyası izomerlərin - eyni tərkibə və molekulyar çəkiyə malik olan, lakin müxtəlif fiziki-kimyəvi xassələrə malik birləşmələrin yaranmasına səbəb olur. Bu fenomen izomerizm adlanır.
Homologiya fenomeni, seriyanın hər hansı iki qonşusunun (homologların) düsturunun eyni qrup - homoloji fərq CH 2 ilə fərqləndiyi üzvi birləşmələr seriyasının mövcudluğudur. Üzvi maddələr yanır.

Üzvi maddələrin təsnifatı

Təsnifat iki mühüm əlamətə - karbon skeletinin quruluşuna və molekulda funksional qrupların mövcudluğuna əsaslanır.

Üzvi maddələrin molekullarında karbon atomları bir-biri ilə birləşərək sözdə əmələ gəlir. karbon skeleti və ya zəncir. Zəncirlər açıq və qapalı (dövrlü), açıq zəncirlər budaqsız (normal) və budaqlanmış ola bilər:

Karbon skeletinin quruluşuna görə onlar aşağıdakılara bölünür:

- həm budaqlanmış, həm də şaxələnməmiş açıq karbon zəncirinə malik alisiklik üzvi maddələr. Misal üçün,

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

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

- karbon zəncirinin bir dövrədə (halqa) bağlandığı karbosiklik üzvi maddələr. Misal üçün,

- dövrədə təkcə karbon atomlarını deyil, həm də digər elementlərin atomlarını, çox vaxt azot, oksigen və ya kükürd olan heterosiklik üzvi birləşmələr:

Funksional qrup, birləşmənin müəyyən bir sinfə aid olub-olmadığını təyin edən bir atom və ya karbohidrogen olmayan atomlar qrupudur. Üzvi maddənin bu və ya digər sinfə təsnif edilməsinin əlaməti funksional qrupun xarakteridir (Cədvəl 1).

Cədvəl 1. Funksional qruplar və siniflər.

Birləşmələrdə birdən çox funksional qrup ola bilər. Bu qruplar eynidirsə, onda birləşmələr polifunksional adlanır, məsələn, xloroform, qliserin. Tərkibində müxtəlif funksional qruplar olan birləşmələr heterofunksional adlanır, onlar eyni zamanda bir neçə birləşmə sinfinə təsnif edilə bilər, məsələn, laktik turşu həm karboksilik turşu, həm də spirt, kolamin isə amin və spirt hesab edilə bilər.

Üzvi maddələrin nə olduğunu və onların digər birləşmələr qrupundan - qeyri-üzvi maddələrdən necə fərqləndiyini göstərən bir neçə tərif var. Ən çox yayılmış izahlardan biri "karbohidrogenlər" adından gəlir. Həqiqətən də bütün üzvi molekulların mərkəzində hidrogenlə bağlı karbon atomlarının zəncirləri var. "Organogen" adlanan başqa elementlər də var.

Karbamidin kəşfindən əvvəl üzvi kimya

Qədim dövrlərdən bəri insanlar bir çox təbii maddələrdən və minerallardan istifadə etdilər: kükürd, qızıl, dəmir və mis filizi, xörək duzu. Elmin bütün mövcudluğu üçün - qədim zamanlardan 19-cu əsrin birinci yarısına qədər - alimlər canlı və cansız təbiət arasındakı əlaqəni mikroskopik quruluş (atomlar, molekullar) səviyyəsində sübut edə bilmədilər. Hesab olunurdu ki, üzvi maddələr öz görünüşlərini mifik həyat qüvvəsinə - vitalizmə borcludurlar. İnsan "homunculus" yetişdirmə ehtimalı haqqında bir mif var idi. Bunun üçün müxtəlif tullantı məhsulları bir barelə qoymaq və həyati qüvvənin yaranması üçün müəyyən vaxt gözləmək lazım idi.

Vitalizmə sarsıdıcı zərbəni qeyri-üzvi komponentlərdən üzvi maddə karbamidini sintez edən Weller işi vurdu. Beləliklə, sübut olundu ki, həyati qüvvə yoxdur, təbiət birdir, orqanizmlər və qeyri-üzvi birləşmələr eyni elementlərin atomlarından əmələ gəlir. Karbamidin tərkibi Weller işindən əvvəl məlum idi, o illərdə bu birləşməni öyrənmək çətin deyildi. Bir heyvanın və ya insanın bədənindən kənarda maddələr mübadiləsi üçün xarakterik olan bir maddənin əldə edilməsi faktı diqqətəlayiq idi.

