المركّبات العضويّة
تُعتبر المركّبات العضويّة مجموعةً متنوعة من المركّبات الكيميائيّة، التي تتميز بوجود ذرة أو أكثر من الكربون المرتبطة بذرات عناصر أخرى عبر الروابط الكيميائيّة التشاركيّة. عادةً ما تكون هذه الذرات مكونة من عناصر مثل الهيدروجين، الأكسجين، والنيتروجين. ومع ذلك، توجد بعض المركّبات التي تحتوي على الكربون، لكنها لا تُصنّف ضمن المركّبات العضويّة، مثل الكربيدات، والكروبونات، والسيانيدات.
أنواع المركّبات العضويّة
تشتق تسميتها من ارتباطها بأجسام الكائنات الحيّة، حيث تمثل هذه المواد ركيزة أساسية للحياة، وتُعتبر موضوعاً رئيسياً للدراسة في مجالات الكيمياء العضويّة والكيمياء الحيويّة. تُقسم المركّبات العضويّة إلى أربعة أنواع رئيسية، تظهر في أجسام الكائنات الحيّة، بالإضافة إلى أنواع أخرى تنتج في بعض أعضائها. إليكم تفصيل هذه الأنواع:
الكربوهيدرات
تُعتبر الكربوهيدرات أحد أشكال المركّبات العضويّة، وتتكوّن من الكربون، والهيدروجين، والأكسجين، حيث أن نسبة الذرات من الهيدروجين إلى الأكسجين في الكربوهيدرات تكون 2:1. تستخدم عضو الجسم الكربوهيدرات كمصدر للطاقة، ووحدات بنائيّة، إضافةً إلى وظائف أخرى. تُعتبر الكربوهيدرات أكبر مجموعة من المركّبات العضويّة في الكائنات الحيّة.
تُصنّف الكربوهيدرات بناءً على عدد وحداتها الفرعيّة، حيث يُعتبر السكر مثالاً لمركب بسيط من الكربوهيدرات، يتكون من وحدة واحدة من أحادي السكاريد. بينما يتشكل ثنائي السكاريد عند ارتباط وحدتين، وتنتج مركبات أكثر تعقيداً عند انضمام هذه الوحدات إلى وحدات أخرى لتكوين البوليمرات، مثل النشأ والكيتين. إليكم بعض الأمثلة على الكربوهيدرات:
- الجلوكوز.
- سكر الفاكهة.
- سكر المائدة.
- السلولوز.
الدهون
تتكوّن الدهون من ذرات الكربون، والهيدروجين، والأكسجين بنسبة أعلى بين ذرات الهيدروجين والأكسجين مقارنةً بالكربوهيدرات. تُقسم الدهون إلى ثلاث مجموعات رئيسية: الدهون الثلاثية، والتي تضم الدهون والزيوت والشمع؛ المجموعة الثانية تتعلق بالستيريدات؛ والمجموعة الثالثة هي الفوسفورات. تتكوّن الدهون الثلاثية من ثلاثة أحماض دهنيّة ترتبط بجزيء من الجليسرول، بينما تتشكل الستيريدات من أربع حلقات كربونية مرتبطة. تشبه الفوسفورات الدهون الثلاثية لكن تحتوي على مجموعة فوسفات بدلاً من سلسلة الأحماض الدهنية.
تُستخدم الدهون كمصدر للطاقة وتعتبر وحدات بنائيّة. بالإضافة إلى ذلك، تُساعد على التواصل بين الخلايا. إليكم بعض الأمثلة على الدهون:
- الكولسترول.
- البارافين.
- زيت الزيتون.
- السمن.
- الكورتيزول.
- هرمون الاستروجين.
- طبقة ثنائية الفوسفات تشكّل غشاء الخلية.
البروتينات
تتكون البروتينات من سلاسل من الأحماض الأمينية المعروفة بالببتيدات، التي يمكن أن تكون مركبة من سلسلة واحدة أو مجموعة من السلاسل المعقدة. تتكون البروتينات من عناصر الهيدروجين، الأكسجين، الكربون، والنيتروجين، بينما قد تحتوي بعض الأنواع الأخرى على الكبريت، الفوسفور، الحديد، النحاس، والمغنيسيوم.
