Organic matter ni mchanganyiko wa kemikali ulio na kaboni. Vighairi pekee ni asidi ya kaboni, kabonidi, kabonati, sianidi na oksidi za kaboni.
Historia
Neno "dutu za kikaboni" lenyewe lilionekana katika maisha ya kila siku ya wanasayansi katika hatua ya maendeleo ya mapema ya kemia. Wakati huo, mitazamo muhimu ya ulimwengu ilitawala. Ilikuwa ni mwendelezo wa mila za Aristotle na Pliny. Katika kipindi hiki, wachambuzi walikuwa na shughuli nyingi katika kugawanya ulimwengu kuwa hai na isiyo hai. Wakati huo huo, vitu vyote, bila ubaguzi, viligawanywa wazi kuwa madini na kikaboni. Iliaminika kuwa kwa ajili ya awali ya misombo ya "hai" vitu, "nguvu" maalum ilihitajika. Ni asili katika viumbe vyote vilivyo hai, na elementi za kikaboni haziwezi kuunda bila hiyo.
Kauli hii, ya kipuuzi kwa sayansi ya kisasa, ilitawala kwa muda mrefu sana, hadi mnamo 1828 Friedrich Wöhler aliikataa kwa majaribio. Aliweza kupata urea ya kikaboni kutoka kwa sayanati ya amonia isiyo ya kawaida. Hii ilisukuma kemia mbele. Hata hivyo, mgawanyiko wa vitu katika kikaboni na isokaboni umehifadhiwa kwa sasa. Ni msingi wa uainishaji. Takriban misombo ya kikaboni milioni 27 inajulikana.
Kwa nini kuna misombo mingi ya kikaboni?
Mada-hai ni, isipokuwa chache, mchanganyiko wa kaboni. Kwa kweli, hii ni kipengele cha curious sana. Carbon ina uwezo wa kuunda minyororo kutoka kwa atomi zake. Ni muhimu sana kwamba muunganisho kati yao uwe thabiti.
Aidha, kaboni katika dutu za kikaboni huonyesha uthabiti - IV. Inachofuata kutoka kwa hili kwamba kipengele hiki kinaweza kuunda vifungo na vitu vingine sio moja tu, bali pia mara mbili na tatu. Kadiri wingi wao unavyoongezeka, mlolongo wa atomi utakuwa mfupi. Wakati huo huo, uthabiti wa muunganisho huongezeka tu.
Pia, kaboni ina uwezo wa kuunda miundo bapa, laini na yenye pande tatu. Ndiyo maana kuna vitu vingi tofauti vya kikaboni katika asili.
Muundo
Kama ilivyotajwa hapo juu, vitu vya kikaboni ni viambato vya kaboni. Na hii ni muhimu sana. Misombo ya kikaboni hutokea wakati inahusishwa na karibu kipengele chochote cha meza ya mara kwa mara. Kwa asili, mara nyingi muundo wao (pamoja na kaboni) ni pamoja na oksijeni, hidrojeni, sulfuri, nitrojeni na fosforasi. Vipengele vilivyosalia ni adimu zaidi.
Mali
Kwa hivyo, vitu vya kikaboni ni mchanganyiko wa kaboni. Walakini, kuna vigezo kadhaa muhimu ambavyo lazima vikidhi. Dutu zote za asili ya kikaboni zina sifa za kawaida:
1. Iliyopo kati ya atomitypolojia tofauti ya vifungo inaongoza kwa kuonekana kwa isoma. Kwanza kabisa, huundwa na mchanganyiko wa molekuli za kaboni. Isoma ni vitu tofauti ambavyo vina uzito sawa wa Masi na muundo, lakini mali tofauti za kemikali na kimwili. Jambo hili linaitwa isomerism.
2. Kigezo kingine ni uzushi wa homolojia. Hizi ni mfululizo wa misombo ya kikaboni, ambayo fomula ya dutu jirani hutofautiana na zile za awali kwa kundi moja CH2. Sifa hii muhimu inatumika katika sayansi ya nyenzo.
Aina gani za dutu-hai?
Kuna aina kadhaa za misombo ya kikaboni. Wanajulikana kwa kila mtu. Hizi ni protini, lipids na wanga. Vikundi hivi vinaweza kuitwa polima za kibiolojia. Wanashiriki katika kimetaboliki katika kiwango cha seli katika kiumbe chochote. Pia ni pamoja na katika kundi hili ni asidi nucleic. Kwa hivyo tunaweza kusema kwamba organic matter ndio tunakula kila siku, tumeumbwa nacho.
