أهم المواد العضوية الداخلة في التركيبة. الموسوعة الكبرى للنفط والغاز

31.01.2019

الخلية عبارة عن نظام معقد ذاتي التنظيم

مئات الأحداث تحدث في وقت واحد وبتسلسل معين

التفاعلات الكيميائيةتهدف إلى الحفاظ على وظائفها الحيوية والنمو

و تطور. التبادل المباشر للمواد والطاقة مع البيئة

والغرض من الحفاظ على النظام الهيكلي المعقد هو أيضا

أهم خاصية للخلية الحية. من بين 105 مادة كيميائية موجودة في الطبيعة

عدد أقل من العناصر يلعب دورًا نشطًا في عمليات الحياة

نصف. أعلى قيمةتحتوي على عشرة عناصر: النيتروجين، الهيدروجين،

الكربون والأكسجين والفوسفور والكبريت والصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم - من

التي تبني المكونات الهيكلية والوظيفية الرئيسية للخلية.

I. المركبات غير العضوية.

1. الماء وخصائصه وأهميته في العمليات الحيوية.

الماء مذيب عالمي. لديها قدرة حرارية عالية و

وفي نفس الوقت موصلية حرارية عالية للسوائل. هذه الخصائص تجعل

فالماء هو السائل المثالي للحفاظ على التوازن الحراري للجسم.

بسبب قطبية جزيئاته، يعمل الماء كمثبت

الهياكل.

الماء هو مصدر الأكسجين والهيدروجين، وهو الوسط الرئيسي

حيث تتم التفاعلات البيوكيميائية والكيميائية، وأهم كاشف و

نتاج التفاعلات البيوكيميائية.

ويتميز الماء بالشفافية الكاملة في الجزء المرئي من الطيف، والذي

مهم لعملية التمثيل الضوئي والنتح.

الماء لا يضغط عمليًا، وهو أمر مهم جدًا للتشكيل

الأعضاء، وخلق تورم وضمان موقف معين من الأعضاء و

أجزاء الجسم في الفضاء.

يجعل الماء من الممكن إجراء تفاعلات تناضحية في الكائنات الحية.

الماء هو الوسيلة الرئيسية لنقل المواد في الجسم (

الدورة الدموية وتيارات المحاليل الصاعدة والهابطة في جميع أنحاء جسم النبات و

2. المعادن.

في الكائنات الحية الأساليب الحديثةتحليل كيميائي

تم اكتشاف 80 عنصرًا من عناصر الجدول الدوري. عن طريق التكوين الكمي

وهي مقسمة إلى ثلاث مجموعات رئيسية.

تشكل العناصر الكبيرة الجزء الأكبر من العناصر العضوية وغير العضوية

مركبات يتراوح تركيزها من 60% إلى 0.001% من وزن الجسم

(الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين والكبريت والمغنيسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والحديد و

العناصر الدقيقة هي في الأساس أيونات المعادن الثقيلة. الواردة في

الكائنات الحية بنسبة 0.001% - 0.000001% (المنجنيز، البورون، النحاس، الموليبدينوم،

الزنك، اليود، البروم).

لا يتجاوز تركيز العناصر الدقيقة للغاية 0.000001٪.

ولم يتم بعد توضيح دورها الفسيولوجي في الكائنات الحية بشكل كامل. الى هذا

تضم المجموعة اليورانيوم والراديوم والذهب والزئبق والسيزيوم والسيلينيوم وغيرها الكثير

عناصر نادرة.

الجزء الأكبر من أنسجة الكائنات الحية التي تسكن الأرض هي

العناصر العضوية: الأكسجين، والكربون، والهيدروجين، والنيتروجين، ومنها

يتم بناء المركبات العضوية في الغالب - البروتينات والدهون والكربوهيدرات.

ثانيا. دور ووظيفة العناصر الفردية.

النيتروجين في النباتات ذاتية التغذية هو المنتج الأولي للنيتروجين و

استقلاب البروتين. توجد ذرات النيتروجين في العديد من العناصر الأخرى غير البروتينية،

لكن أهم المركبات: الأصباغ (الكلوروفيل، الهيموجلوبين)،

الأحماض النووية والفيتامينات.

الفوسفور جزء من العديد من المركبات الحيوية. الفوسفور

هو جزء من AMP، ADP، ATP، النيوكليوتيدات، السكريات الفسفورية،

بعض الانزيمات. تحتوي العديد من الكائنات الحية على الفوسفور في شكل معدني (

فوسفات الخلايا القابلة للذوبان، فوسفات الأنسجة العظمية).

بعد موت الكائنات الحية، يتم تمعدن مركبات الفوسفور.

بفضل إفرازات الجذر، نشاط بكتيريا التربة

يذوب الفوسفات، مما يجعل امتصاص الفوسفور ممكنا

الكائنات النباتية ثم الحيوانية.

ويشارك الكبريت في بناء الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت (السيستين،

السيستين)، وهو جزء من فيتامين ب1 وبعض الإنزيمات. خصوصاً

أهمية عظيمةيحتوي على الكبريت ومركباته للبكتيريا الكيميائية.