تؤدي البروتينات مجموعة من الوظائف الحيوية في الخلايا، حيث تُستخدم كوحدات بنائية، وتُحفز ردود الفعل الكيميائية الحيوية، وتساهم في عمل الجهاز المناعي، وتساعد في نقل المواد وتكاثر المادة الجينية. إليكم بعض الأمثلة على البروتينات:
- الإنزيمات.
- الكولاجين.
- الكيراتين.
- الزلال.
- الهيموغلوبين.
- الميوغلوبين.
- الليفين.
الأحماض النووية
تُعتبر الأحماض النووية من البوليمرات البيولوجية، وتتكون من سلاسل من أحادية النوكليوتيدات، التي تتكون من قاعدة نيتروجينية، جزيء سكري، ومجموعة فوسفات. تستخدم خلايا الجسم هذه الأحماض كرمز للمعلومات الجينية. أمثلة على هذا النوع تشمل:
- الحمض النووي الديوكسيريبونوكليك.
- الحمض النووي الريبي.
أنواع أخرى من المركبات العضوية
تتواجد مجموعة واسعة من المركبات العضويّة الأخرى، مثل المحاليل، العقاقير المخدرة، الفيتامينات، الصبغات، النكهات الصناعية، والسموم. كما تُستخدم بعض الجزيئات كسلائف في المركبات الكيميائية الحيوية. إليكم بعض الأمثلة:
- الأسيتالديهيد.
- الاسيتامينوفين.
- الأسيتون.
- الأستيلين، وهو غاز عديم اللون.
- البنزيلديهايد.
- البيوتين.
- البروموفينول الأزرق.
- الكافيين.
- رابع كلوريد الكربون.
- الفوليرين.
- الهيبتان.
- الميثانول.
- غاز الخردل.
- الونيلين، وهو مركب كيميائي.
خصائص المركبات العضوية
تتميز المركّبات العضويّة بالخصائص التالية:
- صعوبة فصل خصائص المركّبات العضويّة، حيث يعتمد الفهم الرئيسي على وجود ذرات الكربون، على الرغم من أن هناك بعض المركّبات غير العضوية تحتوي على الكربون. كما أن الروابط بين المركّبات العضويّة تكون عادة ضعيفة.
- يمثل مفهوم المركّبات العضويّة الجزيئات التي تحتوي على عدد كبير من ذرّات الكربون، ويُعتبر قياسها دقيقاً أمراً صعباً.
- يعتقد بعض الباحثين أن وجود رابطة كربون-كربون أو كربون-هيدروجين هو شرط أساسي لتصنيف المادة كمركبات عضويّة.
- تنطبق النظرية الحيوية على خصائص المركّبات العضويّة، حيث تفيد هذه النظرية بوجود “قوة الحياة” في المركبات العضوية الكائنة في الكائنات الحيّة، وهو ما لا يُوجد في المركّبات غير الحيّة.
- تمتاز المركبات العضوية بتنوع خصائصها، مما أدى إلى تصنيفها إلى فئات مختلفة.
- تحتوي الهيدروكربونات على الألكانات والألكينات، التي تميل إلى الاحتراق، لذا فإنّ معظم مصادر الوقود المعروفة لدينا هي من الهيدروكربونات.
- تحتوي المركّبات العضويّة على مجموعات وظيفيّة تعبّر عن وحدة هيكليّة تتكون من مجموعات من الذرات المرتبطة برابطة تساهمية، وتؤثر هذه المجموعات بشكل كبير على الخصائص الكيميائيّة للجزيء.
- يُعتبر الحجم خاصيّة مهمة في المركبات الكيميائيّة، مما يعطي تنوعاً كبيراً من مركبٍ إلى آخر.
- غالباً ما تحتوي المركبات العضويّة، خاصةً تلك ذات الأهميّة في مختلف مجالات البيولوجيا، على سلاسل طويلة من ذرّات الكربون، التي يمكن أن تتفاعل مع ذرات مختلفة، مما ينتج عنه تنوعاً في الجزيء والمجموعات الوظيفية.