Protini
Protini zinajumuisha vijenzi vya muundo - asidi ya amino. Hawa ni monoma zao. Protini pia huitwa protini. Karibu aina 200 za asidi ya amino zinajulikana. Wote hupatikana katika viumbe hai. Lakini ishirini tu kati yao ni vipengele vya protini. Wanaitwa msingi. Lakini katika maandiko unaweza pia kupata maneno chini ya maarufu - protiniogenic na protini-kutengeneza amino asidi. Fomula ya aina hii ya viumbe hai ina amini (-NH2) na vijenzi vya kaboksili (-COOH). Zimeunganishwa kwa viunga sawa vya kaboni.
Kazi za Protini
Protini katika mwili wa mimea na wanyama hufanya kazi nyingi muhimu. Lakini kuu ni muundo. Protini ni sehemu kuu za membrane ya seli na matrix ya organelles katika seli. Katika mwili wetu, kuta zote za mishipa, mishipa na kapilari, tendons na cartilage, misumari na nywele zinajumuisha hasa protini tofauti.
Kitendo kinachofuata ni cha enzymatic. Protini hufanya kama enzymes. Wao huchochea athari za kemikali katika mwili. Wao ni wajibu wa kuvunjika kwa virutubisho katika njia ya utumbo. Katika mimea, vimeng'enya hurekebisha nafasi ya kaboni wakati wa usanisinuru.
Baadhi ya aina za protini hubeba vitu mbalimbali mwilini, kama vile oksijeni. Organic matter pia inaweza kuungana nao. Hivi ndivyo kazi ya usafiri inavyofanya kazi. Protini hubeba ioni za chuma, asidi ya mafuta, homoni na, bila shaka, dioksidi kaboni na hemoglobin kupitia mishipa ya damu. Usafiri pia hutokea katika kiwango cha seli kati ya seli.
Michanganyiko ya protini - immunoglobulini - huwajibika kwa utendakazi wa kinga. Hizi ni antibodies za damu. Kwa mfano, thrombin na fibrinogen wanahusika kikamilifu katika mchakato wa kuganda. Kwa hivyo, huzuia upotezaji wa damu zaidi.
Protini pia huwajibika katika kutekeleza utendakazi wa kubana. Kwa sababu ya ukweli kwamba myosin na actin protofibrils hufanya harakati za kuteleza kila wakati kuhusiana na kila mmoja, mkataba wa nyuzi za misuli. Lakini hata katika viumbe vya unicellular, sawataratibu. Mwendo wa bendera ya bakteria pia unahusiana moja kwa moja na utelezi wa mikrotubuli, ambayo ni ya asili ya protini.
Uoksidishaji wa vitu vya kikaboni hutoa kiasi kikubwa cha nishati. Lakini, kama sheria, protini hutumiwa kwa mahitaji ya nishati mara chache sana. Hii hutokea wakati hifadhi zote zimeisha. Lipids na wanga zinafaa zaidi kwa hili. Kwa hivyo, protini zinaweza kufanya kazi ya nishati, lakini chini ya hali fulani tu.
Lipids
Mchanganyiko unaofanana na mafuta pia ni dutu ya kikaboni. Lipids ni ya molekuli rahisi zaidi za kibaolojia. Haziwezi kuyeyushwa katika maji, lakini hutengana katika miyeyusho isiyo ya polar kama vile petroli, etha na klorofomu. Wao ni sehemu ya seli zote zilizo hai. Kemikali, lipids ni esta za alkoholi na asidi ya kaboksili. Maarufu zaidi kati yao ni mafuta. Katika mwili wa wanyama na mimea, vitu hivi hufanya kazi nyingi muhimu. Lipodi nyingi hutumika katika dawa na viwanda.
Kazi za lipids
Kemikali hizi za kikaboni, pamoja na protini katika seli, huunda utando wa kibiolojia. Lakini kazi yao kuu ni nishati. Wakati molekuli za mafuta zimeoksidishwa, kiasi kikubwa cha nishati hutolewa. Inakwenda kwenye malezi ya ATP kwenye seli. Kwa namna ya lipids, kiasi kikubwa cha hifadhi ya nishati inaweza kujilimbikiza katika mwili. Wakati mwingine wao ni zaidi ya lazima kwa utekelezaji wa maisha ya kawaida. Kwa mabadiliko ya pathological katika kimetaboliki ya seli za "mafuta", inakuwa zaidi. Ingawakwa haki, ni lazima ieleweke kwamba hifadhi hizo nyingi ni muhimu kwa hibernating wanyama na mimea. Watu wengi wanaamini kwamba miti na vichaka hula kwenye udongo wakati wa baridi. Kwa kweli, wanatumia akiba ya mafuta na mafuta waliyotengeneza wakati wa kiangazi.
Katika mwili wa binadamu na wanyama, mafuta yanaweza pia kufanya kazi ya kinga. Zimewekwa kwenye tishu za chini ya ngozi na karibu na viungo kama vile figo na matumbo. Kwa hivyo, hutumika kama ulinzi mzuri dhidi ya uharibifu wa mitambo, yaani, mshtuko.