A. M. Butlerovun nəzəriyyəsi

Üzvi maddələri öyrənən elmin inkişafında rus kimyaçılar məktəbinin rolu böyükdür. Üzvi sintezin inkişafının bütün dövrləri Butlerov, Markovnikov, Zelinsky və Lebedevin adları ilə bağlıdır. Birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin banisi A. M. Butlerovdur. Məşhur kimyaçı 19-cu əsrin 60-cı illərində üzvi maddələrin tərkibini, onların quruluşunun müxtəlifliyinin səbəblərini açıqlamış, maddələrin tərkibi, quruluşu və xassələri arasında mövcud olan əlaqəni açmışdır.

Butlerovun nəticələrinə əsasən, artıq mövcud olan üzvi birləşmələr haqqında bilikləri sistemləşdirmək mümkün deyildi. Elmə hələ məlum olmayan maddələrin xassələrini proqnozlaşdırmaq və sənaye şəraitində onların istehsalının texnoloji sxemlərini yaratmaq mümkün olmuşdur. Aparıcı üzvi kimyaçıların bir çox ideyaları bu gün tam şəkildə həyata keçirilir.

Karbohidrogenlərin oksidləşməsi nəticəsində yeni üzvi maddələr - digər siniflərin nümayəndələri (aldehidlər, ketonlar, spirtlər, karboksilik turşular) əmələ gəlir. Məsələn, sirkə turşusu istehsal etmək üçün böyük həcmdə asetilen istifadə olunur. Bu reaksiya məhsulunun bir hissəsi sonradan sintetik liflər istehsal etmək üçün istehlak olunur. Hər evdə turşu məhlulu (9% və 6%) olur - bu adi sirkədir. Üzvi maddələrin oksidləşməsi sənaye, kənd təsərrüfatı və tibbi əhəmiyyət kəsb edən çoxlu sayda birləşmələrin istehsalı üçün əsasdır.

Aromatik karbohidrogenlər

Üzvi maddələrin molekullarında aromatiklik bir və ya bir neçə benzol nüvəsinin olmasıdır. 6 karbon atomundan ibarət bir zəncir bir halqaya bağlanır, onda birləşmiş bağ görünür, buna görə də belə karbohidrogenlərin xüsusiyyətləri digər karbohidrogenlərə bənzəmir.

Aromatik karbohidrogenlər (və ya arenlər) böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Onların bir çoxu geniş istifadə olunur: benzol, toluol, ksilen. Dərmanların, boyaların, rezinlərin, rezinlərin və digər üzvi sintez məhsullarının istehsalı üçün həlledicilər və xammal kimi istifadə olunur.

Oksigen tərkibli birləşmələr

Böyük bir qrup üzvi maddələrin tərkibində oksigen atomları var. Onlar molekulun ən aktiv hissəsinin, onun funksional qrupunun bir hissəsidir. Spirtlər bir və ya daha çox hidroksil növü -OH ehtiva edir. Spirtlərə nümunələr: metanol, etanol, qliserin. Karboksilik turşuların tərkibində başqa bir funksional hissəcik var - karboksil (-COOOH).

Digər oksigen tərkibli üzvi birləşmələr aldehidlər və ketonlardır. Karboksilik turşular, spirtlər və aldehidlər müxtəlif bitki orqanlarında böyük miqdarda olur. Onlar təbii məhsulların (sirkə turşusu, etil spirti, mentol) alınması üçün mənbələr ola bilər.

Yağlar karboksilik turşuların və üç atomlu spirt qliserinin birləşmələridir. Spirtlər və xətti turşulara əlavə olaraq, benzol halqası və funksional qrupu olan üzvi birləşmələr var. Aromatik spirtlərə nümunələr: fenol, toluol.

Karbohidratlar

Hüceyrələri təşkil edən orqanizmin ən mühüm üzvi maddələri zülallar, fermentlər, nuklein turşuları, karbohidratlar və yağlardır (lipidlər). Sadə karbohidratlar - monosaxaridlər hüceyrələrdə riboza, dezoksiriboza, fruktoza və qlükoza şəklində olur. Bu qısa siyahıdakı sonuncu karbohidrat hüceyrələrdə əsas metabolik maddədir. Riboza və deoksiriboza ribonuklein və dezoksiribonuklein turşularının (RNT və DNT) tərkib hissəsidir.

Qlükoza molekulları parçalandıqda həyat üçün lazım olan enerji ayrılır. Birincisi, bir növ enerji daşıyıcısının - adenozin trifosfor turşusunun (ATP) formalaşması zamanı saxlanılır. Bu maddə qanla daşınaraq toxuma və hüceyrələrə çatdırılır. Adenozindən üç fosfor turşusu qalığının ardıcıl olaraq aradan qaldırılması ilə enerji sərbəst buraxılır.

