Органічні речовини в живій природі

Які органічні речовини є в живій природі?

Опрацювавши цей параграф, ви зможете пригадати органічні речовини, що с у живих істот, їхню різноманітність і біологічне значення.

Органічні речовини в живій природі були першими об’єктами досліджен­ня науки, що згодом дістала назву органічна хімія. Уперше це поняття ввів шведський науковець Й. Я. Берцеліус (мал. 1.3). У своєму підручнику з хімії (1827) вія наголошував, що у живій природі елементи підпорядкова­ні іншим законам, ніж у неживій, тож органічні речовини не можуть ут­ворюватися під впливом звичайних фізичних і хімічних сил, для цього потрібна особлива «життєва сила*. Тому органічну хімію Й. Я. Берцеліус визначив, як хімію рослинних і тваринних речовин. Аби довести обмеже­ність цього твердження, досить пригадати відомі вам з основної школи пер­ші синтези органічних сполук1 «in vitro*. До того ж, поглянувши навколо, ви пересвідчитеся: чи не на кожному кроці ми використовуємо синте­тичні органічні речовини, яких у живій природі немає (наведіть кілька прикладів).

Однак жива природа з давніх-давен була й залишається невичерпним джерелом органічних речовин, важливість яких неможливо переоцінити. Олії та тваринні жири, різноманітні смолисті, клейкі й цукристі речовини, крохмаль, віск, духмяні есенції, барвники рослинного й тваринного похо­дження ще в другій половині І ст. описав в енциклопедичному творі «При­роднича історія* римлянин Гай Пліній-Секунд (назвіть органічні речовини живої природи, які ви вже вивчали на уроках хімії і біології).

До сьогодні людство використовує органічні речовини, вироблені живи­ми організмами, аби задовольнити матеріальні потреби, передусім - у хар­чових продуктах, зручному одязі, комфортному житлі, теплі, дотриманні гігієни, збереженні здоров’я тощо. Доведемо це на прикладі целюлози (про цей біополімер - головну складову клітинних стінок рослин - ви дізналися в 9-му класі). Незважаючи на те, що організм людини практично не засвоює целюлозу, вона відіграє важливу роль у харчуванні і підтриманні здоров’я. Світовою медичною спільнотою визнано, що нестача клітковини в раціоні є однією з найважливіших причин погіршення здоров’я і, як наслідок, якості життя. Люди, у харчуванні яких достатньо рослинних продуктів і клітко­вини, набагато менш схильні до таких захворювань, як рак кишечнику, а також надмірна маса тіла й ожиріння.

Водночас саме целюлоза, що міститься в рослинах, є основною поживною речовиною у складі корму для багатьох сільськогосподарських тварин, яких використовують для одержання м’яса, молока, жиру, яєць, вовни, щетини, шкіри, кісток, пуху й пір’я (назвіть органічні речовини в складі цих продуктів).

Лляний і бавовняний одяг має високі гігі­єнічні властивості і привабливий зовнішній вигляд (мал. 5.1).

Вата — складова будь-якої аптечки невід­кладної допомоги. Усі ці речі виготовлено з волокон целюлози.

Деревина, головною складовою якої також є целюлоза, — чи не найдавніший вид палива, що й досі не втратив своєї актуальності й при­вабливості.

Пелети ~ гранули з відходів деревообробно­го виробництва, подрібненої соломи, лушпин­ня соняшнику тощо (мал. 5.2). Теплотворна здатність пелет щонайменше у 1,5 раза біль­ша, ніж у деревини, і порівнянна з вугіллям.

Тож недарма в Європі їх вважають паливом для сталого майбуття.

Пригадайте: за визначенням Комісії OOH зі сталого розвитку його мета - задовольняти потреби сучасного суспільства, не піддаючи небезпеці можливість майбутніх поколінь за­довольняти свої потреби.

