कार्बनिक पदार्थ। सामान्य जीव विज्ञान: कार्बनिक पदार्थ

कार्बनिक पदार्थ एक रासायनिक यौगिक है जिसमें कार्बन होता है। एकमात्र अपवाद कार्बोनिक एसिड, कार्बाइड, कार्बोनेट, साइनाइड और कार्बन ऑक्साइड हैं।

कहानी

"कार्बनिक पदार्थ" शब्द स्वयं मंच पर वैज्ञानिकों के रोजमर्रा के जीवन में दिखाई दिया प्रारंभिक विकासरसायन विज्ञान। उस समय, जीवनवादी विश्वदृष्टिकोण हावी थे। यह अरस्तू और प्लिनी की परंपराओं की निरंतरता थी। इस काल में पंडित विश्व को सजीव और निर्जीव में विभाजित करने में लगे थे। इसके अलावा, बिना किसी अपवाद के सभी पदार्थों को स्पष्ट रूप से खनिज और कार्बनिक में विभाजित किया गया था। यह माना जाता था कि "जीवित" पदार्थों के यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए एक विशेष "बल" की आवश्यकता होती है। यह सभी जीवित प्राणियों में निहित है, और इसके बिना कार्बनिक तत्वों का निर्माण नहीं किया जा सकता है।

आधुनिक विज्ञान के लिए हास्यास्पद यह कथन बहुत लंबे समय तक प्रचलित रहा, जब तक कि 1828 में फ्रेडरिक वॉहलर ने प्रयोगात्मक रूप से इसका खंडन नहीं किया। वह अकार्बनिक अमोनियम सायनेट से जैविक यूरिया प्राप्त करने में सक्षम थे। इसने रसायन विज्ञान को आगे बढ़ाया। हालाँकि, कार्बनिक और अकार्बनिक में पदार्थों का विभाजन वर्तमान काल में संरक्षित किया गया है। यह वर्गीकरण का आधार बनता है। लगभग 27 मिलियन कार्बनिक यौगिक ज्ञात हैं।

इतने सारे कार्बनिक यौगिक क्यों हैं?

कार्बनिक पदार्थ, कुछ अपवादों के साथ, एक कार्बन यौगिक है। यह वास्तव में एक बहुत ही दिलचस्प तत्व है. कार्बन अपने परमाणुओं से शृंखला बनाने में सक्षम है। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि उनके बीच संबंध स्थिर हो।

इसके अलावा, कार्बन कार्बनिक पदार्थआह वैलेंस - IV प्रदर्शित करता है। इससे यह पता चलता है कि यह तत्व न केवल एकल, बल्कि अन्य पदार्थों के साथ दोहरा और तिहरा बंधन भी बनाने में सक्षम है। जैसे-जैसे उनकी बहुलता बढ़ेगी, परमाणुओं से बनी शृंखला छोटी होती जाएगी। इसी समय, कनेक्शन की स्थिरता केवल बढ़ती है।

कार्बन में सपाट, रैखिक और त्रि-आयामी संरचनाएं बनाने की क्षमता भी होती है। यही कारण है कि प्रकृति में इतने सारे विभिन्न कार्बनिक पदार्थ मौजूद हैं।

मिश्रण

जैसा कि ऊपर बताया गया है, कार्बनिक पदार्थ कार्बन यौगिक हैं। और ये बहुत महत्वपूर्ण है. तब उत्पन्न होता है जब यह आवर्त सारणी के लगभग किसी भी तत्व से जुड़ा होता है। प्रकृति में, अक्सर उनकी संरचना (कार्बन के अलावा) में ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, सल्फर, नाइट्रोजन और फास्फोरस शामिल होते हैं। शेष तत्व बहुत कम आम हैं।

गुण

अतः, कार्बनिक पदार्थ एक कार्बन यौगिक है। हालाँकि, कई महत्वपूर्ण मानदंड हैं जिन्हें इसे पूरा करना होगा। कार्बनिक मूल के सभी पदार्थों में सामान्य गुण होते हैं:

1. परमाणुओं के बीच मौजूद बंधनों की अलग-अलग टाइपोलॉजी निश्चित रूप से आइसोमर्स की उपस्थिति की ओर ले जाती है। सबसे पहले, वे तब बनते हैं जब कार्बन अणु आपस में जुड़ते हैं। आइसोमर्स अलग-अलग पदार्थ होते हैं जिनका आणविक भार और संरचना समान होती है, लेकिन रासायनिक और भौतिक गुण अलग-अलग होते हैं। इस घटना को आइसोमेरिज्म कहा जाता है।

2. एक अन्य मानदंड समरूपता की घटना है। ये कार्बनिक यौगिकों की श्रृंखला हैं, जिनमें पड़ोसी पदार्थों का सूत्र पिछले वाले से एक सीएच 2 समूह से भिन्न होता है। इस महत्वपूर्ण गुण का उपयोग पदार्थ विज्ञान में किया जाता है।

कार्बनिक पदार्थ किस वर्ग के होते हैं?

कार्बनिक यौगिकों में कई वर्ग शामिल हैं। वे सभी को ज्ञात हैं। लिपिड और कार्बोहाइड्रेट. इन समूहों को जैविक पॉलिमर कहा जा सकता है। वे किसी भी जीव में सेलुलर स्तर पर चयापचय में शामिल होते हैं। इस समूह में न्यूक्लिक एसिड भी शामिल हैं। तो हम कह सकते हैं कि कार्बनिक पदार्थ वह है जो हम प्रतिदिन खाते हैं, जिससे हम बने हैं।

गिलहरी

प्रोटीन में संरचनात्मक घटक होते हैं - अमीनो एसिड। ये उनके मोनोमर्स हैं। प्रोटीन को प्रोटीन भी कहा जाता है। लगभग 200 प्रकार के अमीनो एसिड ज्ञात हैं। ये सभी जीवित जीवों में पाए जाते हैं। लेकिन उनमें से केवल बीस ही प्रोटीन के घटक हैं। उन्हें बुनियादी कहा जाता है। लेकिन साहित्य में आप कम लोकप्रिय शब्द भी पा सकते हैं - प्रोटीनोजेनिक और प्रोटीन बनाने वाले अमीनो एसिड। इस वर्ग के कार्बनिक पदार्थ के सूत्र में अमीन (-NH 2) और कार्बोक्सिल (-COOH) घटक होते हैं। वे समान कार्बन बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े हुए हैं।

प्रोटीन के कार्य

प्रोटीन पौधों और जानवरों के शरीर में कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। लेकिन मुख्य संरचनात्मक है. प्रोटीन कोशिका झिल्ली के मुख्य घटक और कोशिकाओं में ऑर्गेनेल के मैट्रिक्स हैं। हमारे शरीर में, धमनियों, शिराओं और केशिकाओं, टेंडन और उपास्थि, नाखूनों और बालों की सभी दीवारें मुख्य रूप से विभिन्न प्रोटीनों से बनी होती हैं।

अगला कार्य एंजाइमेटिक है। प्रोटीन एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं। वे शरीर में प्रवाह को उत्प्रेरित करते हैं रासायनिक प्रतिक्रिएं. वे पाचन तंत्र में पोषण घटकों के टूटने के लिए जिम्मेदार हैं। पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान एंजाइम कार्बन की स्थिति तय करते हैं।

कुछ शरीर में विभिन्न पदार्थों का परिवहन करते हैं, जैसे ऑक्सीजन। कार्बनिक पदार्थ भी उनसे जुड़ने में सक्षम हैं। इस प्रकार परिवहन कार्य किया जाता है। प्रोटीन रक्त वाहिकाओं के माध्यम से धातु आयन, फैटी एसिड, हार्मोन और निश्चित रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और हीमोग्लोबिन ले जाते हैं। परिवहन अंतरकोशिकीय स्तर पर भी होता है।

