La matière organique est un composé chimique contenant du carbone. Les seules exceptions sont l'acide carbonique, les carbures, les carbonates, les cyanures et les oxydes de carbone.
Histoire
Le terme "substances organiques" lui-même est apparu dans la vie quotidienne des scientifiques au stade du développement précoce de la chimie. À cette époque, les visions du monde vitalistes dominaient. C'était une continuation des traditions d'Aristote et de Pline. Pendant cette période, les experts étaient occupés à diviser le monde en vivant et non vivant. Dans le même temps, toutes les substances, sans exception, étaient clairement divisées en minéraux et organiques. On croyait que pour la synthèse de composés de substances "vivantes", une "force" spéciale était nécessaire. Il est inhérent à tous les êtres vivants et les éléments organiques ne peuvent se former sans lui.
Cette affirmation, ridicule pour la science moderne, a dominé pendant très longtemps, jusqu'à ce qu'en 1828, Friedrich Wöhler la réfute expérimentalement. Il a pu obtenir de l'urée organique à partir de cyanate d'ammonium inorganique. Cela a fait avancer la chimie. Cependant, la division des substances en organiques et inorganiques a été préservée dans le présent. Il sous-tend la classification. Près de 27 millions de composés organiques sont connus.
Pourquoi y a-t-il autant de composés organiques ?
La matière organique est, à quelques exceptions près, un composé carboné. En fait, c'est un élément très curieux. Le carbone est capable de former des chaînes à partir de ses atomes. Il est très important que la connexion entre eux soit stable.
De plus, le carbone dans les substances organiques présente une valence - IV. Il en résulte que cet élément est capable de former des liaisons avec d'autres substances non seulement simples, mais aussi doubles et triples. Au fur et à mesure que leur multiplicité augmente, la chaîne d'atomes se raccourcit. Dans le même temps, la stabilité de la connexion ne fait qu'augmenter.
De plus, le carbone a la capacité de former des structures plates, linéaires et tridimensionnelles. C'est pourquoi il existe tant de substances organiques différentes dans la nature.
Composition
Comme mentionné ci-dessus, la matière organique est constituée de composés carbonés. Et c'est très important. Les composés organiques apparaissent lorsqu'ils sont associés à presque tous les éléments du tableau périodique. Dans la nature, le plus souvent leur composition (en plus du carbone) comprend de l'oxygène, de l'hydrogène, du soufre, de l'azote et du phosphore. Les éléments restants sont beaucoup plus rares.
Propriétés
Ainsi, la matière organique est un composé de carbone. Cependant, il y a plusieurs critères importants auxquels il doit répondre. Toutes les substances d'origine organique ont des propriétés communes:
1. Existant entre les atomesune typologie différente des liaisons conduit inévitablement à l'apparition d'isomères. Tout d'abord, ils sont formés par la combinaison de molécules de carbone. Les isomères sont des substances différentes qui ont le même poids moléculaire et la même composition, mais des propriétés chimiques et physiques différentes. Ce phénomène s'appelle l'isomérie.
2. Un autre critère est le phénomène d'homologie. Ce sont des séries de composés organiques, dans lesquels la formule des substances voisines diffère des précédentes par un groupe CH2. Cette propriété importante est appliquée en science des matériaux.
Quelles sont les classes de substances organiques ?
Il existe plusieurs classes de composés organiques. Ils sont connus de tous. Ce sont les protéines, les lipides et les glucides. Ces groupes peuvent être appelés polymères biologiques. Ils sont impliqués dans le métabolisme au niveau cellulaire de tout organisme. Sont également inclus dans ce groupe les acides nucléiques. On peut donc dire que la matière organique est ce que nous mangeons tous les jours, ce dont nous sommes faits.
Protéines
Les protéines sont constituées de composants structurels - les acides aminés. Ce sont leurs monomères. Les protéines sont aussi appelées protéines. Environ 200 types d'acides aminés sont connus. Tous se trouvent dans les organismes vivants. Mais seuls vingt d'entre eux sont des composants de protéines. Ils sont dits basiques. Mais dans la littérature, vous pouvez également trouver des termes moins populaires - acides aminés protéinogènes et formant des protéines. La formule de cette classe de matière organique contient des composants amine (-NH2) et carboxyle (-COOH). Ils sont reliés les uns aux autres par les mêmes liaisons carbonées.