Yağlar

Lipidlər spesifik xüsusiyyətlərə malik canlı orqanizmlərin maddələridir. Onlar suda həll olunmur və hidrofobik hissəciklərdir. Bəzi bitkilərin toxum və meyvələri, sinir toxuması, qaraciyəri, böyrəkləri, heyvanların və insanların qanı bu sinfə aid maddələrlə xüsusilə zəngindir.

İnsan və heyvanların dərisində çoxlu kiçik yağ vəziləri var. Onların ifraz etdikləri ifrazat orqanizmin səthinə çıxarılır, onu yağlayır, nəm itkisindən və mikrobların nüfuz etməsindən qoruyur. Dərialtı yağ təbəqəsi daxili orqanları zədələnmədən qoruyur və ehtiyat maddə kimi xidmət edir.

dələlər

Zülallar hüceyrədəki bütün üzvi maddələrin yarısından çoxunu təşkil edir, bəzi toxumalarda onların miqdarı 80%-ə çatır. Bütün növ zülallar yüksək molekulyar çəkilər və birincili, ikincil, üçüncü və dördüncü strukturların olması ilə xarakterizə olunur. Qızdırıldıqda, onlar məhv edilir - denatürasiya baş verir. İlkin quruluş mikrokosmos üçün nəhəng bir amin turşusu zənciridir. Heyvanların və insanların həzm sistemindəki xüsusi fermentlərin təsiri altında protein makromolekulu onun tərkib hissələrinə parçalanacaq. Onlar üzvi maddələrin sintezinin baş verdiyi hüceyrələrə - hər bir canlı məxluqa xas olan digər zülallara daxil olurlar.

Fermentlər və onların rolu

Hüceyrədəki reaksiyalar katalizatorlar - fermentlər sayəsində sənaye şəraitində əldə edilməsi çətin olan sürətlə gedir. Yalnız zülallara - lipazlara təsir edən fermentlər var. Nişastanın hidrolizi amilazanın iştirakı ilə baş verir. Lipazalar yağları tərkib hissələrinə parçalamaq üçün lazımdır. Fermentlərin iştirak etdiyi proseslər bütün canlı orqanizmlərdə baş verir. Bir insanın hüceyrələrində heç bir ferment yoxdursa, bu onun maddələr mübadiləsinə və ümumi sağlamlığına təsir göstərir.

Nuklein turşuları

İlk dəfə kəşf edilən və hüceyrə nüvələrindən təcrid olunan maddələr irsi xüsusiyyətlərin ötürülməsi funksiyasını yerinə yetirir. DNT-nin əsas miqdarı xromosomlarda, RNT molekulları isə sitoplazmada yerləşir. DNT reduplikasiya edildikdə (ikiqat) irsi məlumatı germ hüceyrələrinə - gametlərə ötürmək mümkün olur. Onlar birləşdikdə, yeni orqanizm valideynlərindən genetik material alır.

Hər hansı bir orqanizmin canlı hüceyrəsi 25-30% üzvi komponentlərdən ibarətdir.

Üzvi komponentlərə həm polimerlər, həm də nisbətən kiçik molekullar - piqmentlər, hormonlar, ATP və s.

Canlı orqanizmlərin hüceyrələri bir-birindən quruluşuna, funksiyalarına və biokimyəvi tərkibinə görə fərqlənir. Bununla belə, hər bir üzvi maddələr qrupu biologiya kursunda oxşar tərifə malikdir və istənilən hüceyrə növündə eyni funksiyaları yerinə yetirir. Əsas komponentlər yağlar, zülallar, karbohidratlar və nuklein turşularıdır.

ilə təmasda

Lipidlər

Lipidlər piylər və yağ kimi maddələrdir.. Bu biokimyəvi qrup üzvi maddələrdə yaxşı həll olması ilə xarakterizə olunur, lakin suda həll olunmur.

Yağlar bərk və ya maye konsistensiyaya malik ola bilər. Birincisi daha çox heyvan yağları üçün, ikincisi isə bitki mənşəli yağlar üçün xarakterikdir.

Yağların funksiyaları aşağıdakılardır:

Karbohidratlar

Karbohidratlar tərkibində karbon, hidrogen və oksigen olan üzvi monomer və polimer maddələrdir. Onlar parçalandıqda hüceyrə əhəmiyyətli miqdarda enerji alır.

Kimyəvi tərkibinə görə karbohidratların aşağıdakı sinifləri fərqləndirilir:

Heyvan hüceyrələri ilə müqayisədə, bitki mənşəli qidalar daha çox karbohidrat ehtiva edir. Bu, bitki hüceyrələrinin fotosintez prosesi vasitəsilə karbohidratları çoxaltma qabiliyyəti ilə izah olunur.