تتشكل مركبات الكبريت في الكبد كناتج لتطهير المواد السامة

يوجد البوتاسيوم في الخلايا فقط على شكل أيونات. بفضل البوتاسيوم

السيتوبلازم له خصائص غروانية معينة. ينشط البوتاسيوم

تحدد إنزيمات تخليق البروتين إيقاع القلب الطبيعي

النشاط، ويشارك في توليد الإمكانات الكهربائية الحيوية، في

عمليات التمثيل الضوئي.

يشكل الصوديوم (الموجود في شكل أيوني) جزءًا كبيرًا

معادن الدم وبالتالي تلعب دوراً مهماً في تنظيمها

استقلاب الماء في الجسم. تساهم أيونات الصوديوم في استقطاب الخلايا

الأغشية. يعتمد الإيقاع الطبيعي لنشاط القلب على وجود

وسط غذائي في الكمية المطلوبةأملاح الصوديوم والبوتاسيوم، وكذلك

الكالسيوم في حالته الأيونية هو خصم للبوتاسيوم. هو يدخل

تكوين الهياكل الغشائية، على شكل أملاح مواد البكتين، والمواد اللاصقة

زرع الخلايا. في زرع الخلاياغالبا ما تكون موجودة في النموذج

بلورات بسيطة على شكل إبرة أو متداخلة من أكسالات الكالسيوم.

يوجد المغنيسيوم في الخلايا بنسبة معينة مع الكالسيوم. هو

هو جزء من جزيء الكلوروفيل، وينشط استقلاب الطاقة و

تخليق الحمض النووي.

الحديد هو جزء لا يتجزأجزيئات الهيموجلوبين. انها متورطة

في التخليق الحيوي للكلوروفيل، وبالتالي مع نقص الحديد في التربة في النباتات

يتطور التسمم بالكلور. الدور الرئيسي للحديد هو المشاركة في عمليات التنفس،

التمثيل الضوئي عن طريق نقل الإلكترونات كجزء من الإنزيمات المؤكسدة

الكاتلاز، فيريدوكسين. كمية معينة من الحديد في جسم الحيوانات و

يتم تخزين جسم الإنسان في بروتين الفيريتين المحتوي على الحديد

الكبد والطحال.

يوجد النحاس في الكائنات الحيوانية والنباتية، حيث يلعب دوره

دور مهم. النحاس جزء من بعض الإنزيمات (أكسيداز).

لقد تم إثبات أهمية النحاس في عمليات تكون الدم وتخليق الهيموجلوبين

والسيتوكرومات.

كل يوم، يدخل 2 ملغ من النحاس إلى جسم الإنسان مع الطعام. في النباتات

النحاس جزء من العديد من الإنزيمات التي تشارك في الظلام

تفاعلات التمثيل الضوئي والتركيبات الحيوية الأخرى. في المرضى الذين يعانون من نقص النحاس

تعاني الحيوانات من فقر الدم وفقدان الشهية وأمراض القلب.

المنغنيز هو أحد العناصر الدقيقة، مع كميات غير كافيةالذي لديه

يحدث التسمم بالكلور في النباتات. يلعب المنغنيز أيضًا دورًا كبيرًا في العمليات

استعادة النترات في النباتات.

الزنك جزء من بعض الإنزيمات التي تنشط عملية التحلل

حمض الكربونيك.

يؤثر البورون على عمليات النمو، وخاصة في الكائنات النباتية. في

في غياب هذا العنصر الدقيق في التربة، تموت النباتات الموصلة

الأنسجة والزهور والمبيض.

في غياب الموليبدينوم في التربة، لا تستقر البكتيريا العقيدية

على جذور البقوليات، يتباطأ التخليق الحيوي للبروتين وتغذية النيتروجين للنباتات.

في مؤخراتستخدم العناصر الدقيقة على نطاق واسع في

إنتاج المحاصيل (معالجة البذور قبل البذر)، تربية الحيوانات (

إضافات العناصر الدقيقة للتغذية).

غالبًا ما توجد المكونات غير العضوية الأخرى للخلية في النموذج

أملاح تتفكك إلى أيونات في محلول أو في حالة غير منحلة

(أملاح الفوسفور للأنسجة العظمية، والأصداف الجيرية أو السيليكونية للإسفنج،

المرجان والدياتومات وما إلى ذلك).

ثالثا. مركبات العضوية.

الكربوهيدرات (السكريات). وتتكون جزيئات هذه المواد من ثلاثة فقط

العناصر - الكربون والأكسجين والهيدروجين. الكربونات هي العنصر الرئيسي

مصدر الطاقة للكائنات الحية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنها توفر

الكائنات الحية التي تحتوي على مركبات يتم استخدامها لاحقًا في عملية التوليف

اتصالات أخرى.

الكربوهيدرات الأكثر شهرة وشائعة هي

السكريات الأحادية والثنائية المذابة في الماء. أنها تتبلور، الحلو على

السكريات الأحادية (السكريات الأحادية) هي مركبات لا تستطيع ذلك

تحلل. يمكن أن تتبلمر السكريات لتكوين المزيد

مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع - ثنائي وثلاثي وعديد السكاريد.