Задоволення духовних потреб людини, зумовлених суспільним існуван­ням, також тісно пов’язане з використанням целюлози. Зокрема, винай­дення паперу - важлива історична віха в культурному розвитку людства. Це відразу розширило застосування писемності, яка до цього часу зали­шалася надбанням лише правителів, їхніх наближених і вузького кола науковців. Хоча наразі листування, читання, спілкування, навчання з ви­користанням паперу поступається місцем електронним книжкам, пошті, зв’язку на основі комп’ютерних технологій, але папір як історичний, суспільний, мистецький, технологічний феномен викликає щире захоп­лення.

Дізнайтеся більше... Хто не чув про орігамі (мал. 5.3) - мистецтво складання паперу, започатковане у храмових обрядах Сходу. Воно дотепер дарує радість і красу мільйонам людей в усьому світі. Показово, що в XXl столітті техніка орігамі набула зовсім нового змісту. Йдеться про унікальні властивості молекул ДНК (пригадайте: її склад, будову й біоло­гічні функції ви вивчали на уроках хімії в основній школі і біології у 10-му класі).

Пол Ротемунд (Каліфорнійський технологічний інститут, Пасадена, США) 2006 року оприлюднив новий спосіб збирання складних двовимірних наноструктур з молекул ДНК, що ґрунтується на здатності цієї речовини до самоорганізації. Дослідники використали природне «стремління* молекул ДНК до формування подвійних спіралей і скручування (згинання) ділянок ланцюга. Причиною цього є різноманітні взаємодії між фрагментами моле­кул: утворення водневих зв’язків, електростатична взаємодія заряджених функціональних груп тощо. Саме сили міжмолекулярної взаємодії змушу­ють довгий ланцюг ДНК скластися.

Наприкінці 2008 р. міжнародна наукова група, очолювана Йоргеном Кьємсом з Інституту молекулярної біології Університету Opxyca і Данського

Національного центру ДНК-нано - технологій, створила тривимірні «скульптури» з ДНК, що вирізня­ються жорсткістю стінок і наявніс­тю рухомих деталей. Такі ДНК - скриньки (мал. 5.4) із замками в перспективі можуть бути викорис­тані для прицільного транспорту­вання лікарських засобів всередині організму, створення ДНК-комп’ю - тера, що сам себе збирає. Це яскра­вий приклад єдності складу, будови та зумовлених ними властивостей і біологічних функцій речовини.

Про головне

Жива природа — невичерпне джерело органічних речовин.

Хімія живого — один зі стратегічних напрямів розвитку сучасної хі­мічної науки.

Здійсніть самоконтроль

1. Яка зі сполук належить до органічних речовин живо! природи?

А вода; Б глюкоза; В алмаз; Г поліетилен.

1. Яка рослина є головним промисловим джерелом крохмалю?

А ріпак; Б льон; В картопля; Г виноград.

2. Яка рослина є головним промисловим джерелом духмяної есенції?

А троянда; Б капуста; В буряк; Г пальма.

3. Що є головним промисловим джерелом природного барвника бета-каротину?

А цибуля; Б капуста; В яблука; Г морква.

4. Який харчовий продукт найбагатший на білки?

А сало; Б капуста; В риба; Г кетчуп.

5. Яка з речовин здатна до самоорганізації?

А глюкоза; Б ДНК; В ЛСД; Г крохмаль.

Творча майстерня

Дізнайтеся, використовуючи різноманітні джерела інформації, про технології орігамі, пап'є-маше, «холодна порцеляна», «цукрова мастика» тощо. Які саме органічні речовини природного походження використовують у них? Індивідуально чи в складі малої навчальної групи створіть свій неповторний виріб за допомоги однієї із цих чи іншої технології. Підготуйте і проведіть для молодших школярів майстер-клас, аби на прикладі органічних речовин живої природи довести справедливість твердження А. П. Чехова: « Хто зазнав насолоду творчості, для того всі інші насолоди вже не існують».