Органические вещества в природе

Органические вещества в природе

Органические вещества лежат в основе всей живой природы. Растения и животные, микро­организмы и вирусы — все живые существа состоят из огромного количества различных ор­ганических веществ и сравнительно неболь­шого числа неорганических. Именно соединения углерода, благодаря их великому разнооб­разию и способности к многочисленным химиче­ским превращениям, явились той основой, на которой возникла жизнь во всех ее проявле­ниях. Для этого потребовались очень сложные органические вещества, молекулы которых со­держат цепи из многих тысяч атомов, т. е. по­лимеры. Такие полимеры называют биополимерами.

Прежде всего это белки — носители жиз­ни, основа живой клетки. Сложные органиче­ские полимеры — белки состоят главным обра­зом из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Их молекулы образованы соединением очень большого числа простых молекул — так называемых аминокислот. Аминокислот около двадцати, но соединяются они друг с дру­гом в различном сочетании, строго характер­ном и постоянном для каждого белка, каждого органа, каждой ткани, каждого вида живых существ. А так как длина белковых молекул может быть очень велика — до нескольких де­сятков тысяч отдельных аминокислот в цепи, то становится ясно, каким образом именно белки обеспечивают разнообразие проявлений жизни.

Существует очень много разных белков.

Есть белки опорные, назначение которых формировать скелет, покровы и другие опоры организма. Такие белки входят в состав костей, образуют хрящи, кожу, волосы, рога, копыта, перья, чешую рыб. Есть опорные белки, обра­зующие мышцы и несущие не только опорные, но и сократительные функции. Сокращение мышц (важнейшая роль белков этого типа) — это превращение части химической энергии таких белков в механическую работу.

Есть бел­ки крови с самыми разнообразными функциями. Гемоглобин крови, например, служит разнос­чиком кислорода по организму. Очень большая группа белков регулирует химические реакции в организмах. Это ферменты (биологи­ческие катализаторы). Их известно более семисот. Высокоразвитые организмы умеют вырабатывать еще и защитные белки, так называемые антитела, которые способны осаж­дать и тем обезвреживать проникшие извне в организм посторонние вещества и тела.

Наряду с белками важнейшую роль в жизни играют нуклеиновые кислоты. Эти вещества строят белки. В живом организме всегда происходит обмен веществ. Постоянно обновляется состав почти всех его клеток. Об­новляются и белки клеток. Но ведь для каж­дого органа, для каждой ткани нужно изгото­вить свой специфический белок, со своим неповторимым порядком аминокислот в цепи. Хранители этого порядка — нуклеиновые кислоты. Это тоже полимерные молекулы, сложно построен­ные, часто в виде двойной спирали из атомов. Нуклеиновые кислоты являются своего рода шаблонами, по которым организмы строят свои белки. Часто образно говорят, что в них записан код синтеза белка. Для каждого белка — свой код, свой шаблон. У нуклеиновых кислот есть еще одна функция. Они шаблоны и для самих нуклеиновых кислот. Это своего рода «запоминающее устройство», при помощи которого каж­дый вид живых существ передает из поко­ления в поколение коды построения своих белков.

Опорные функции в живой природе выпол­няют не только белки. В растениях, например, опорные, скелетные вещества — целлюло­за и лигнин. Это тоже полимерные веще­ства, но совсем другого типа. Длинные цепи атомов целлюлозы построены из молекул глюкозы, относящейся к группе сахаров. Поэтому целлюлозу относят к полисахаридам. Строение лигнина до сих пор окон­чательно не установлено. Это тоже полимер, по-видимому, с сетчатыми молекулами. А у на­секомых опорные функции выполняет хитин— тоже полисахарид.

Есть большая группа веществ (жиры, сахара или углеводы), которые переносят и запасают химическую энергию. Они являются запасным строительным материалом, необходимым для образования новых клеток (см. ст. «Химия пи­щи»). Множество органических веществ в живых организмах играет роль регуляторов жизнеде­ятельности (витамины, гормоны). Одни регу­лируют рост и деление клеток, другие — дыха­ние или пищеварение, третьи — деятельность нервной системы и т. п. В живых организмах содержатся еще многочисленные вещества са­мых разнообразных назначений: красящие, которым мир цветов обязан своей красотой, па­хучие — привлекающие или отпугивающие, защищающие от внешних врагов, и много дру­гих. Растения и животные, даже каждая отдель­ная клетка, представляют собой очень сложные лаборатории, в которых возникают, превра­щаются и разлагаются тысячи органических веществ. Многочисленные и разнообразные хими­ческие реакции протекают в этих лабораториях в строго определенной последовательности. Создаются, растут и отмирают сложнейшие структуры...

Мир органических веществ окружает нас, мы сами состоим из них, и вся живая природа, с которой мы ежесекундно сталкиваемся, среди которой мы живем и которую мы постоянно ис­пользуем, состоит из органических веществ.