السكريات قليلة التعدد. وتتكون جزيئات هذه المركبات من 2 – 4 جزيئات

السكريات الأحادية. يمكن أيضًا أن تتبلور هذه المركبات بسهولة

وهي قابلة للذوبان في الماء، وحلوة المذاق، ولها وزن جزيئي ثابت.

ومن أمثلة السكريات قليلة التعدد السكريات الثنائية، السكروز، المالتوز، اللاكتوز،

ستاكيوز رباعي السكاريد، الخ.

السكريات (البوليوزات) هي مركبات غير قابلة للذوبان في الماء (شكل

محلول غرواني) ليس له طعم حلو مثل المجموعة السابقة

يمكن تحلل الكربوهيدرات (العرب، الزيلان، النشا، الجليكوجين).

وتتمثل المهمة الرئيسية لهذه المركبات في ربط الخلايا ببعضها البعض.

النسيج الضام، وحماية الخلايا من العوامل السلبية.

الدهون هي مجموعة من المركبات الموجودة في جميع الخلايا الحية،

فهي غير قابلة للذوبان في الماء. يمكن أن تكون الوحدات الهيكلية لجزيئات الدهون

إما سلاسل هيدروكربونية بسيطة أو بقايا جزيئات حلقية معقدة.

تنقسم الدهون حسب طبيعتها الكيميائية إلى دهون و

الدهون (الدهون الثلاثية، الدهون المحايدة) هي المجموعة الرئيسية

الدهون. وهي استرات الجلسرين الكحول ثلاثي الهيدريك.

والأحماض الدهنية أو خليط من الأحماض الدهنية الحرة والدهون الثلاثية.

توجد أيضًا الأحماض الدهنية الحرة في الخلايا الحية:

البالمتيك، دهني، ريسينيك.

الدهون هي مواد تشبه الدهون. وهي ذات أهمية كبيرة لأن

بسبب بنيتها فإنها تشكل طبقات جزيئية واضحة التوجه،

والترتيب المرتب لأطراف الجزيئات المحبة للماء والكارهة للماء

له أهمية أساسية لتشكيل الهياكل الغشائية مع

النفاذية الاختيارية.

الانزيمات. هذه محفزات بيولوجية ذات طبيعة بروتينية يمكنها ذلك

تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية. لا يتم تدمير الإنزيمات أثناء العملية

التحولات البيوكيميائية، وبالتالي كمياتها صغيرة نسبيا

تحفيز ردود الفعل كمية كبيرةمواد. الفرق المميز

الإنزيمات من المحفزات الكيميائية هي قدرتها على التسارع

ردود الفعل في ظل الظروف العادية.

تنقسم الإنزيمات حسب طبيعتها الكيميائية إلى مجموعتين:

مكون واحد (يتكون فقط من البروتين، ويرجع نشاطها إلى

المركز النشط - مجموعة محددة من الأحماض الأمينية في جزيء البروتين (

البيبسين والتربسين)) ومكونين (يتكون من البروتين (أبوإنزيم -

حامل البروتين) ومكون البروتين (الإنزيم المساعد)، والمادة الكيميائية

تختلف طبيعة الإنزيمات المساعدة، حيث يمكن أن تتكون من

العضوية (العديد من الفيتامينات، NAD، NADP) أو غير العضوية (الذرات

المعادن: الحديد، المغنيسيوم، الزنك)).

وظيفة الإنزيمات هي تقليل طاقة التنشيط، أي. الخامس

تقليل مستوى الطاقة اللازمة لنقل التفاعل

مركب.

يعتمد التصنيف الحديث للإنزيمات على الأنواع

التفاعلات الكيميائية التي تحفزها. تعمل إنزيمات هيدرولاز على تسريع التفاعل

تقسيم المركبات المعقدة إلى مونومرات (الأميلاز (تحلل النشا

) ، السليلوز (يتحلل السليلوز إلى سكريات أحادية)، البروتياز (

يتحلل البروتينات إلى أحماض أمينية)).

تحفز إنزيمات الأكسدة والاختزال تفاعلات الأكسدة والاختزال

تقوم الإنزيمات الناقلة بنقل مجموعات الألدهيد والكيتون والنيتروجين من

جزيء إلى آخر.

يشق Lyases الجذور الفردية لتكوين روابط مزدوجة أو

تحفيز إضافة المجموعات إلى روابط مزدوجة.

تقوم الأيزوميرات بتنفيذ الأيزومرية.

تحفز الأربطة تفاعلات الانضمام إلى جزيئين باستخدام الطاقة

ATP أو ثلاثي الفوسفات الآخر.

الأصباغ عبارة عن مركبات ملونة طبيعية عالية الوزن الجزيئي. من

عدة مئات من المركبات من هذا النوع هي الأكثر أهمية

أصباغ الميتالوبورفيرين والفلافين.

يتكون الميتالوبورفيرين، الذي يحتوي على ذرة المغنيسيوم

قاعدة جزيء أصباغ النباتات الخضراء - الكلوروفيل. إذا كان على

بدلا من المغنيسيوم هناك ذرة الحديد، ثم يسمى هذا الميتالوبورفيرين الهيم.

