Які сполуки належать до органічних?
Усі хімічні сполуки поділяють на неорганічні (мінеральні) та органічні. Чим вони відрізняються? До складу органічних сполук входять чотири хімічні елементи, які називають органогенними: Гідроген, Оксиген, Нітроген і Карбон. Останній з них значною мірою зумовлює хімічні властивості організмів. Як і інші органогенні хімічні елементи, Карбон здатний утворювати міцні ковалентні зв'язки (мал. 3). Атом Карбону може зв'язуватись з атомами Гідрогену, Нітрогену, Оксигену.
Мал. 3. Хімічні зв'язки, які утворює атом Карбону: одинарні (1), подвійний (2)
До складу клітини входять органічні сполуки: вуглеводи, білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти тощо. Вони переважно мають велику молекулярну масу, тому їх називають макромолекулами (від грец. макрос - великий). Так, молекулярна маса більшості білків становить 5000-1000000, а у деяких нуклеїнових кислот вона сягає декількох мільярдів дальтон (один дальтон відповідає 1/12 атомної маси ізотопу карбону 12С, тобто 1,67 • 10-24 г).
Високомолекулярні органічні сполуки -білки, нуклеїнові кислоти, складні вуглеводи (полісахариди), молекули яких складаються з великої кількості однакових чи різних за хімічною будовою ланок, що повторюються, називають біополімерами (від грец. біос та поліс - численний). Такі макромолекули мають високу молекулярну масу - 103-109 дальтон. Прості молекули, із залишків яких складаються біополімери, називають мономерами (від грец. монос - один, поодинокий). Мономерами білків е залишки амінокислот, нуклеїнових кислот -нуклеотиди, полісахаридів - моносахариди.
Молекулярна маса ліпідів значно менша - 50-1500 дальтон. Але вони можуть об'єднуватись між собою, утворюючи складні структури з тисяч молекул.
Особлива група органічних сполук - це біологічно активні речовини.
Вони впливають на процеси обміну речовин і перетворення енергії в організмах живих істот. Серед них е органічні (ферменти, гормони,вітаміни тощо) та неорганічні (вуглекислий газ та ін.) сполуки.
У клітинах різних груп організмів вміст певних органічних сполук різний. Наприклад, у клітинах тварин переважають білки і ліпіди, а рослин -вуглеводи. Однак у клітинах різних типів певні органічні сполуки виконують подібні функції. Огляд основних класів органічних сполук почнемо з вуглеводів.
Що таке вуглеводи? Які їхні властивості? Хімічний склад вуглеводів відповідає формулі (СН2O)n, де п дорівнює трьом та більше. Але існують вуглеводи, в яких співвідношення вказаних у формулі хімічних елементів інше. До того ж, деякі з цих сполук містять атоми Нітрогену, Фосфору або Сульфуру.
У клітинах тварин і людини вміст вуглеводів незначний. Натомість у клітинах рослин їх значно більше (наприклад, у листках, насінні, плодах - майже 70%, у бульбах картоплі - до 90%).
Залежно від кількості мономерів, що входять до складу молекул, вуглеводи поділяють на три основні класи: моносахариди, олігосахариди та полісахариди.
Моносахариди, або прості цукри, залежно від кількості атомів Карбону, поділяють на тріози (3 атоми), тетрози (4), пентози (5), гексози (6) і так далі до декоз (10). У природі найпоширеніші гексози, а саме глюкоза і фруктоза. Солодкий присмак ягід, фруктів, меду залежить від вмісту в них цих сполук. Серед пентоз важливе значення мають рибоза і дезоксирибоза, які входять до складу нуклеїнових кислот та аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ).
Олігосахариди - сполуки, в яких кілька залишків молекул моносахаридів з'єднані між собою ковалентними зв'язками. Серед них найпоширеніші дисахариди, які утворюються внаслідок сполучення залишків двох молекул моносахаридів (мал. 4). Наприклад, буряковий (або тростинний) цукор - сахароза - складається із залишків глюкози і фруктози, а солодовий - мальтоза - лише з залишків глюкози тощо. Дисахариди мають солодкий присмак. Вони, як і моносахариди, добре розчинні у воді.
Мал. 4. Схема будови молекул моносахариду (1) і дисахариду (2)