प्रोटीन यौगिक - इम्युनोग्लोबुलिन - एक सुरक्षात्मक कार्य करने के लिए जिम्मेदार हैं। ये रक्त एंटीबॉडी हैं। उदाहरण के लिए, थ्रोम्बिन और फाइब्रिनोजेन जमावट प्रक्रिया में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं। इस प्रकार, वे बड़े रक्त हानि को रोकते हैं।

प्रोटीन सिकुड़ा कार्य करने के लिए भी जिम्मेदार होते हैं। इस तथ्य के कारण कि मायोसिन और एक्टिन प्रोटोफिब्रिल्स लगातार एक दूसरे के सापेक्ष स्लाइडिंग मूवमेंट करते हैं, मांसपेशी फाइबर सिकुड़ते हैं। लेकिन इसी तरह की प्रक्रियाएँ एककोशिकीय जीवों में भी होती हैं। बैक्टीरियल फ्लैगेल्ला की गति का सीधा संबंध सूक्ष्मनलिकाएं के फिसलने से भी होता है, जो प्रोटीन प्रकृति की होती हैं।

कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण जारी होता है बड़ी संख्याऊर्जा। लेकिन, एक नियम के रूप में, ऊर्जा जरूरतों पर प्रोटीन बहुत कम खर्च किया जाता है। ऐसा तब होता है जब सभी भंडार समाप्त हो जाते हैं। लिपिड और कार्बोहाइड्रेट इसके लिए सबसे उपयुक्त हैं। इसलिए, प्रोटीन एक ऊर्जा कार्य कर सकता है, लेकिन केवल कुछ शर्तों के तहत।

लिपिड

कार्बनिक पदार्थ भी वसा जैसा यौगिक होता है। लिपिड सबसे सरल जैविक अणुओं से संबंधित हैं। वे पानी में अघुलनशील होते हैं, लेकिन गैसोलीन, ईथर और क्लोरोफॉर्म जैसे गैर-ध्रुवीय समाधानों में विघटित हो जाते हैं। वे सभी जीवित कोशिकाओं का हिस्सा हैं। रासायनिक रूप से, लिपिड अल्कोहल और कार्बोक्जिलिक एसिड होते हैं। उनमें से सबसे प्रसिद्ध वसा हैं। जानवरों और पौधों के शरीर में ये पदार्थ कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। कई लिपिड का उपयोग दवा और उद्योग में किया जाता है।

लिपिड के कार्य

ये कार्बनिक रसायन कोशिकाओं में प्रोटीन के साथ मिलकर जैविक झिल्ली बनाते हैं। लेकिन इनका मुख्य कार्य ऊर्जा है। जब वसा अणुओं का ऑक्सीकरण होता है, तो भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह कोशिकाओं में एटीपी के निर्माण में जाता है। शरीर में महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा भंडार लिपिड के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है। कभी-कभी ये सामान्य जीवन गतिविधियों के लिए आवश्यकता से भी अधिक होते हैं। चयापचय में पैथोलॉजिकल परिवर्तनों के साथ, अधिक "वसा" कोशिकाएं होती हैं। यद्यपि निष्पक्षता में यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जानवरों और पौधों को हाइबरनेट करने के लिए ऐसे अत्यधिक भंडार आवश्यक हैं। बहुत से लोग मानते हैं कि ठंड के मौसम में पेड़ और झाड़ियाँ मिट्टी पर भोजन करते हैं। वास्तव में, वे गर्मियों में बनाए गए तेल और वसा के भंडार का उपयोग करते हैं।

मानव और पशु शरीर में, वसा एक सुरक्षात्मक कार्य भी कर सकते हैं। वे चमड़े के नीचे के ऊतकों और गुर्दे और आंतों जैसे अंगों के आसपास जमा होते हैं। इस प्रकार, वे यांत्रिक क्षति, यानी प्रभावों के खिलाफ अच्छी सुरक्षा के रूप में काम करते हैं।

इसके अलावा, वसा है कम स्तरतापीय चालकता, जो गर्मी बनाए रखने में मदद करती है। यह बहुत महत्वपूर्ण है, विशेषकर ठंडे मौसम में। समुद्री जानवरों में, चमड़े के नीचे की वसा परत भी अच्छी उछाल में योगदान देती है। लेकिन पक्षियों में, लिपिड जल-विकर्षक और चिकनाई कार्य भी करते हैं। मोम उनके पंखों को ढक देता है और उन्हें अधिक लचीला बनाता है। कुछ प्रकार के पौधों की पत्तियों पर एक जैसी परत होती है।

कार्बोहाइड्रेट

एक कार्बनिक पदार्थ C n (H 2 O) m का सूत्र इंगित करता है कि यौगिक कार्बोहाइड्रेट के वर्ग से संबंधित है। इन अणुओं का नाम इस तथ्य को दर्शाता है कि इनमें पानी के समान मात्रा में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन होते हैं। इनके अलावा रासायनिक तत्व, यौगिकों में, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन शामिल हो सकता है।

कोशिका में कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिकों का मुख्य समूह हैं। ये प्राथमिक उत्पाद हैं। ये पौधों में अन्य पदार्थों, जैसे अल्कोहल, कार्बनिक अम्ल और अमीनो एसिड के संश्लेषण के प्रारंभिक उत्पाद भी हैं। कार्बोहाइड्रेट पशु और कवक कोशिकाओं में भी पाए जाते हैं। ये बैक्टीरिया और प्रोटोज़ोआ के मुख्य घटकों में भी पाए जाते हैं। इस प्रकार, एक पशु कोशिका में उनकी संख्या 1 से 2% तक होती है, और एक पादप कोशिका में उनकी मात्रा 90% तक पहुँच सकती है।

आज कार्बोहाइड्रेट के केवल तीन समूह हैं:

सरल शर्करा (मोनोसेकेराइड);

ओलिगोसेकेराइड, श्रृंखला में जुड़े सरल शर्करा के कई अणुओं से मिलकर बनता है;

पॉलीसेकेराइड, इनमें मोनोसेकेराइड और उनके डेरिवेटिव के 10 से अधिक अणु होते हैं।

कार्बोहाइड्रेट के कार्य

कोशिका में सभी कार्बनिक पदार्थ कुछ कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज मुख्य ऊर्जा स्रोत है। यह कोशिकीय श्वसन के दौरान होने वाली सभी कोशिकाओं में टूट जाता है। ग्लाइकोजन और स्टार्च मुख्य ऊर्जा भंडार का निर्माण करते हैं, पहला जानवरों में और दूसरा पौधों में।

कार्बोहाइड्रेट एक संरचनात्मक कार्य भी करते हैं। सेलूलोज़ पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है। और आर्थ्रोपोड्स में, चिटिन एक ही कार्य करता है। यह उच्च कवक की कोशिकाओं में भी पाया जाता है। यदि हम एक उदाहरण के रूप में ऑलिगोसेकेराइड लेते हैं, तो वे साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का हिस्सा होते हैं - ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन के रूप में। ग्लाइकोकैलिक्स अक्सर कोशिकाओं में भी पाया जाता है। पेन्टोज़ न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में शामिल होते हैं। जब डीएनए में शामिल होता है, और राइबोज आरएनए में शामिल होता है। ये घटक कोएंजाइम में भी पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, एफएडी, एनएडीपी और एनएडी।

कार्बोहाइड्रेट शरीर में सुरक्षात्मक कार्य करने में भी सक्षम हैं। जानवरों में, हेपरिन पदार्थ सक्रिय रूप से तेजी से रक्त का थक्का बनने से रोकता है। यह ऊतक क्षति के दौरान बनता है और रक्त वाहिकाओं में रक्त के थक्कों के निर्माण को रोकता है। हेपरिन कणिकाओं में मस्तूल कोशिकाओं में बड़ी मात्रा में पाया जाता है।

