Τι είναι μια Οργανική Ένωση;

Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν πάντα άνθρακα μαζί με άλλα στοιχεία που χρειάζονται για τη λειτουργία των ζωντανών οργανισμών. Ο άνθρακας είναι το βασικό στοιχείο επειδή έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σε ένα εξωτερικό περίβλημα ηλεκτρονίων που μπορεί να χωρέσει οκτώ ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να σχηματίσει πολλούς τύπους δεσμών με άλλα άτομα άνθρακα και στοιχεία όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο. Οι υδρογονάνθρακες και οι πρωτεΐνες είναι καλά παραδείγματα οργανικών μορίων που μπορούν να σχηματίσουν μακριές αλυσίδες και πολύπλοκες δομές. Οι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από αυτά τα μόρια αποτελούν τη βάση για χημικές αντιδράσεις στα κύτταρα των φυτών και των ζώων – αντιδράσεις που παρέχουν την ενέργεια για την εύρεση τροφής, για την αναπαραγωγή και για όλες τις άλλες διαδικασίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Μια οργανική ένωση είναι μέλος μιας κατηγορίας χημικών ουσιών που περιέχουν άτομα άνθρακα συνδεδεμένα μεταξύ τους και με άλλα άτομα με ομοιοπολικούς δεσμούς και βρίσκονται στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο είναι τυπικά στοιχεία που συνθέτουν οργανικές ενώσεις εκτός από τον άνθρακα. Ίχνη άλλων στοιχείων όπως θείο, φώσφορος, σίδηρος και χαλκός μπορεί επίσης να υπάρχουν όταν χρειάζεται για συγκεκριμένες οργανικές χημικές αντιδράσεις. Οι κύριες ομάδες οργανικών ενώσεων είναι οι υδρογονάνθρακες, τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα.

Χαρακτηριστικά των Οργανικών Ενώσεων

Οι τέσσερις τύποι οργανικών ενώσεων είναι υδρογονάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα και εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες σε ένα ζωντανό κύτταρο. Ενώ πολλές οργανικές ενώσεις δεν είναι πολικά μόρια και επομένως δεν διαλύονται καλά στο νερό ενός κυττάρου, συχνά διαλύονται σε άλλες οργανικές ενώσεις. Για παράδειγμα, ενώ οι υδατάνθρακες όπως η ζάχαρη είναι ελαφρώς πολικοί και διαλύονται στο νερό, τα λίπη όχι. Όμως τα λίπη διαλύονται σε άλλους οργανικούς διαλύτες όπως οι αιθέρες. Όταν βρίσκονται σε διάλυμα, οι τέσσερις τύποι οργανικών μορίων αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν νέες ενώσεις καθώς έρχονται σε επαφή με τον ζωντανό ιστό.

Οι οργανικές ενώσεις κυμαίνονται από απλές ουσίες με μόρια που αποτελούνται από λίγα άτομα μόνο δύο στοιχείων έως μακριά, πολύπλοκα πολυμερή των οποίων τα μόρια περιλαμβάνουν πολλά στοιχεία. Οι υδρογονάνθρακες για παράδειγμα αποτελούνται μόνο από άνθρακα και υδρογόνο. Μπορούν να σχηματίσουν απλά μόρια ή μακριές αλυσίδες ατόμων και χρησιμοποιούνται για τη δομή των κυττάρων και ως βασικά δομικά στοιχεία για πιο πολύπλοκα μόρια.

Τα λιπίδια είναι λίπη και παρόμοια υλικά που αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Βοηθούν στο σχηματισμό κυτταρικών τοιχωμάτων και μεμβρανών και αποτελούν βασικό συστατικό της τροφής. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο και έχουν δύο κύριες λειτουργίες στα κύτταρα. Αποτελούν μέρος των δομών των κυττάρων και των οργάνων, αλλά είναι επίσης ένζυμα, ορμόνες και άλλες οργανικές χημικές ουσίες που συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή των υλικών που είναι απαραίτητα για τη ζωή.

Τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και φώσφορο. Ως RNA και DNA, αποθηκεύουν τις οδηγίες για χημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν άλλες πρωτεΐνες. Είναι τα μόρια σε σχήμα έλικας του γενετικού κώδικα. Οι τέσσερις τύποι οργανικών μορίων βασίζονται όλοι στον άνθρακα και μερικά άλλα στοιχεία, αλλά έχουν διαφορετικές ιδιότητες.