تكوين الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء البشرية وكل شيء آخر

الفقاريات وبعض اللافقاريات تشمل أكسيد الحديد، الذي

يعطي الدم اللون الأحمر. الهيميريثرين يعطي الدم اللون الوردي (

بعض الديدان متعددة الأشواك). الكلوروكرورين يلون الدم والأنسجة

سائل أخضر.

أصباغ الجهاز التنفسي الأكثر شيوعا في الدم هي

الهيموجلوبين والهيموسيان (الصباغ التنفسي للقشريات العليا،

العناكب وبعض الرخويات الأخطبوط).

تشمل البروتينات الكرومية أيضًا السيتوكروم، الكاتلاز، البيروكسيديز،

الميوجلوبين (الموجود في العضلات ويخلق إمدادات من الأكسجين، مما يسمح

الثدييات البحرية منذ وقت طويلالبقاء تحت الماء).

يتم نقل الطاقة في الخلايا والكائنات الحية بواسطة صبغتين فلافين:

أحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN) وثنائي نيوكليوتيد الفلافين الأدينين (FAD). بحسب المادة الكيميائية

بطبيعتها لا تنتمي إلى الميتالوبورفيرينات، ولكن في وظائفها

مماثلة لهم.

تلعب الميتالوبورفيرينات والفلافينات دور الإنزيمات المساعدة أو الأطراف الصناعية

مجموعات من الإنزيمات التي تشارك في نقل الإلكترونات والأكسجين

كائنات حية.

تحتوي البلاستيدات الخضراء على كميات كبيرة نسبيًا من اللون الأصفر

أصباغ بلاستيدية - الكاروتينات. الكاروتين الأكثر شيوعا هو

الزانثوفيل، الليكوبين، اللوتين.

الفيتامينات لها نشاط فسيولوجي عالي ومعقد و

التركيب الكيميائي المتنوع. فهي ضرورية للنمو الطبيعي و

تطور الجسم. تنظم الفيتامينات أكسدة الكربوهيدرات العضوية

الأحماض والأحماض الأمينية، وبعضها جزء من NAD، NADP.

التخليق الحيوي للفيتامينات هو سمة رئيسية للنباتات الخضراء. في

تقوم الكائنات الحيوانية بتصنيع الفيتامينات D و E فقط من تلقاء نفسها.

تنقسم الفيتامينات إلى مجموعتين: قابلة للذوبان في الماء (C، B1، B2، الفوليك

حمض، B5، B12، B6، PP) وقابلة للذوبان في الدهون (A، D، E، K).

الهرمونات هي مواد نشطة بيولوجيا محددة من البروتين أو

نوع الستيرويد، الذي يتم تكوينه وإفرازه عن طريق الغدد الداخلية

إفرازات الحيوانات وتشارك في تنظيم الوظائف الحيوية لكائناتها.

ومن المعروف ما يصل إلى 30 هرمونًا والعديد من المواد الشبيهة بالهرمونات، بما في ذلك الهرمون

الغدة الدرقية - هرمون الغدة الدرقية، هرمونات الغدة الكظرية - الأدرينالين،

النوربينفرين، الهيدروكورتيزون، هرمونات الغدة النخامية - فازوبريسين، الأوكسيتوسين،

هرمونات الغدة الجنسية - الجريب، التستوستيرون.

يؤدي إنتاج الهرمونات غير الكافي أو المفرط إلى حدوث مضاعفات خطيرة

اضطرابات في عمل الجسم.

الأحماض العضوية - تشمل هذه المجموعة المواد العضوية،

قادرة على تكوين كاتيونات الهيدروجين عند التفكك في المحاليل المائية.

الكائنات النباتية. الأحماض العضوية هي منتجات

تحويلات الفحم. أثناء تخليق البروتين يشكلون العمود الفقري للكربون

أحماض أمينية.

أكبر مجموعة من الأحماض العضوية هي الأحماض الكربوكسيلية.

الأحماض. يجب أن تحتوي جزيئاتها على واحد على الأقل

مجموعة الكربوكسيل - COOH. بناءً على عدد مجموعات الكربوكسيل التي يميزونها

أحادي القاعدة (حمض المورانيك، حمض الخليك، حمض البروبيونيك، حمض المغنيسيوم، حمض اللاكتيك،

الجليكوليك)، ثنائي القاعدة (أكساليك، ماليك، سكسينيك، نينيك) و

متعدد القاعدة (الليمون والبيش).

وفقا لخصائصها، وتنقسم الأحماض إلى متطايرة وغير متطايرة. إلى المتقلبة

وتشمل الخليك والبروبيونيك والزبدي وبعض الأحماض الأخرى. هم

يتبخر بسهولة وله رائحة نفاذة.