न्यूक्लिक एसिड

प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड सभी कार्बनिक पदार्थों के ज्ञात वर्ग नहीं हैं। रसायन शास्त्र में न्यूक्लिक एसिड भी शामिल है। ये फॉस्फोरस युक्त बायोपॉलिमर हैं। वे, सभी जीवित प्राणियों के कोशिका केंद्रक और साइटोप्लाज्म में स्थित हैं, आनुवंशिक डेटा के संचरण और भंडारण को सुनिश्चित करते हैं। इन पदार्थों की खोज बायोकेमिस्ट एफ. मिशर की बदौलत हुई, जिन्होंने सैल्मन शुक्राणु का अध्ययन किया था। यह एक "आकस्मिक" खोज थी। थोड़ी देर बाद, सभी पौधों और जानवरों के जीवों में आरएनए और डीएनए की खोज की गई। न्यूक्लिक एसिड कवक और बैक्टीरिया के साथ-साथ वायरस की कोशिकाओं में भी पृथक किए गए थे।

कुल मिलाकर, प्रकृति में दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड पाए गए हैं - राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए)। नाम से ही फर्क साफ है. डीऑक्सीराइबोज़ एक पाँच-कार्बन शर्करा है। और राइबोस आरएनए अणु में पाया जाता है।

कार्बनिक रसायन विज्ञान न्यूक्लिक एसिड के अध्ययन से संबंधित है। शोध के विषय भी चिकित्सा द्वारा निर्धारित होते हैं। डीएनए कोड कई आनुवांशिक बीमारियों को छिपाते हैं जिन्हें वैज्ञानिक अभी तक खोज नहीं पाए हैं।

अकार्बनिक पदार्थों के विपरीत कार्बनिक पदार्थ, जीवित जीवों के ऊतकों और अंगों का निर्माण करते हैं। इनमें प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड और अन्य शामिल हैं।

पादप कोशिकाओं में कार्बनिक पदार्थ की संरचना

ये पदार्थ हैं रासायनिक यौगिक, जिसमें कार्बन होता है। इस नियम के दुर्लभ अपवाद कार्बाइड, कार्बोनिक एसिड, साइनाइड, कार्बन ऑक्साइड, कार्बोनेट हैं। कार्बनिक यौगिक तब बनते हैं जब कार्बन आवर्त सारणी के किसी भी तत्व के साथ बंधता है। अधिकतर, इन पदार्थों में ऑक्सीजन, फॉस्फोरस, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन होते हैं।

हमारे ग्रह पर किसी भी पौधे की प्रत्येक कोशिका में कार्बनिक पदार्थ होते हैं, जिन्हें चार वर्गों में विभाजित किया जा सकता है। ये कार्बोहाइड्रेट, वसा (लिपिड), प्रोटीन (प्रोटीन), न्यूक्लिक एसिड हैं। ये यौगिक जैविक पॉलिमर हैं। वे सेलुलर स्तर पर पौधों और जानवरों दोनों के शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं।

कार्बनिक पदार्थों के चार वर्ग

1. - ये कनेक्शन हैं, मुख्य संरचनात्मक तत्वजो अमीनो एसिड हैं. पौधे के शरीर में प्रोटीन विभिन्न महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, जिनमें से मुख्य संरचनात्मक है। वे विभिन्न सेलुलर संरचनाओं का हिस्सा हैं, महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं और रिजर्व में संग्रहीत होते हैं।

2. बिल्कुल सभी जीवित कोशिकाओं का भी हिस्सा हैं। इनमें सबसे सरल जैविक अणु होते हैं। ये कार्बोक्जिलिक एसिड और अल्कोहल के एस्टर हैं। मुख्य भूमिकाकोशिकाओं के जीवन में वसा - ऊर्जा। वसा बीज और पौधों के अन्य भागों में जमा होती है। उनके टूटने के परिणामस्वरूप, जीव के जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा मुक्त हो जाती है। सर्दियों में, कई झाड़ियाँ और पेड़ गर्मियों में जमा हुए वसा और तेल के भंडार का उपयोग करके भोजन करते हैं। पौधे और जानवर दोनों में कोशिका झिल्ली के निर्माण में लिपिड की महत्वपूर्ण भूमिका पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए।

3. कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक पदार्थों का मुख्य समूह है, जिसके टूटने से जीव जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करते हैं। उनका नाम अपने आप में बोलता है। कार्बोहाइड्रेट अणुओं की संरचना में कार्बन के साथ-साथ ऑक्सीजन और हाइड्रोजन भी मौजूद होते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान कोशिकाओं में बनने वाला सबसे आम भंडारण कार्बोहाइड्रेट स्टार्च है। इस पदार्थ की एक बड़ी मात्रा जमा होती है, उदाहरण के लिए, आलू के कंद या अनाज के बीज की कोशिकाओं में। अन्य कार्बोहाइड्रेट पौधों के फलों का मीठा स्वाद प्रदान करते हैं।

एक जीवित कोशिका की संरचना में वही रासायनिक तत्व शामिल होते हैं जो निर्जीव प्रकृति का हिस्सा होते हैं। 104 तत्वों में से आवर्त सारणीडी.आई. मेंडेलीव ने कोशिकाओं में 60 की खोज की।

इन्हें तीन समूहों में बांटा गया है:

1. मुख्य तत्व ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन (कोशिका संरचना का 98%) हैं;
2. प्रतिशत का दसवां और सौवां हिस्सा बनाने वाले तत्व - पोटेशियम, फास्फोरस, सल्फर, मैग्नीशियम, लोहा, क्लोरीन, कैल्शियम, सोडियम (कुल 1.9%);
3. इससे भी कम मात्रा में मौजूद अन्य सभी तत्व सूक्ष्म तत्व हैं।

कोशिका की आणविक संरचना जटिल और विषम होती है। व्यक्तिगत यौगिक - जल तथा खनिज लवण- निर्जीव प्रकृति में भी पाया जाता है; अन्य - कार्बनिक यौगिक: कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, आदि - केवल जीवित जीवों की विशेषता हैं।

अकार्बनिक पदार्थ

कोशिका के द्रव्यमान का लगभग 80% जल होता है; युवा तेजी से बढ़ने वाली कोशिकाओं में - 95% तक, पुरानी कोशिकाओं में - 60%।

कोशिका में जल की भूमिका महान है।

यह मुख्य माध्यम और विलायक है, अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं, पदार्थों की गति, थर्मोरेग्यूलेशन, सेलुलर संरचनाओं के निर्माण में भाग लेता है और कोशिका की मात्रा और लोच निर्धारित करता है। अधिकांश पदार्थ जलीय घोल में शरीर में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं। पानी की जैविक भूमिका इसकी संरचना की विशिष्टता से निर्धारित होती है: इसके अणुओं की ध्रुवीयता और हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता, जिसके कारण कई पानी के अणुओं के परिसर उत्पन्न होते हैं। यदि पानी के अणुओं के बीच आकर्षण की ऊर्जा पानी और किसी पदार्थ के अणुओं के बीच की तुलना में कम है, तो वह पानी में घुल जाता है। ऐसे पदार्थों को हाइड्रोफिलिक कहा जाता है (ग्रीक से "हाइड्रो" - पानी, "फ़िलेट" - प्रेम)। ये कई खनिज लवण, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट आदि हैं। यदि पानी के अणुओं के बीच आकर्षण की ऊर्जा पानी और किसी पदार्थ के अणुओं के बीच आकर्षण की ऊर्जा से अधिक है, तो ऐसे पदार्थ अघुलनशील (या थोड़ा घुलनशील) होते हैं, उन्हें हाइड्रोफोबिक कहा जाता है ( ग्रीक "फ़ोबोस" से - डर) - वसा, लिपिड, आदि।