Canlı hüceyrədəki karbohidratların əsas funksiyaları enerji və strukturdur.

Enerji funksiyası Karbohidratlar enerji ehtiyatlarını saxlamaq və lazım olduqda onları sərbəst buraxmaq üçün qaynayır. Artan mövsümdə bitki hüceyrələrində nişasta toplanır, bu da kök yumrularında və soğanaqlarda yığılır. Heyvan orqanizmlərində bu rolu qaraciyərdə sintez olunan və toplanan polisaxarid qlikogen oynayır.

Struktur funksiyası karbohidratlar bitki hüceyrələrində yerinə yetirilir. Bitkilərin demək olar ki, bütün hüceyrə divarı polisaxarid sellülozadan ibarətdir.

dələlər

Zülallar üzvi polimer maddələrdir, həm canlı hüceyrədə kəmiyyətcə, həm də biologiyada əhəmiyyətinə görə aparıcı yer tutur. Heyvan hüceyrəsinin bütün quru kütləsi təxminən yarı zülaldan ibarətdir. Bu üzvi birləşmələr sinfi heyrətamiz müxtəlifliyi ilə xarakterizə olunur. Təkcə insan orqanizmində 5 milyona yaxın müxtəlif zülal var. Onlar təkcə bir-birindən fərqlənmir, həm də digər orqanizmlərin zülalları ilə fərqlərə malikdirlər. Və bütün bu nəhəng müxtəlif zülal molekulları yalnız 20 növ amin turşusundan ibarətdir.

Bir zülal istilik və ya kimyəvi amillərə məruz qaldıqda, molekullardakı hidrogen və bisulfid bağları məhv edilir. Bu, zülalın denatürasiyasına və hüceyrə membranının strukturunda və funksiyasında dəyişikliklərə səbəb olur.

Bütün zülalları iki sinfə bölmək olar: globulyar (burunlara fermentlər, hormonlar və antikorlar daxildir) və fibrilyar - kollagen, elastin, keratin.

Canlı hüceyrədə zülalın funksiyaları:

Nuklein turşuları

Nuklein turşuları hüceyrələrin strukturunda və düzgün fəaliyyətində mühüm əhəmiyyət kəsb edir. Bu maddələrin kimyəvi quruluşu elədir ki, hüceyrələrin zülal quruluşu haqqında məlumatı miras yolu ilə qoruyub ötürməyə imkan verir. Bu məlumat qız hüceyrələrə ötürülür və onların inkişafının hər mərhələsində müəyyən bir zülal növü əmələ gəlir.

Hüceyrənin struktur və funksional xüsusiyyətlərinin böyük əksəriyyəti onların zülal komponenti ilə bağlı olduğundan, nuklein turşularının sabitliyi çox vacibdir. Öz növbəsində bütövlükdə orqanizmin inkişafı və vəziyyəti ayrı-ayrı hüceyrələrin strukturunun və funksiyalarının sabitliyindən asılıdır.

Nuklein turşularının iki növü var - ribonuklein turşusu (RNT) və deoksiribonuklein turşusu (DNT).

DNT edir bir cüt nukleotid sarmalından ibarət polimer molekulu. DNT molekulunun hər bir monomeri nukleotid kimi təmsil olunur. Nukleotidlərin tərkibində azotlu əsaslar (adenin, sitozin, timin, guanin), karbohidrat (dezoksiriboza) və fosfor turşusu qalığı var.

Bütün azotlu əsaslar bir-birinə ciddi şəkildə müəyyən edilmiş şəkildə bağlıdır. Adenin həmişə timinlə, guanin isə həmişə sitozinin qarşısında yerləşir. Bu seçici birləşmə tamamlayıcılıq adlanır və zülal strukturunun formalaşmasında çox mühüm rol oynayır.

Bütün qonşu nukleotidlər bir-birinə fosfor turşusu qalığı və dezoksiriboza ilə bağlıdır.

Ribonuklein turşusu deoksiribonuklein turşusu ilə böyük oxşarlıqlara malikdir. Fərq ondadır ki, timin əvəzinə molekulun strukturunda azotlu əsas urasil var. Dezoksiriboza əvəzinə bu birləşmə karbohidrat ribozunu ehtiva edir.

RNT zəncirindəki bütün nukleotidlər fosfor qalığı və riboza vasitəsilə bağlanır.

Quruluşuna görə RNT tək və ya iki zəncirli ola bilər. Bir sıra viruslarda ikiqat zəncirli RNT xromosomların funksiyalarını yerinə yetirir - onlar genetik məlumatın daşıyıcısıdırlar. Tək zəncirli RNT-nin köməyi ilə zülal molekulunun tərkibi haqqında məlumat ötürülür.