جميع الأحماض العضوية الأخرى غير متطايرة. مجموعة كبيرة

الأحماض العضوية هي أحماض كيتو كربوكسيلية، بالإضافة إلى المجموعة

تشمل الأحماض العضوية غير الكربوكسيلية أيضًا حلقية غير متجانسة

مركبات ذات خصائص حمضية. تلعب الأحماض العضوية حصرا

دور مهم في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية. إنهم شرط

النسبة المطلوبة من الكاتيونات والأنيونات (التوازن الأيوني) في

يتم إنشاء تدفق العناصر الغذائية إلى جذور النباتات في الخلايا

مخاليط عازلة مع القيم المعطاةالرقم الهيدروجيني الأولي،

المنتجات الوسيطة أو النهائية للتحولات البيوكيميائية. في

تتراكم هذه الأحماض بكميات ملحوظة في حالة حرة أو في

على شكل أملاح في الفواكه العصيرية (التفاح والليمون والتوت) وفي الأوراق والسيقان

النباتات (حميض، راوند). كما أنها توجد في الدم والإفرازات.

(حمض اليوريك) من الكائنات الحيوانية.

ويتم الحصول على الأحماض العضوية من المواد الطبيعية نتيجة لذلك

تخمير المواد السكرية (حمض اللبنيك، حمض البيوتريك، حمض الخليك)،

وكذلك أثناء أكسدة الألدهيدات والكحولات وبعض الكربوهيدرات. واسع

يستخدم في الطبخ، الصناعات الغذائيةوالتكنولوجيا والعلمية

بحث.

لها أهمية كبيرة في العمليات الحياتية للكائنات الحية أيضا

أملاح الأحماض العضوية وخاصة أملاح البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم.

تنقسم منتجات الإفراز إلى فضلات وإفرازات ومخلفات وهرمونات.

الفضلات - منتجات التشتت، غير المستخدمة، أو غير الضرورية أو

مواد مؤذية. هناك الغازية والسائلة والصلبة. لهذه المجموعة

وتشمل ثاني أكسيد الكربون والماء والإيثيلين والزيوت الأساسية. ذات صلة ب أسرار

منتجات الاستيعاب.

المواد التي يمكن إعادة استخدامها تسمى المستطيلات.

الهرمونات هي مركبات نشطة بيولوجيا للاستخدام الداخلي. هذا

الهرمونات النباتية وهرمونات الغدد الصماء للحيوانات.

المواد المتطايرة والعطرية والرائحة. كميات كبيرة

يتم إطلاق هذه المواد ذات الأصل الحيوي في بيئةكيف

الحيوانات وكذلك النباتات. معظم هذه المستقلبات الطبيعية،

يُفرز خارجيًا (المستقلبات الخارجية)، ويحمل نسبة بيولوجية عالية

النشاط، ولذلك فهي ذات أهمية للبحث العلمي و

الممارسات.

تنقسم المستقلبات الخارجية إلى مستقلبات تؤثر على المستقبلات

ويعرض معلوماتية، شمية، الوظائف الحسية. بمساعدتهم

تصنع الثدييات البحرية "علامات رائحة" في عمود الماء والأسماك و

تتحد الثدييات في قطعان، وتبحث الحيوانات المفترسة عن الفريسة. جداً

حساسية الثدييات العالية لرائحة الإناث:

المستقلبات ذات الوظيفة الغذائية التي تدخل في السلسلة الغذائية:

مستقلبات الحزاز.

المستقلبات التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر

تكاثر ونمو وتطور الكائنات الحية في التكاثر الحيوي: إفرازات خاصة

ملكة النحل؛

المستقلبات السامة (الأسلحة البيولوجية للحياة

الكائنات الحية): إفرازات سامة من الطحالب الخضراء المزرقة، والأوليات و

حيوانات أخرى، مركبات متطايرة من الكتلة الخضراء للنباتات العليا.

الهرمونات النباتية. هذه هي منظمات النمو الهرمونية،

المركبات التي يمكن أن تؤثر على عمليات نمو الخلايا النباتية،

الأجهزة والعمليات بأكملها. تلعب الهرمونات النباتية دورًا مهمًا في عملية التجديد

الأعضاء المفقودة. هناك عدة مجموعات من الهرمونات النباتية.

صفحة 1

إن أولى المواد العضوية التي تعرف عليها الإنسان كانت معزولة من الكائنات النباتية والحيوانية أو من منتجات نشاطها الحيوي.

تم عزل المواد العضوية الأولى من قبل الإنسان من الكائنات النباتية والحيوانية. تدريجيًا، بدأت منتجات فحم الكوك والتخليق النفطي والكيميائي تلعب دورًا متزايد الأهمية في إنتاج المركبات العضوية. تبدو قائمة المصادر الرئيسية للمواد العضوية مرتبة حسب أهميتها بالطريقة الآتية. المصادر الطبيعية: النفط، الغازات الطبيعية والمصاحبة، الفحم والصخر الزيتي، الأخشاب، المنتجات الزراعية.

وكما ذكرنا سابقاً فإن أولى المواد العضوية التي تعرف عليها الإنسان كانت معزولة من الكائنات النباتية والحيوانية أو من منتجات نشاطها الحيوي.