जलीय कोशिका समाधानों में खनिज लवण धनायनों और आयनों में विघटित हो जाते हैं, जिससे आवश्यक रासायनिक तत्वों और आसमाटिक दबाव की एक स्थिर मात्रा प्रदान होती है। धनायनों में से, सबसे महत्वपूर्ण हैं K +, Na +, Ca 2+, Mg +। कोशिका और बाह्य कोशिकीय वातावरण में अलग-अलग धनायनों की सांद्रता समान नहीं होती है। एक जीवित कोशिका में, K की सांद्रता अधिक होती है, Na+ कम होती है, और रक्त प्लाज्मा में, इसके विपरीत, Na+ की सांद्रता अधिक होती है और K+ कम होती है। यह झिल्लियों की चयनात्मक पारगम्यता के कारण होता है। कोशिका और पर्यावरण में आयनों की सांद्रता में अंतर पर्यावरण से कोशिका में पानी के प्रवाह और पौधों की जड़ों द्वारा पानी के अवशोषण को सुनिश्चित करता है। व्यक्तिगत तत्वों की कमी - Fe, P, Mg, Co, Zn - न्यूक्लिक एसिड, हीमोग्लोबिन, प्रोटीन और अन्य महत्वपूर्ण पदार्थों के निर्माण को अवरुद्ध करती है। महत्वपूर्ण पदार्थऔर गंभीर बीमारियों को जन्म देता है। आयन पीएच-सेलुलर वातावरण (तटस्थ और थोड़ा क्षारीय) की स्थिरता निर्धारित करते हैं। आयनों में से, सबसे महत्वपूर्ण हैं एचपीओ 4 2-, एच 2 पीओ 4 -, सीएल -, एचसीओ 3 -

जैविक पदार्थ

जटिल रूप में कार्बनिक पदार्थ कोशिका संरचना का लगभग 20-30% बनाते हैं।

कार्बोहाइड्रेट-कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से युक्त कार्बनिक यौगिक। वे सरल - मोनोसेकेराइड (ग्रीक "मोनोस" से - एक) और जटिल - पॉलीसेकेराइड (ग्रीक "पॉली" से - कई) में विभाजित हैं।

मोनोसैक्राइड(उनका सामान्य सूत्र C n H 2n O n है) - सुखद मीठे स्वाद वाले रंगहीन पदार्थ, पानी में अत्यधिक घुलनशील। वे कार्बन परमाणुओं की संख्या में भिन्न होते हैं। मोनोसेकेराइड में, सबसे आम हेक्सोज (6 सी परमाणुओं के साथ) हैं: ग्लूकोज, फ्रुक्टोज (फल, शहद, रक्त में पाया जाता है) और गैलेक्टोज (दूध में पाया जाता है)। पेंटोज़ (5 सी परमाणुओं के साथ) में, सबसे आम राइबोज़ और डीऑक्सीराइबोज़ हैं, जो न्यूक्लिक एसिड और एटीपी का हिस्सा हैं।

पॉलिसैक्राइडपॉलिमर का संदर्भ लें - ऐसे यौगिक जिनमें एक ही मोनोमर कई बार दोहराया जाता है। पॉलीसैकेराइड के मोनोमर्स मोनोसैकेराइड होते हैं। पॉलीसेकेराइड पानी में घुलनशील होते हैं और कई का स्वाद मीठा होता है। इनमें से, सबसे सरल डिसैकराइड हैं, जिनमें दो मोनोसैकेराइड होते हैं। उदाहरण के लिए, सुक्रोज में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज होते हैं; दूध चीनी - ग्लूकोज और गैलेक्टोज से। जैसे-जैसे मोनोमर्स की संख्या बढ़ती है, पॉलीसेकेराइड की घुलनशीलता कम होती जाती है। उच्च-आण्विक पॉलीसेकेराइड में से, ग्लाइकोजन जानवरों में सबसे आम है, और पौधों में स्टार्च और फाइबर (सेलूलोज़)। उत्तरार्द्ध में 150-200 ग्लूकोज अणु होते हैं।

कार्बोहाइड्रेट- सभी प्रकार की सेलुलर गतिविधि (आंदोलन, जैवसंश्लेषण, स्राव, आदि) के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत। सबसे सरल उत्पादों सीओ 2 और एच 2 ओ में विभाजित होने पर, 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट 17.6 केजे ऊर्जा जारी करता है। कार्बोहाइड्रेट पौधों में एक निर्माण कार्य करते हैं (उनके गोले सेलूलोज़ से बने होते हैं) और भंडारण पदार्थों की भूमिका निभाते हैं (पौधों में - स्टार्च, जानवरों में - ग्लाइकोजन)।

लिपिड- ये पानी में अघुलनशील वसा जैसे पदार्थ और वसा हैं, जिनमें ग्लिसरॉल और उच्च आणविक फैटी एसिड होते हैं। पशु वसा दूध, मांस और चमड़े के नीचे के ऊतकों में पाए जाते हैं। कमरे के तापमान पर वे ठोस होते हैं। पौधों में वसा बीज, फल और अन्य अंगों में पाई जाती है। कमरे के तापमान पर वे तरल होते हैं। वसा जैसे पदार्थ रासायनिक संरचना में वसा के समान होते हैं। अंडे की जर्दी, मस्तिष्क कोशिकाओं और अन्य ऊतकों में इनकी संख्या बहुत अधिक होती है।

लिपिड की भूमिका उनके संरचनात्मक कार्य से निर्धारित होती है। वे कोशिका झिल्ली बनाते हैं, जो अपनी हाइड्रोफोबिसिटी के कारण कोशिका सामग्री के मिश्रण को रोकते हैं पर्यावरण. लिपिड एक ऊर्जा कार्य करते हैं। सीओ 2 और एच 2 ओ में टूटने पर, 1 ग्राम वसा 38.9 केजे ऊर्जा जारी करती है। वे खराब तरीके से गर्मी का संचालन करते हैं, चमड़े के नीचे के ऊतकों (और अन्य अंगों और ऊतकों) में जमा होते हैं, और एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं और आरक्षित पदार्थों के रूप में काम करते हैं।

गिलहरी- शरीर के लिए सबसे विशिष्ट और महत्वपूर्ण। वे गैर-आवधिक पॉलिमर से संबंधित हैं। अन्य पॉलिमर के विपरीत, उनके अणुओं में समान, लेकिन गैर-समान मोनोमर्स - 20 अलग-अलग अमीनो एसिड होते हैं।

प्रत्येक अमीनो एसिड का अपना नाम, विशेष संरचना और गुण होते हैं। उनके सामान्य सूत्र को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

एक अमीनो एसिड अणु में एक विशिष्ट भाग (रेडिकल आर) और एक भाग होता है जो सभी अमीनो एसिड के लिए समान होता है, जिसमें मूल गुणों वाला एक अमीनो समूह (- NH 2) और अम्लीय गुणों वाला एक कार्बोक्सिल समूह (COOH) शामिल होता है। एक अणु में अम्लीय और क्षारीय समूहों की उपस्थिति उनकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता निर्धारित करती है। इन समूहों के माध्यम से, अमीनो एसिड एक बहुलक - प्रोटीन बनाने के लिए संयुक्त होते हैं। इस मामले में, एक अमीनो एसिड के अमीनो समूह और दूसरे के कार्बोक्सिल से पानी का अणु निकलता है, और जारी इलेक्ट्रॉन एक पेप्टाइड बॉन्ड बनाने के लिए संयुक्त होते हैं। इसलिए, प्रोटीन को पॉलीपेप्टाइड्स कहा जाता है।

एक प्रोटीन अणु कई दसियों या सैकड़ों अमीनो एसिड की एक श्रृंखला है।

प्रोटीन अणु आकार में विशाल होते हैं, इसीलिए उन्हें मैक्रोमोलेक्यूल्स कहा जाता है। प्रोटीन, अमीनो एसिड की तरह, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं और एसिड और क्षार के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। वे अमीनो एसिड की संरचना, मात्रा और अनुक्रम में भिन्न होते हैं (20 अमीनो एसिड के ऐसे संयोजनों की संख्या लगभग अनंत है)। यह प्रोटीन की विविधता की व्याख्या करता है।