Υδρογονάνθρακες

Οι υδρογονάνθρακες είναι οι απλούστερες οργανικές ενώσεις και ο απλούστερος υδρογονάνθρακας είναι ο CH₄ ή μεθάνιο. Το άτομο άνθρακα μοιράζεται ηλεκτρόνια με τέσσερα άτομα υδρογόνου για να ολοκληρώσει το εξωτερικό του κέλυφος ηλεκτρονίων.

Αντί να συνδέεται μόνο με άτομα υδρογόνου, ένα άτομο άνθρακα μπορεί να μοιραστεί ένα ή δύο από τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κελύφους του με ένα άλλο άτομο άνθρακα, σχηματίζοντας μακριές αλυσίδες. Για παράδειγμα, βουτάνιο, C₄ H₁₀ , αποτελείται από μια αλυσίδα τεσσάρων ατόμων άνθρακα που περιβάλλονται από 10 άτομα υδρογόνου.

Λιπίδια

Μια πιο περίπλοκη ομάδα οργανικών ενώσεων είναι τα λιπίδια ή τα λίπη. Περιλαμβάνουν μια αλυσίδα υδρογονάνθρακα αλλά έχουν επίσης ένα τμήμα όπου η αλυσίδα συνδέεται με το οξυγόνο. Οι οργανικές ενώσεις που περιέχουν μόνο άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο ονομάζονται υδατάνθρακες.

Η γλυκερόλη είναι ένα παράδειγμα απλού λιπιδίου. Ο χημικός τύπος του είναι C₃ H₈ O₃ , και έχει μια αλυσίδα τριών ατόμων άνθρακα με ένα άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο σε κάθε ένα. Η γλυκερόλη είναι ένα δομικό στοιχείο που αποτελεί τη βάση πολλών πιο πολύπλοκων λιπιδίων.

Πρωτεΐνες

Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι πολύ μεγάλα μόρια με πολύπλοκες δομές που τους επιτρέπουν να αναλαμβάνουν σημαντικούς ρόλους στις οργανικές χημικές αντιδράσεις. Σε τέτοιες αντιδράσεις, τμήματα των πρωτεϊνών διασπώνται, αναδιατάσσονται ή ενώνονται με νέες αλυσίδες. Ακόμη και οι πιο απλές πρωτεΐνες έχουν μακριές αλυσίδες και πολλές υποενότητες.

Για παράδειγμα, η 3-αμινο-2-βουτανόλη έχει τον χημικό τύπο C₄ H₁₁ ΟΧΙ, αλλά είναι πραγματικά μια ακολουθία τμημάτων υδρογονάνθρακα με συνδεδεμένο άτομο αζώτου και οξυγόνου. Φαίνεται πιο καθαρά από τον τύπο CH₃ CH(NH₂ )CH(OH)CH₃ , και το αμινοξύ χρησιμοποιείται σε χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών.

Νουκλεϊκά Οξέα

Τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούν τη βάση του γενετικού κώδικα των ζωντανών κυττάρων και είναι μακριές σειρές επαναλαμβανόμενων υπομονάδων. Για το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ νουκλεϊκού οξέος ή το DNA, για παράδειγμα, τα μόρια περιέχουν μια φωσφορική ομάδα, ένα σάκχαρο και τις επαναλαμβανόμενες υπομονάδες κυτοσίνη, γουανίνη, θυμίνη και αδενίνη. Το τμήμα ενός μορίου DNA που περιέχει κυτοσίνη έχει χημικό τύπο C₉ H₁₂ O₆ N₃ P, και τα τμήματα που περιέχουν διαφορετικές υπομονάδες σχηματίζουν μακρά πολυμερή μόρια που βρίσκονται στον πυρήνα των κυττάρων.

Ορισμένες οργανικές ενώσεις είναι τα πιο πολύπλοκα μόρια που υπάρχουν και αντικατοπτρίζουν την πολυπλοκότητα των χημικών αντιδράσεων που καθιστούν δυνατή τη ζωή. Ακόμη και με αυτήν την πολυπλοκότητα, τα μόρια αποτελούνται από σχετικά λίγα στοιχεία και όλα έχουν τον άνθρακα ως κύριο συστατικό.