Fonctions des protéines
Les protéines du corps des plantes et des animaux remplissent de nombreuses fonctions importantes. Mais le principal est structurel. Les protéines sont les principaux composants de la membrane cellulaire et de la matrice des organites dans les cellules. Dans notre corps, toutes les parois des artères, des veines et des capillaires, des tendons et du cartilage, des ongles et des cheveux sont principalement constituées de différentes protéines.
La fonction suivante est enzymatique. Les protéines agissent comme des enzymes. Ils catalysent les réactions chimiques dans le corps. Ils sont responsables de la dégradation des nutriments dans le tube digestif. Chez les plantes, les enzymes fixent la position du carbone lors de la photosynthèse.
Certains types de protéines transportent diverses substances dans le corps, comme l'oxygène. La matière organique est également capable de les rejoindre. C'est ainsi que fonctionne la fonction de transport. Les protéines transportent des ions métalliques, des acides gras, des hormones et, bien sûr, du dioxyde de carbone et de l'hémoglobine à travers les vaisseaux sanguins. Le transport se produit également au niveau intercellulaire.
Les composés protéiques - les immunoglobulines - sont responsables de la fonction protectrice. Ce sont des anticorps sanguins. Par exemple, la thrombine et le fibrinogène sont activement impliqués dans le processus de coagulation. Ainsi, ils empêchent plus de perte de sang.
Les protéines sont également responsables de l'exécution de la fonction contractile. Du fait que les protofibrilles de myosine et d'actine effectuent constamment des mouvements de glissement les unes par rapport aux autres, les fibres musculaires se contractent. Mais même dans les organismes unicellulaires, similairesprocessus. Le mouvement des flagelles bactériens est également directement lié au glissement des microtubules, qui sont de nature protéique.
L'oxydation de la matière organique libère de grandes quantités d'énergie. Mais, en règle générale, les protéines sont très rarement consommées pour les besoins énergétiques. Cela se produit lorsque tous les stocks sont épuisés. Les lipides et les glucides sont les mieux adaptés pour cela. Par conséquent, les protéines peuvent remplir une fonction énergétique, mais seulement sous certaines conditions.
Lipides
Un composé semblable à une graisse est également une substance organique. Les lipides font partie des molécules biologiques les plus simples. Ils sont insolubles dans l'eau, mais se décomposent dans des solutions non polaires telles que l'essence, l'éther et le chloroforme. Ils font partie de toutes les cellules vivantes. Chimiquement, les lipides sont des esters d'alcools et d'acides carboxyliques. Les plus connus d'entre eux sont les graisses. Dans le corps des animaux et des plantes, ces substances remplissent de nombreuses fonctions importantes. De nombreux lipides sont utilisés en médecine et dans l'industrie.
Fonctions des lipides
Ces produits chimiques organiques, associés aux protéines des cellules, forment des membranes biologiques. Mais leur fonction principale est l'énergie. Lorsque les molécules de graisse sont oxydées, une énorme quantité d'énergie est libérée. Il va à la formation d'ATP dans les cellules. Sous forme de lipides, une quantité importante de réserves énergétiques peut s'accumuler dans l'organisme. Parfois, ils sont même plus que nécessaires à la mise en œuvre d'une vie normale. Avec des changements pathologiques dans le métabolisme des cellules "graisseuses", cela devient plus. Bien queen toute honnêteté, il convient de noter que ces réserves excessives sont simplement nécessaires pour l'hibernation des animaux et des plantes. Beaucoup de gens croient que les arbres et les arbustes se nourrissent du sol pendant la période froide. En réalité, ils épuisent les réserves d'huiles et de graisses qu'ils ont constituées pendant l'été.
Dans le corps humain et animal, les graisses peuvent également remplir une fonction protectrice. Ils se déposent dans le tissu sous-cutané et autour d'organes tels que les reins et les intestins. Ainsi, ils constituent une bonne protection contre les dommages mécaniques, c'est-à-dire les chocs.