प्रोटीन अणुओं की संरचना में संगठन के चार स्तर होते हैं (59)

• प्राथमिक संरचना- सहसंयोजक (मजबूत) पेप्टाइड बांड द्वारा एक निश्चित अनुक्रम में जुड़े अमीनो एसिड की एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला।
• माध्यमिक संरचना- एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला एक तंग सर्पिल में मुड़ी हुई। इसमें, पड़ोसी घुमावों (और अन्य परमाणुओं) के पेप्टाइड बांड के बीच कम ताकत वाले हाइड्रोजन बांड उत्पन्न होते हैं। साथ में वे एक काफी मजबूत संरचना प्रदान करते हैं।
• तृतीयक संरचनाप्रत्येक प्रोटीन के लिए एक विचित्र, लेकिन विशिष्ट विन्यास का प्रतिनिधित्व करता है - एक ग्लोब्यूल। यह गैर-ध्रुवीय रेडिकल्स के बीच कम ताकत वाले हाइड्रोफोबिक बांड या चिपकने वाली ताकतों द्वारा आयोजित किया जाता है, जो कई अमीनो एसिड में पाए जाते हैं। अपनी प्रचुरता के कारण, वे प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल और इसकी गतिशीलता की पर्याप्त स्थिरता प्रदान करते हैं। प्रोटीन की तृतीयक संरचना सहसंयोजक एस-एस (ईएस-ईएस) बांड के कारण भी बनी रहती है जो सल्फर युक्त अमीनो एसिड - सिस्टीन के दूर के कणों के बीच उत्पन्न होती है।
• चतुर्धातुक संरचनासभी प्रोटीनों के लिए विशिष्ट नहीं। यह तब होता है जब कई प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल्स मिलकर कॉम्प्लेक्स बनाते हैं। उदाहरण के लिए, मानव रक्त में हीमोग्लोबिन इस प्रोटीन के चार मैक्रोमोलेक्यूल्स का एक जटिल है।

प्रोटीन अणुओं की संरचना की यह जटिलता इन बायोपॉलिमरों में निहित कार्यों की विविधता से जुड़ी है। हालाँकि, प्रोटीन अणुओं की संरचना पर्यावरण के गुणों पर निर्भर करती है।

प्रोटीन की प्राकृतिक संरचना का उल्लंघन कहलाता है विकृतीकरण. यह उच्च तापमान के प्रभाव में हो सकता है,रसायन

, दीप्तिमान ऊर्जा और अन्य कारक। एक कमजोर प्रभाव के साथ, केवल चतुर्धातुक संरचना विघटित होती है, एक मजबूत प्रभाव के साथ, तृतीयक, और फिर माध्यमिक, और प्रोटीन एक प्राथमिक संरचना के रूप में रहता है - एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला यह प्रक्रिया आंशिक रूप से प्रतिवर्ती है, और विकृत प्रोटीन इसकी संरचना को पुनर्स्थापित करने में सक्षम है।

कोशिका के जीवन में प्रोटीन की भूमिका बहुत बड़ी है।गिलहरी - यहनिर्माण सामग्री

प्रत्येक प्रतिक्रिया अपने विशिष्ट एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है। इस मामले में, यह संपूर्ण एंजाइम नहीं है जो कार्य करता है, बल्कि एक निश्चित क्षेत्र है - सक्रिय केंद्र। यह ताले में चाबी की तरह सब्सट्रेट में फिट हो जाता है। एंजाइम पर्यावरण के एक निश्चित तापमान और पीएच पर काम करते हैं। विशेष संकुचनशील प्रोटीन कोशिकाओं के मोटर कार्य (फ्लैगेला, सिलिअट्स की गति, मांसपेशी संकुचन, आदि) प्रदान करते हैं। व्यक्तिगत प्रोटीन (रक्त हीमोग्लोबिन) एक परिवहन कार्य करते हैं, शरीर के सभी अंगों और ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुंचाते हैं। विशिष्ट प्रोटीन - एंटीबॉडी - एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं, विदेशी पदार्थों को निष्क्रिय करते हैं। कुछ प्रोटीन ऊर्जा कार्य करते हैं। अमीनो एसिड और फिर और भी सरल पदार्थों में टूटकर, 1 ग्राम प्रोटीन 17.6 kJ ऊर्जा जारी करता है।

न्यूक्लिक एसिड(लैटिन "नाभिक" से - कोर) सबसे पहले नाभिक में खोजे गए थे। ये दो प्रकार के होते हैं - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड(डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड(आरएनए)। उनकी जैविक भूमिका महान है; वे प्रोटीन के संश्लेषण और वंशानुगत जानकारी को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक स्थानांतरित करते हैं।

डीएनए अणु की एक जटिल संरचना होती है। इसमें दो सर्पिलाकार मुड़ी हुई श्रृंखलाएँ होती हैं। डबल हेलिक्स की चौड़ाई 2 एनएम 1 है, लंबाई कई दसियों और यहां तक ​​कि सैकड़ों माइक्रोमाइक्रोन (सबसे बड़े प्रोटीन अणु से सैकड़ों या हजारों गुना बड़ी) है। डीएनए एक बहुलक है जिसके मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं - यौगिक जिसमें फॉस्फोरिक एसिड का एक अणु, एक कार्बोहाइड्रेट - डीऑक्सीराइबोज और एक नाइट्रोजनस बेस होता है। उनका सामान्य सूत्र इस प्रकार है:

फॉस्फोरिक एसिड और कार्बोहाइड्रेट सभी न्यूक्लियोटाइड में समान होते हैं, और नाइट्रोजनस बेस चार प्रकार के होते हैं: एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन और थाइमिन। वे संबंधित न्यूक्लियोटाइड का नाम निर्धारित करते हैं:

• एडेनिल (ए),
• ग्वानिल (जी),
• साइटोसिल (सी),
• थाइमिडिल (टी)।

प्रत्येक डीएनए स्ट्रैंड एक पॉलीन्यूक्लियोटाइड है जिसमें कई दसियों हज़ार न्यूक्लियोटाइड होते हैं। इसमें, पड़ोसी न्यूक्लियोटाइड फॉस्फोरिक एसिड और डीऑक्सीराइबोज़ के बीच एक मजबूत सहसंयोजक बंधन से जुड़े होते हैं।

डीएनए अणुओं के विशाल आकार को देखते हुए, उनमें चार न्यूक्लियोटाइड का संयोजन असीम रूप से बड़ा हो सकता है।

जब एक डीएनए डबल हेलिक्स बनता है, तो एक श्रृंखला के नाइट्रोजनस आधार दूसरे के नाइट्रोजनस आधारों के विपरीत कड़ाई से परिभाषित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। इस मामले में, T हमेशा A के विरुद्ध है, और केवल C, G के विरुद्ध है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि A और T, साथ ही G और C, दो हिस्सों की तरह, एक दूसरे से सख्ती से मेल खाते हैं। टूटा हुआ शीशा, और अतिरिक्त हैं या पूरक(ग्रीक से "पूरक" - जोड़) एक दूसरे के लिए। यदि एक डीएनए श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड का क्रम ज्ञात है, तो संपूरकता के सिद्धांत का उपयोग करके दूसरी श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड का निर्धारण करना संभव है (परिशिष्ट देखें, कार्य 1)। पूरक न्यूक्लियोटाइड हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके जुड़े हुए हैं।