كونها المنتجات الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، فإن الكربوهيدرات هي المواد العضوية الأولى في دورة الكربون في الطبيعة، وبالتالي فهي بمثابة جسر بين المركبات المعدنية والعضوية.

اليوريا أو اليوريا (MH2bCO - ثنائي أميد حمض الكربونيك أو أميد حمض الكارباميك) الأول المواد العضوية، تم الحصول عليه صناعياً (توليف Wehler، 1828)، ويحتوي على 46 6٪ N. ويتميز المنتج بقابلية عالية للذوبان في الماء، والتي تزداد مع زيادة درجة الحرارة.

إلى حد كبير، تم تحديد تدفق القوى العلمية إلى مجال التربة البكر غير المزروعة - كيمياء الكربون - من خلال السهولة النسبية التي تم بها تصنيع المواد العضوية الأولى.

يستخدم ATP لاستعادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO2) وإدراجه في المواد العضوية. تخضع أول مادة عضوية تنتجها عملية التمثيل الضوئي عدد كبيريعيد ترتيب ويؤدي إلى مجموعة كاملة من المواد العضوية التي يتم تصنيعها في النبات وتكوين جسمه. يحدث عدد من هذه التحولات هناك، في سدى البلاستيدات الخضراء، حيث توجد إنزيمات لتكوين السكريات والدهون، بالإضافة إلى كل ما هو ضروري لتخليق البروتين. يمكن للسكريات بعد ذلك إما أن تنتقل من البلاستيدات الخضراء إلى هياكل الخلايا الأخرى، ومن هناك إلى خلايا نباتية أخرى، أو تشكل النشا، الذي غالبًا ما تُرى حبيباته في البلاستيدات الخضراء. تترسب الدهون أيضًا في البلاستيدات الخضراء أو تخرج من البلاستيدات الخضراء على شكل قطرات أو في شكل مواد أبسط.

تم عزل المواد العضوية الأولى من الكائنات الحية من الحيوانات والنباتات.

تتشكل الكربوهيدرات في النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي، نتيجة الاستيعاب بواسطة الكلوروفيل، تحت تأثير أشعة الشمس، ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء، ويتم إطلاق الأكسجين الناتج في الغلاف الجوي. الكربوهيدرات هي المواد العضوية الأولى في دورة الكربون في الطبيعة.

ليس فقط أيونات المعادن الثقيلة، ولكن أيضًا بعض المواد العضوية يمكن أن تكون سامة للكائنات الحية الدقيقة في الحمأة المنشطة. ومع ذلك، على عكس الأول، فإن المواد العضوية بتركيزات أقل من المستويات القصوى المسموح بها يمكن أن تمتصها البكتيريا وتكون بمثابة مصدر للكربون والطاقة. يتجلى التأثير السام للمواد العضوية، كقاعدة عامة، بتركيزات أعلى بكثير من أملاح المعادن الثقيلة. وبالتالي، يمكن تثبيط عملية التنقية البيوكيميائية بواسطة عدد من المثبطات.

بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة في الحمأة المنشطة، ليس فقط الأملاح وأيونات المعادن الثقيلة يمكن أن تكون سامة، ولكن أيضًا بعض المواد العضوية. ومع ذلك، على عكس الأول، يمكن للبكتيريا أن تمتص المواد العضوية وتكون بمثابة مصدر للكربون والطاقة إذا كان تركيزها أقل من الحد الأقصى المسموح به.

ليس فقط أيونات المعادن الثقيلة، ولكن أيضًا بعض المواد العضوية يمكن أن تكون سامة للكائنات الحية الدقيقة في الحمأة المنشطة. ومع ذلك، على عكس الأول، يمكن للبكتيريا أن تمتص المواد العضوية وتكون بمثابة مصدر للكربون والطاقة إذا كان تركيزها أقل من الحد الأقصى المسموح به.

في البداية، كان هذا هو الاسم الذي يطلق على كيمياء المواد التي يتم الحصول عليها من الكائنات الحية النباتية والحيوانية. لقد كانت الإنسانية على دراية بمثل هذه المواد منذ العصور القديمة. عرف الناس كيفية استخلاص الخل من النبيذ الحامض، والزيوت الأساسية من النباتات، واستخراج السكر من قصب السكر، واستخلاص الأصباغ الطبيعية من النباتات والحيوانات.

قام الكيميائيون بتقسيم جميع المواد حسب مصدر إنتاجها إلى معدنية (غير عضوية)، وحيوانية، ونباتية (عضوية).

لفترة طويلة كان يعتقد أنه من أجل الحصول على المواد العضوية، هناك حاجة إلى "قوة حيوية" خاصة - مقابل فيتاليس، الذي يعمل فقط في الكائنات الحية، والكيميائيون قادرون فقط على عزل المواد العضوية من المنتجات.

كيميائي سويدي، رئيس الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم. بحث علميتغطية جميع المشاكل الرئيسية للكيمياء العامة للأول نصف القرن التاسع عشرالخامس. تم اختباره تجريبياً وأثبت وثوقية قوانين ثبات التركيب والنسب المتعددة فيما يتعلق بالأكاسيد غير العضوية والمركبات العضوية. مُعرف الكتلة الذرية 45 عنصر كيميائي. قدم التسميات الحديثة للعناصر الكيميائية والصيغ الأولى للمركبات الكيميائية.