De plus, les graisses ont une faible conductivité thermique, ce qui aide à garder au chaud. Ceci est très important, surtout dans les climats froids. Chez les animaux marins, la couche de graisse sous-cutanée contribue également à une bonne flottabilité. Mais chez les oiseaux, les lipides remplissent également des fonctions hydrofuges et lubrifiantes. La cire enrobe leurs plumes et les rend plus élastiques. Certaines espèces de plantes ont le même revêtement sur les feuilles.
Glucides
Formule organique C (H2O)m indique si le composé appartient à la glucides de classe. Le nom de ces molécules fait référence au fait qu'elles contiennent de l'oxygène et de l'hydrogène en même quantité que l'eau. En plus de ces éléments chimiques, les composés peuvent contenir, par exemple, de l'azote.
Les glucides dans la cellule constituent le principal groupe de composés organiques. Ce sont les principaux produits du processus de photosynthèse. Ce sont aussi les premiers produits de synthèse dans les plantes d'autressubstances telles que les alcools, les acides organiques et les acides aminés. Les glucides font également partie des cellules des animaux et des champignons. On les retrouve également parmi les principaux composants des bactéries et des protozoaires. Ainsi, dans une cellule animale, ils sont de 1 à 2 %, et dans une cellule végétale, leur nombre peut atteindre 90 %.
Aujourd'hui, il n'y a que trois groupes de glucides:
- sucres simples (monosaccharides);
- oligosaccharides, constitués de plusieurs molécules de sucres simples successivement connectés;
- polysaccharides, ils contiennent plus de 10 molécules de monosaccharides et leurs dérivés.
Fonctions des glucides
Toutes les substances organiques de la cellule remplissent certaines fonctions. Ainsi, par exemple, le glucose est la principale source d'énergie. Il est décomposé dans les cellules de tous les organismes vivants. Cela se produit lors de la respiration cellulaire. Le glycogène et l'amidon sont la principale source d'énergie, le premier chez les animaux et le second chez les plantes.
Les glucides remplissent également une fonction structurelle. La cellulose est le composant principal de la paroi cellulaire végétale. Et chez les arthropodes, la chitine remplit la même fonction. On le trouve également dans les cellules des champignons supérieurs. Si nous prenons comme exemple les oligosaccharides, ils font partie de la membrane cytoplasmique - sous la forme de glycolipides et de glycoprotéines. De plus, le glycocalyx est souvent détecté dans les cellules. Les pentoses sont impliquées dans la synthèse des acides nucléiques. Dans ce cas, le désoxyribose est inclus dans l'ADN et le ribose est inclus dans l'ARN. De plus, ces composants se trouvent dans les coenzymes, par exemple dans FAD,NADP et NAD.
Les glucides sont également capables de remplir une fonction protectrice dans le corps. Chez les animaux, la substance héparine empêche activement la coagulation sanguine rapide. Il se forme lors de lésions tissulaires et bloque la formation de caillots sanguins dans les vaisseaux. L'héparine se trouve en grande quantité dans les mastocytes sous forme de granules.
Acides nucléiques
Les protéines, les glucides et les lipides ne sont pas toutes des classes connues de substances organiques. La chimie comprend également les acides nucléiques. Ce sont des biopolymères contenant du phosphore. Ils, étant dans le noyau cellulaire et le cytoplasme de tous les êtres vivants, assurent la transmission et le stockage des données génétiques. Ces substances ont été découvertes grâce au biochimiste F. Miescher, qui a étudié les spermatozoïdes de saumon. C'était une découverte "accidentelle". Un peu plus tard, l'ARN et l'ADN ont également été retrouvés dans tous les organismes végétaux et animaux. Des acides nucléiques ont également été isolés dans les cellules de champignons et de bactéries, ainsi que de virus.
Au total, deux types d'acides nucléiques se trouvent dans la nature: les ribonucléiques (ARN) et les désoxyribonucléiques (ADN). La différence ressort clairement du titre. L'ADN contient du désoxyribose, un sucre à cinq carbones. Et le ribose se trouve dans la molécule d'ARN.
Les acides nucléiques sont étudiés par la chimie organique. Les sujets de recherche sont aussi dictés par la médecine. Il existe de nombreuses maladies génétiques cachées dans les codes ADN que les scientifiques n'ont pas encore découvertes.