A और T के बीच दो कनेक्शन हैं, और G और C के बीच तीन कनेक्शन हैं।

डीएनए अणु का दोहराव - इसका अनूठी खासियत, मातृ कोशिका से पुत्री कोशिकाओं तक वंशानुगत जानकारी का स्थानांतरण सुनिश्चित करना। DNA दोहरीकरण की प्रक्रिया कहलाती है डीएनए दोहराव.इसे निम्नानुसार किया जाता है। कोशिका विभाजन से कुछ समय पहले, डीएनए अणु खुल जाता है और उसका दोहरा स्ट्रैंड, एक एंजाइम की कार्रवाई के तहत, एक छोर पर दो स्वतंत्र श्रृंखलाओं में विभाजित हो जाता है। कोशिका के मुक्त न्यूक्लियोटाइड के प्रत्येक आधे भाग पर संपूरकता के सिद्धांत के अनुसार एक दूसरी श्रृंखला निर्मित होती है। परिणामस्वरूप, एक डीएनए अणु के स्थान पर दो पूर्णतः समान अणु प्रकट होते हैं।

शाही सेना- संरचना में डीएनए के एक स्ट्रैंड के समान एक बहुलक, लेकिन आकार में बहुत छोटा। आरएनए मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं जिनमें फॉस्फोरिक एसिड, एक कार्बोहाइड्रेट (राइबोस) और एक नाइट्रोजनस बेस होता है। आरएनए के तीन नाइट्रोजनस आधार - एडेनिन, गुआनिन और साइटोसिन - डीएनए के अनुरूप हैं, लेकिन चौथा अलग है। थाइमिन के बजाय, आरएनए में यूरैसिल होता है। आरएनए पॉलिमर का निर्माण किसके द्वारा होता है? सहसंयोजी आबंधपड़ोसी न्यूक्लियोटाइड के राइबोस और फॉस्फोरिक एसिड के बीच। तीन प्रकार के आरएनए ज्ञात हैं: संदेशवाहक आरएनए(आई-आरएनए) डीएनए अणु से प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी प्रसारित करता है; आरएनए स्थानांतरण(टीआरएनए) अमीनो एसिड को प्रोटीन संश्लेषण स्थल तक पहुंचाता है; राइबोसोमल आरएनए (आर-आरएनए) राइबोसोम में निहित होता है और प्रोटीन संश्लेषण में शामिल होता है।

एटीपी- एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड एक महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक है। इसकी संरचना न्यूक्लियोटाइड है। इसमें नाइट्रोजन बेस एडेनिन, कार्बोहाइड्रेट राइबोज और फॉस्फोरिक एसिड के तीन अणु होते हैं। एटीपी एक अस्थिर संरचना है, एंजाइम के प्रभाव में "पी" और "ओ" के बीच का बंधन टूट जाता है, फॉस्फोरिक एसिड का एक अणु टूट जाता है और एटीपी अंदर चला जाता है

जैसा कि आप जानते हैं, सभी पदार्थों को दो बड़ी श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है - खनिज और कार्बनिक। आप बड़ी संख्या में अकार्बनिक, या खनिज पदार्थों के उदाहरण दे सकते हैं: नमक, सोडा, पोटेशियम। लेकिन किस प्रकार के कनेक्शन दूसरी श्रेणी में आते हैं? किसी भी जीवित जीव में कार्बनिक पदार्थ मौजूद होते हैं।

गिलहरी

कार्बनिक पदार्थों का सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण प्रोटीन हैं। इनमें नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। इनके अतिरिक्त कभी-कभी कुछ प्रोटीनों में सल्फर परमाणु भी पाए जा सकते हैं।

प्रोटीन सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिकों में से हैं और प्रकृति में सबसे अधिक पाए जाते हैं। अन्य यौगिकों के विपरीत, प्रोटीन में कुछ होते हैं विशिष्ट विशेषताएं. इनका मुख्य गुण इनका विशाल आणविक भार है। उदाहरण के लिए, अल्कोहल परमाणु का आणविक भार 46 है, बेंजीन का 78 है, और हीमोग्लोबिन 152,000 है। अन्य पदार्थों के अणुओं की तुलना में, प्रोटीन वास्तविक विशाल होते हैं, जिनमें हजारों परमाणु होते हैं। कभी-कभी जीवविज्ञानी उन्हें मैक्रोमोलेक्यूल्स कहते हैं।

प्रोटीन सभी में सबसे जटिल हैं जैविक इमारतें. वे पॉलिमर के वर्ग से संबंधित हैं। यदि आप माइक्रोस्कोप के नीचे एक बहुलक अणु की जांच करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि यह सरल संरचनाओं से बनी एक श्रृंखला है। उन्हें मोनोमर्स कहा जाता है और पॉलिमर में कई बार दोहराया जाता है।

प्रोटीन के अलावा, बड़ी संख्या में पॉलिमर होते हैं - रबर, सेलूलोज़, साथ ही साधारण स्टार्च। इसके अलावा, कई पॉलिमर मानव हाथों द्वारा बनाए गए थे - नायलॉन, लैवसन, पॉलीथीन।

प्रोटीन का निर्माण

प्रोटीन कैसे बनते हैं? वे कार्बनिक पदार्थों का एक उदाहरण हैं, जिनकी संरचना जीवित जीवों में निर्धारित होती है आनुवंशिक कोड. उनके संश्लेषण में, अधिकांश मामलों में, 20 अमीनो एसिड के विभिन्न संयोजनों का उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, नए अमीनो एसिड पहले से ही बन सकते हैं जब प्रोटीन कोशिका में कार्य करना शुरू कर देता है। हालाँकि, इसमें केवल अल्फा अमीनो एसिड होता है। वर्णित पदार्थ की प्राथमिक संरचना अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम से निर्धारित होती है। और ज्यादातर मामलों में, जब एक प्रोटीन बनता है, तो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला एक सर्पिल में मुड़ जाती है, जिसके मोड़ एक दूसरे के करीब स्थित होते हैं। शिक्षा के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन यौगिकइसकी काफी मजबूत संरचना है।

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वसा

कार्बनिक पदार्थों का दूसरा उदाहरण वसा है। मनुष्य कई प्रकार की वसा जानता है: मक्खन, गोमांस और मछली का तेल, वनस्पति तेल. पौधों के बीजों में वसा बड़ी मात्रा में बनती है। यदि आप छिलके वाले सूरजमुखी के बीज को कागज की शीट पर रखकर दबा दें तो शीट पर एक तैलीय दाग रह जाएगा।

कार्बोहाइड्रेट

सजीव प्रकृति में कार्बोहाइड्रेट का महत्व भी कम नहीं है। ये सभी पौधों के अंगों में पाए जाते हैं। कार्बोहाइड्रेट वर्ग में चीनी, स्टार्च और फाइबर शामिल हैं। आलू के कंद और केले के फल इनमें प्रचुर मात्रा में होते हैं। आलू में स्टार्च का पता लगाना बहुत आसान है. आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया करने पर यह कार्बोहाइड्रेट रंगीन हो जाता है नीला. आप कटे हुए आलू पर थोड़ा सा आयोडीन डालकर इसकी पुष्टि कर सकते हैं।

शर्करा का पता लगाना भी आसान है - इन सभी का स्वाद मीठा होता है। इस वर्ग के कई कार्बोहाइड्रेट अंगूर, तरबूज़, खरबूजे और सेब के पेड़ों के फलों में पाए जाते हैं। वे कार्बनिक पदार्थों के उदाहरण हैं जिनका उत्पादन भी किया जाता है कृत्रिम स्थितियाँ. उदाहरण के लिए, चीनी गन्ने से निकाली जाती है।

प्रकृति में कार्बोहाइड्रेट कैसे बनते हैं? सबसे सरल उदाहरणप्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया है. कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनमें कई कार्बन परमाणुओं की एक श्रृंखला होती है। इनमें कई हाइड्रॉक्सिल समूह भी होते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान शर्करा अकार्बनिक पदार्थकार्बन मोनोऑक्साइड और सल्फर से बनता है।