عرَّف الكيميائي السويدي ج.ج. بيرسيليوس الكيمياء العضوية بأنها كيمياء المواد النباتية أو الحيوانية التي تتشكل تحت تأثير "القوة الحيوية". كان بيرسيليوس هو من أدخل مفاهيم المواد العضوية والكيمياء العضوية.

أدى تطور الكيمياء إلى تراكم عدد كبير من الحقائق وانهيار عقيدة "القوة الحيوية" - الحيوية. أجرى العالم الألماني ف. فولر في عام 1824 أول تخليق للمواد العضوية - حيث حصل على حمض الأكساليك عن طريق تفاعل مادتين غير عضويتين - السيانوجين والماء:

N=- C-C=N + 4H 2 0 -> COOH + 2NH 3
أونس
حمض الأكساليك السيانوجين

وفي عام 1828، حصل فولر، عن طريق تسخين محلول مائي من مادة سيانات الأمونيوم غير العضوية، على اليوريا - وهو منتج نفايات للكائنات الحيوانية:

مندهشًا من هذه النتيجة، كتب فولر إلى بيرسيليوس: "يجب أن أخبرك أنني أستطيع تحضير اليوريا دون الحاجة إلى كلية أو كائن حي حيواني على الإطلاق..."

فولر فريدريش (1800--1882)

الكيميائي الألماني. عضو أجنبي في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم (منذ 1853). تركز أبحاثه على الكيمياء العضوية وغير العضوية. اكتشف حمض السيانيك (1822)، وحصل على الألومنيوم (1827)، والبريليوم والإيتريوم (1828).

في السنوات اللاحقة، دفنت التركيبات الرائعة للأنيلين من تأليف ج. كولبي وإي فرانكلاند (1842)، والدهون من تأليف م. بيرجو (1854)، والمواد السكرية من تأليف أ. بتلروف (1861) وآخرين، أسطورة "الحيوية".

ظهر تعريف كلاسيكي لـ K. Schorlemmer، والذي لم يفقد معناه بعد أكثر من 120 عامًا:

"الكيمياء العضوية هي كيمياء الهيدروكربونات ومشتقاتها، أي المنتجات التي تتشكل عندما يتم استبدال الهيدروجين بذرات أو مجموعات ذرات أخرى."

في الوقت الحاضر تسمى الكيمياء العضوية في أغلب الأحيان بكيمياء مركبات الكربون. لماذا، من بين أكثر من مائة عنصر في الجدول الدوري لـ دي.آي.مندلييف، وضعت الطبيعة الكربون كأساس لجميع الكائنات الحية؟ الجواب على هذا السؤال غامض. سوف يتضح لك الكثير عندما تنظر إلى بنية ذرة الكربون وتفهم كلمات د.آي مندلييف التي قالها في "أساسيات الكيمياء" عن هذا العنصر الرائع: "يوجد الكربون في الطبيعة سواء في شكله الحر أو في شكله. حالة الاتصال، في غاية أشكال مختلفةوأنواعها... تتجلى قدرة ذرات الكربون على الارتباط مع بعضها البعض وإعطاء جزيئات معقدة في جميع مركبات الكربون... وفي أي من العناصر... لم تتطور القدرة على التعقيد بنفس القدر كما في الكربون. .. لا يوجد زوج واحد من العناصر لا ينتج عدداً كبيراً من المركبات مثل الكربون والهيدروجين.

يمكن تدمير روابط ذرات الكربون العديدة مع بعضها البعض ومع ذرات العناصر الأخرى (الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور) التي تشكل المواد العضوية تحت تأثير العوامل الطبيعية. ولذلك فإن الكربون يخضع لدورة مستمرة في الطبيعة: من الغلاف الجوي (ثاني أكسيد الكربون) - إلى النباتات (التمثيل الضوئي)، ومن النباتات - إلى الكائنات الحيوانية، ومن الحي - إلى الميت، ومن الميت - إلى الحي... (الشكل 1) .

تتميز المواد العضوية بعدد من الخصائص التي تميزها عن المواد غير العضوية:

1. هناك ما يزيد قليلاً عن 100 ألف مادة غير عضوية، بينما يبلغ عدد المواد العضوية حوالي 18 مليون (جدول 1).

أرز. 1. دورة الكربون في الطبيعة

2. جميع المواد العضوية تحتوي على الكربون والهيدروجين، لذا فإن معظمها قابلة للاشتعال، وعند احتراقها تتكون بالضرورة ثاني أكسيد الكربون والماء.

3. المواد العضوية أكثر تعقيدا في تركيبها من المواد غير العضوية، وكثير منها له وزن جزيئي ضخم، مثل تلك التي تحدث بسببها العمليات الحيوية: البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية وغيرها.

4. يمكن ترتيب المواد العضوية في صفوف ذات تركيب وبنية وخصائص متشابهة - متجانسات.