Aidha, mafuta yana kiwango cha chini cha conductivity ya joto, ambayo husaidia kuweka joto. Hii ni muhimu sana, hasa katika hali ya hewa ya baridi. Katika wanyama wa baharini, safu ya mafuta ya subcutaneous pia huchangia kwenye buoyancy nzuri. Lakini katika ndege, lipids pia hufanya kazi za kuzuia maji na kulainisha. Nta hupaka manyoya yao na kuyafanya yawe laini zaidi. Baadhi ya spishi za mimea zina upakaji sawa kwenye majani.
Wanga
Mchanganyiko wa kikaboni C (H2O)m huonyesha kama kiwanja hicho ni mali ya wanga wa darasa. Jina la molekuli hizi linamaanisha ukweli kwamba zina vyenye oksijeni na hidrojeni kwa kiasi sawa na maji. Kando na vipengele hivi vya kemikali, misombo inaweza kuwa na, kwa mfano, nitrojeni.
Wanga kwenye seli ndio kundi kuu la misombo ya kikaboni. Hizi ni bidhaa za msingi za mchakato wa photosynthesis. Pia ni bidhaa za awali za awali katika mimea ya mimea minginevitu kama vile alkoholi, asidi kikaboni na amino asidi. Wanga pia ni sehemu ya seli za wanyama na kuvu. Pia hupatikana kati ya sehemu kuu za bakteria na protozoa. Kwa hivyo, katika seli ya wanyama wao ni kutoka 1 hadi 2%, na katika seli ya mimea idadi yao inaweza kufikia 90%.
Leo, kuna vikundi vitatu pekee vya wanga:
- sukari rahisi (monosaccharides);
- oligosaccharides, inayojumuisha molekuli kadhaa za sukari rahisi iliyounganishwa kwa mfululizo;
- polysaccharides, zina zaidi ya molekuli 10 za monosakharidi na viini vyake.
Huduma za wanga
Dutu zote za kikaboni kwenye seli hufanya kazi fulani. Kwa hiyo, kwa mfano, glucose ni chanzo kikuu cha nishati. Imevunjwa katika seli za viumbe vyote vilivyo hai. Hii hutokea wakati wa kupumua kwa seli. Glycojeni na wanga ndio chanzo kikuu cha nishati, na ile ya awali katika wanyama na ile ya mwisho katika mimea.
Wanga pia hufanya kazi ya kimuundo. Cellulose ni sehemu kuu ya ukuta wa seli ya mmea. Na katika arthropods, chitin hufanya kazi sawa. Pia hupatikana katika seli za fungi za juu. Ikiwa tunachukua oligosaccharides kama mfano, basi ni sehemu ya membrane ya cytoplasmic - kwa namna ya glycolipids na glycoproteins. Pia, glycocalyx mara nyingi hugunduliwa kwenye seli. Pentoses inashiriki katika awali ya asidi ya nucleic. Katika kesi hii, deoxyribose imejumuishwa katika DNA, na ribose imejumuishwa katika RNA. Pia, vipengele hivi hupatikana katika coenzymes, kwa mfano, katika FAD,NADP na NAD.
Wanga pia ina uwezo wa kufanya kazi ya kinga mwilini. Katika wanyama, dutu ya heparini huzuia kikamilifu kuganda kwa damu. Inaundwa wakati wa uharibifu wa tishu na kuzuia malezi ya vipande vya damu katika vyombo. Heparini hupatikana kwa wingi katika seli za mlingoti kwenye chembechembe.
asidi nucleic
Protini, kabohaidreti na lipids si aina zote zinazojulikana za dutu za kikaboni. Kemia pia inajumuisha asidi ya nucleic. Hizi ni biopolima zenye fosforasi. Wao, wakiwa katika kiini cha seli na cytoplasm ya viumbe vyote vilivyo hai, huhakikisha uhamisho na uhifadhi wa data ya maumbile. Dutu hizi ziligunduliwa shukrani kwa biochemist F. Miescher, ambaye alisoma spermatozoa ya lax. Ilikuwa ugunduzi wa "ajali". Baadaye kidogo, RNA na DNA pia zilipatikana katika viumbe vyote vya mimea na wanyama. Asidi za nyuklia pia zimetengwa katika seli za fangasi na bakteria, na pia virusi.
Kwa jumla, aina mbili za asidi nukleiki hupatikana katika asili - ribonucleic (RNA) na deoxyribonucleic (DNA). Tofauti ni wazi kutoka kwa kichwa. DNA ina deoxyribose, sukari ya kaboni tano. Na ribose hupatikana katika molekuli ya RNA.
Asidi ya nyuklia huchunguzwa na kemia ya kikaboni. Mada za utafiti pia zinaamriwa na dawa. Kuna magonjwa mengi ya kijeni yaliyofichwa kwenye misimbo ya DNA ambayo wanasayansi bado hawajagundua.