रेशा

कार्बनिक पदार्थ का दूसरा उदाहरण फाइबर है। इसका अधिकांश भाग कपास के बीजों, साथ ही पौधों के तनों और उनकी पत्तियों में पाया जाता है। फाइबर में रैखिक पॉलिमर होते हैं, इसका आणविक भार 500 हजार से 2 मिलियन तक होता है।

में शुद्ध फ़ॉर्मयह एक ऐसा पदार्थ है जिसमें गंध, स्वाद और रंग का अभाव होता है। इसका उपयोग फोटोग्राफिक फिल्म, सिलोफ़न और विस्फोटकों के निर्माण में किया जाता है। फाइबर मानव शरीर द्वारा अवशोषित नहीं होता है, लेकिन यह आहार का एक आवश्यक हिस्सा है, क्योंकि यह पेट और आंतों के कामकाज को उत्तेजित करता है।

कार्बनिक एवं अकार्बनिक पदार्थ

कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के निर्माण के कई उदाहरण हैं। उत्तरार्द्ध हमेशा खनिजों से आते हैं - निर्जीव प्राकृतिक पिंड जो पृथ्वी की गहराई में बनते हैं। ये विभिन्न चट्टानों में भी पाए जाते हैं।

प्राकृतिक परिस्थितियों में, खनिजों या कार्बनिक पदार्थों के विनाश के दौरान अकार्बनिक पदार्थ बनते हैं। दूसरी ओर, खनिजों से लगातार कार्बनिक पदार्थ बनते रहते हैं। उदाहरण के लिए, पौधे पानी में घुले यौगिकों को अवशोषित करते हैं, जो बाद में एक श्रेणी से दूसरी श्रेणी में चले जाते हैं। जीवित जीव पोषण के लिए मुख्यतः कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करते हैं।

विविधता के कारण

अक्सर, स्कूली बच्चों या विद्यार्थियों को इस प्रश्न का उत्तर देने की आवश्यकता होती है कि कार्बनिक पदार्थों की विविधता के कारण क्या हैं। मुख्य कारक यह है कि कार्बन परमाणु दो प्रकार के बंधनों का उपयोग करके एक दूसरे से जुड़े होते हैं - सरल और एकाधिक। वे शृंखला भी बना सकते हैं। दूसरा कारण कार्बनिक पदार्थों में शामिल विभिन्न रासायनिक तत्वों की विविधता है। इसके अलावा, विविधता एलोट्रॉपी के कारण भी होती है - विभिन्न यौगिकों में एक ही तत्व के अस्तित्व की घटना।

अकार्बनिक पदार्थ कैसे बनते हैं? प्राकृतिक और सिंथेटिक कार्बनिक पदार्थों और उनके उदाहरणों का अध्ययन हाई स्कूल और विशेष उच्च शिक्षा दोनों में किया जाता है। शिक्षण संस्थानों. अकार्बनिक पदार्थों का निर्माण प्रोटीन या कार्बोहाइड्रेट के निर्माण जितनी जटिल प्रक्रिया नहीं है। उदाहरण के लिए, प्राचीन काल से ही लोग सोडा झीलों से सोडा निकालते रहे हैं। 1791 में, रसायनज्ञ निकोलस लेब्लांक ने चाक, नमक और सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करके प्रयोगशाला में इसे संश्लेषित करने का प्रस्ताव रखा। एक समय सोडा, जिससे आज हर कोई परिचित है, काफी महंगा उत्पाद था। प्रयोग करने के लिए, टेबल नमक को एसिड के साथ कैल्सिनेट करना आवश्यक था, और फिर परिणामी सल्फेट को चूना पत्थर और चारकोल के साथ कैल्सिनेट करना आवश्यक था।

अकार्बनिक पदार्थों का एक अन्य उदाहरण पोटेशियम परमैंगनेट या पोटेशियम परमैंगनेट है। यह पदार्थ औद्योगिक रूप से प्राप्त किया जाता है। निर्माण प्रक्रिया में पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड और मैंगनीज एनोड के समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस शामिल है। इस मामले में, एनोड धीरे-धीरे घुलकर एक घोल बनाता है बैंगनी- यह सुप्रसिद्ध पोटैशियम परमैंगनेट है।

कार्बनिक पदार्थ क्या हैं और वे यौगिकों के दूसरे समूह - अकार्बनिक - से कैसे भिन्न हैं, इसकी कई परिभाषाएँ हैं। सबसे आम व्याख्याओं में से एक "हाइड्रोकार्बन" नाम से आती है। दरअसल, सभी कार्बनिक अणुओं के केंद्र में हाइड्रोजन से बंधे कार्बन परमाणुओं की श्रृंखलाएं होती हैं। ऐसे अन्य तत्व भी हैं जिन्हें "ऑर्गेनोजेनिक" कहा जाता है।

यूरिया की खोज से पहले कार्बनिक रसायन विज्ञान

प्राचीन काल से, लोगों ने कई प्राकृतिक पदार्थों और खनिजों का उपयोग किया है: सल्फर, सोना, लौह और तांबा अयस्क, टेबल नमक। विज्ञान के पूरे अस्तित्व में - प्राचीन काल से लेकर प्रथम काल तक 19वीं सदी का आधा हिस्सासदियों - वैज्ञानिक सूक्ष्म संरचना (परमाणु, अणु) के स्तर पर जीवित और निर्जीव प्रकृति के बीच संबंध साबित नहीं कर सके। यह माना जाता था कि कार्बनिक पदार्थों का उद्भव एक पौराणिक जीवन शक्ति - जीवन शक्ति के कारण होता है। मानव "होम्युनकुलस" को पालने की संभावना के बारे में एक मिथक था। ऐसा करने के लिए, विभिन्न अपशिष्ट उत्पादों को एक बैरल में डालना आवश्यक था, प्रतीक्षा करें कुछ समयजब तक जीवन शक्ति पैदा न हो जाये.

वेलर के काम से जीवनवाद को करारा झटका लगा, जिन्होंने अकार्बनिक घटकों से कार्बनिक पदार्थ यूरिया को संश्लेषित किया। इस प्रकार यह सिद्ध हो गया कि कोई जीवन शक्ति नहीं है, प्रकृति एक है, जीव और अकार्बनिक यौगिक एक ही तत्व के परमाणुओं से बनते हैं। वेलर के काम से पहले ही यूरिया की संरचना ज्ञात थी; उन वर्षों में इस यौगिक का अध्ययन करना मुश्किल नहीं था। किसी जानवर या मनुष्य के शरीर के बाहर चयापचय की विशेषता वाले पदार्थ को प्राप्त करने का तथ्य ही उल्लेखनीय था।

ए. एम. बटलरोव का सिद्धांत

कार्बनिक पदार्थों का अध्ययन करने वाले विज्ञान के विकास में रूसी स्कूल ऑफ केमिस्ट्स की भूमिका महान है। कार्बनिक संश्लेषण के विकास में संपूर्ण युग बटलरोव, मार्कोवनिकोव, ज़ेलिंस्की और लेबेडेव के नामों से जुड़े हुए हैं। यौगिकों की संरचना के सिद्धांत के संस्थापक ए. एम. बटलरोव हैं। 60 के दशक के प्रसिद्ध रसायनज्ञ वर्ष XIXसदी, कार्बनिक पदार्थों की संरचना, उनकी संरचना की विविधता के कारणों की व्याख्या की, और पदार्थों की संरचना, संरचना और गुणों के बीच मौजूद संबंध का खुलासा किया।

बटलरोव के निष्कर्षों के आधार पर, न केवल पहले से मौजूद कार्बनिक यौगिकों के बारे में ज्ञान को व्यवस्थित करना संभव था। अभी तक नहीं के गुणों की भविष्यवाणी करना संभव हो गया है विज्ञान के लिए जाना जाता हैपदार्थ, औद्योगिक परिस्थितियों में उनके उत्पादन के लिए तकनीकी योजनाएँ बनाते हैं। अग्रणी कार्बनिक रसायनज्ञों के कई विचार आज पूरी तरह से साकार हो रहे हैं।

हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण से नए कार्बनिक पदार्थ उत्पन्न होते हैं - अन्य वर्गों (एल्डिहाइड, कीटोन, अल्कोहल, कार्बोक्जिलिक एसिड) के प्रतिनिधि। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड का उत्पादन करने के लिए बड़ी मात्रा में एसिटिलीन का उपयोग किया जाता है। इस प्रतिक्रिया उत्पाद का एक हिस्सा बाद में सिंथेटिक फाइबर का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। हर घर में एक एसिड घोल (9% और 6%) पाया जाता है - यह साधारण सिरका है। कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण बहुत प्राप्त करने के आधार के रूप में कार्य करता है बड़ी संख्याऔद्योगिक, कृषि और चिकित्सीय महत्व के यौगिक।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन

कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में सुगंध एक या अधिक बेंजीन नाभिक की उपस्थिति है। 6 कार्बन परमाणुओं की एक श्रृंखला एक वलय में बंद हो जाती है, इसमें एक संयुग्मित बंधन दिखाई देता है, इसलिए ऐसे हाइड्रोकार्बन के गुण अन्य हाइड्रोकार्बन के समान नहीं होते हैं।

सुगंधित हाइड्रोकार्बन (या एरेन्स) की मात्रा बहुत अधिक होती है व्यवहारिक महत्व. उनमें से कई का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: बेंजीन, टोल्यूनि, जाइलीन। इनका उपयोग दवाओं, रंगों, रबर, रबर और कार्बनिक संश्लेषण के अन्य उत्पादों के उत्पादन के लिए विलायक और कच्चे माल के रूप में किया जाता है।

ऑक्सीजन युक्त यौगिक

शामिल बड़ा समूहकार्बनिक पदार्थों में ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। वे अणु के सबसे सक्रिय भाग, उसके कार्यात्मक समूह का हिस्सा हैं। अल्कोहल में एक या अधिक हाइड्रॉक्सिल प्रजातियाँ -OH होती हैं। अल्कोहल के उदाहरण: मेथनॉल, इथेनॉल, ग्लिसरीन। कार्बोक्जिलिक एसिड में एक और कार्यात्मक कण होता है - कार्बोक्सिल (-COOOH)।

अन्य ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिक एल्डिहाइड और कीटोन हैं। विभिन्न पौधों के अंगों में कार्बोक्जिलिक एसिड, अल्कोहल और एल्डिहाइड बड़ी मात्रा में मौजूद होते हैं। वे प्राकृतिक उत्पाद (एसिटिक एसिड, एथिल अल्कोहल, मेन्थॉल) प्राप्त करने के स्रोत हो सकते हैं।

वसा कार्बोक्जिलिक एसिड और ट्राइहाइड्रिक अल्कोहल ग्लिसरॉल के यौगिक हैं। अल्कोहल और रैखिक एसिड के अलावा, बेंजीन रिंग और एक कार्यात्मक समूह के साथ कार्बनिक यौगिक भी होते हैं। सुगंधित अल्कोहल के उदाहरण: फिनोल, टोल्यूनि।

कार्बोहाइड्रेट

शरीर के सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थ जो कोशिकाएं बनाते हैं वे प्रोटीन, एंजाइम, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट और वसा (लिपिड) हैं। सरल कार्बोहाइड्रेट - मोनोसेकेराइड - राइबोज, डीऑक्सीराइबोज, फ्रुक्टोज और ग्लूकोज के रूप में कोशिकाओं में पाए जाते हैं। इस छोटी सूची में अंतिम कार्बोहाइड्रेट कोशिकाओं में मुख्य चयापचय पदार्थ है। राइबोज़ और डीऑक्सीराइबोज़ राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए और डीएनए) के घटक हैं।

जब ग्लूकोज के अणु टूटते हैं, तो ऊर्जा निकलती है जो जीवन के लिए आवश्यक है। सबसे पहले, यह एक प्रकार के ऊर्जा वाहक - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) के निर्माण के दौरान संग्रहीत होता है। यह पदार्थ रक्त में प्रवाहित होता है और ऊतकों और कोशिकाओं तक पहुंचाया जाता है। एडेनोसिन से तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के क्रमिक उन्मूलन के साथ, ऊर्जा जारी होती है।

वसा

लिपिड जीवित जीवों के पदार्थ हैं जो होते हैं विशिष्ट गुण. वे पानी में नहीं घुलते और हाइड्रोफोबिक कण होते हैं। कुछ पौधों के बीज और फल, तंत्रिका ऊतक, यकृत, गुर्दे और जानवरों और मनुष्यों का रक्त विशेष रूप से इस वर्ग के पदार्थों से समृद्ध होते हैं।

मनुष्यों और जानवरों की त्वचा में कई छोटी वसामय ग्रंथियाँ होती हैं। वे जो स्राव स्रावित करते हैं उसे शरीर की सतह पर लाया जाता है, उसे चिकनाई देता है, नमी की हानि और रोगाणुओं के प्रवेश से बचाता है। चमड़े के नीचे की वसा की परत आंतरिक अंगों को क्षति से बचाती है और एक आरक्षित पदार्थ के रूप में कार्य करती है।

गिलहरी

प्रोटीन कोशिका में सभी कार्बनिक पदार्थों का आधे से अधिक हिस्सा बनाते हैं; कुछ ऊतकों में उनकी सामग्री 80% तक पहुँच जाती है; सभी प्रकार के प्रोटीन उच्च आणविक भार और प्राथमिक, माध्यमिक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं की उपस्थिति की विशेषता रखते हैं। गर्म करने पर वे नष्ट हो जाते हैं - विकृतीकरण होता है। प्राथमिक संरचना सूक्ष्म जगत के लिए अमीनो एसिड की एक विशाल श्रृंखला है। जानवरों और मनुष्यों के पाचन तंत्र में विशेष एंजाइमों की कार्रवाई के तहत, प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल अपने घटक भागों में टूट जाएगा। वे कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं जहां कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण होता है - प्रत्येक जीवित प्राणी के लिए विशिष्ट अन्य प्रोटीन।

एंजाइम और उनकी भूमिका

कोशिका में प्रतिक्रियाएं ऐसी गति से आगे बढ़ती हैं जिसे उत्प्रेरक - एंजाइमों के कारण औद्योगिक परिस्थितियों में हासिल करना मुश्किल होता है। ऐसे एंजाइम होते हैं जो केवल प्रोटीन - लाइपेस पर कार्य करते हैं। स्टार्च हाइड्रोलिसिस एमाइलेज की भागीदारी से होता है। वसा को उनके घटक भागों में तोड़ने के लिए लाइपेस की आवश्यकता होती है। एंजाइमों से जुड़ी प्रक्रियाएं सभी जीवित जीवों में होती हैं। यदि किसी व्यक्ति की कोशिकाओं में कोई एंजाइम नहीं है, तो यह उसके चयापचय और समग्र स्वास्थ्य को प्रभावित करता है।

न्यूक्लिक एसिड

पदार्थ, पहली बार कोशिका नाभिक से खोजे और अलग किए गए, वंशानुगत विशेषताओं को प्रसारित करने का कार्य करते हैं। डीएनए की मुख्य मात्रा गुणसूत्रों में निहित होती है, और आरएनए अणु साइटोप्लाज्म में स्थित होते हैं। जब डीएनए को दोगुना (दोगुना) किया जाता है, तो वंशानुगत जानकारी को सेक्स कोशिकाओं - युग्मकों में स्थानांतरित करना संभव हो जाता है। जब वे विलीन हो जाते हैं, तो नया जीव अपने माता-पिता से आनुवंशिक सामग्री प्राप्त करता है।