السلسلة المتماثلة هي سلسلة من المواد مرتبة ترتيبًا تصاعديًا لكتلتها الجزيئية النسبية، والمتشابهة في التركيب والخصائص الكيميائية، حيث يختلف كل عضو عن سابقه بالفرق المتماثل CH 2.

الجدول 1. زيادة عدد المركبات العضوية المعروفة

5. الأيزومرية هي سمة من سمات المواد العضوية، وهي نادرة جدا بين المواد غير العضوية. تذكر أمثلة الأيزومرات التي قابلتها في الصف التاسع. ما سبب الاختلاف في خواص الايزومرات؟

الأيزومرية هي ظاهرة وجود مواد مختلفة - أيزومرات لها نفس التركيب النوعي والكمي، أي نفس الصيغة الجزيئية.

أعظم تعميم للمعرفة حول المواد غير العضوية هو القانون الدوري و الجدول الدوريعناصر دي مندليف. بالنسبة للمواد العضوية، فإن التناظرية لمثل هذا التعميم هي نظرية بنية المركبات العضوية التي كتبها A. M. Butlerov. تذكر ما فهمه بتليروف بالتركيب الكيميائي. صياغة الأحكام الرئيسية لهذه النظرية.

للتوصيف الكمي لقدرة ذرات عنصر كيميائي واحد على الاتحاد معها عدد معينذرات عنصر كيميائي آخر في الكيمياء غير العضوية، حيث أن معظم المواد لها بنية غير جزيئية، يتم استخدام مفهوم “حالة الأكسدة”. في الكيمياء العضوية، حيث تحتوي معظم المركبات على بنية جزيئية، يتم استخدام مفهوم "التكافؤ". تذكر ما تعنيه هذه المفاهيم وقارنها.

أهمية الكيمياء العضوية في حياتنا كبيرة. في أي كائن حي، في أي لحظة، تحدث العديد من التحولات لبعض المواد العضوية إلى مواد أخرى. لذلك، بدون معرفة الكيمياء العضوية، من المستحيل فهم كيفية عمل الأنظمة التي تشكل الكائن الحي، أي أن فهم علم الأحياء والطب أمر صعب.

بمساعدة التوليف العضوي، يتم الحصول على مجموعة متنوعة من المواد العضوية: الألياف الاصطناعية والاصطناعية والمطاط والبلاستيك والأصباغ والمبيدات الحشرية (ما هي؟) والفيتامينات الاصطناعية والهرمونات والأدوية، وما إلى ذلك.

كثير المنتجات الحديثةوالمواد التي لا يمكننا الاستغناء عنها هي مواد عضوية (جدول 2).

محتوى الدرس ملاحظات الدرسدعم إطار عرض الدرس وأساليب تسريع التقنيات التفاعلية يمارس المهام والتمارين ورش عمل الاختبار الذاتي، والتدريبات، والحالات، والمهام، والواجبات المنزلية، وأسئلة المناقشة، والأسئلة البلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية الصوت ومقاطع الفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية، صور، رسومات، جداول، رسوم بيانية، فكاهة، نوادر، نكت، كاريكاتير، أمثال، أقوال، كلمات متقاطعة، اقتباسات الإضافات الملخصاتالمقالات والحيل لأسرّة الأطفال الفضوليين والكتب المدرسية الأساسية والإضافية للمصطلحات الأخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء من الكتاب المدرسي، وعناصر الابتكار في الدرس، واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثالية خطة التقويم لهذا العام القواعد الارشاديةبرامج المناقشة دروس متكاملة

تدرس الكيمياء العضوية المواد العضوية وتحولاتها.

المواد العضوية لها خصائصها الخاصة في التركيب والبنية والخصائص.

تكوين المواد العضوية:

1. التركيب النوعي - الذرات التي تتكون منها المادة

المواد العضوية هي مركبات من ذرات الكربون. بالإضافة إلى ذرات الكربون، قد تحتوي المركبات العضوية على ذرات الكبريت والنيتروجين والأكسجين والفوسفور. وتسمى هذه العناصر بالعناصر العضوية (90% من تركيبة المواد العضوية). ذرات العناصر الأخرى نادرة.

مميزات المواد العضوية:

يمكن لذرات الكربون أن تتصل ليس فقط مع ذرات العناصر الأخرى، ولكن أيضًا مع بعضها البعض، لتشكل سلاسل كربون ذات روابط مفردة أو مزدوجة.

تكون ذرات الكربون في المواد العضوية رباعية التكافؤ دائمًا.

ذرات العناصر العضوية صغيرة الحجم وبالتالي يمكنها تكوين جزيئات مدمجة.

الكائنات العضوية لها سمية منخفضة.

يمكن لذرات العناصر الحيوية أن تشكل روابط عالية الطاقة - روابط من النوع التساهمي، والتي يؤدي تمزقها إلى إطلاق 25 كيلوجول/مول من الطاقة.

واليوم، هناك حوالي 300 ألف مادة غير عضوية و5 ملايين مادة عضوية معروفة.

التركيب الكمي – معروض صيغة عامةلكل فئة - عدد الذرات التي يتكون منها الجزيء.