WAS SIND DIE ORGANISATIONSEBENEN DER MATERIE? (MIT BEISPIELEN) - WISSENSCHAFT - 2025

Die Organisationsebenen der Materie sind jene physischen Manifestationen, aus denen das Universum in seinen verschiedenen Massenskalen besteht. Obwohl viele Phänomene aus der Physik erklärt werden können, gibt es Regionen auf dieser Skala, die für das Studium der Chemie, Biologie, Mineralogie, Ökologie, Astronomie und anderer Naturwissenschaften relevanter sind.

Als Grundlage der Materie haben wir subatomare Teilchen, die von der Teilchenphysik untersucht wurden. Wenn wir die Stufen Ihrer Organisation erklimmen, betreten wir das Gebiet der Chemie und gelangen dann zur Biologie. Von der zerfallenen und energetischen Materie aus beobachtet man mineralogische Körper, lebende Organismen und Planeten.

Die Organisationsebenen der Materie sind integriert und kohärent, um Körper mit einzigartigen Eigenschaften zu definieren. Zum Beispiel besteht die zelluläre Ebene aus subatomaren, atomaren, molekularen und zellulären Ebenen, hat jedoch andere Eigenschaften als alle anderen. Ebenso haben die oberen Ebenen unterschiedliche Eigenschaften.

Was sind die Organisationsebenen der Materie?

Das Thema ist in folgende Ebenen gegliedert:

Subatomare Ebene

Wir beginnen mit der untersten Sprosse: mit Partikeln, die kleiner als das Atom selbst sind. Dieser Schritt ist Gegenstand des Studiums der Teilchenphysik. Auf sehr vereinfachte Weise haben wir die Quarks (auf und ab), die Leptonen (Elektronen, Myonen und Neutrinos) und die Nukleonen (Neutronen und Protonen).

Die Masse und Größe dieser Teilchen sind so vernachlässigbar, dass sich die konventionelle Physik nicht an ihr Verhalten anpasst, weshalb es notwendig ist, sie mit dem Prisma der Quantenmechanik zu untersuchen.

Atomebene

Noch auf dem Gebiet der Physik (atomar und nuklear) stellen wir fest, dass sich einige Urteilchen durch starke Wechselwirkungen vereinigen, um das Atom entstehen zu lassen. Dies ist die Einheit, die die chemischen Elemente und das gesamte Periodensystem definiert. Atome bestehen im Wesentlichen aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Im folgenden Bild sehen Sie eine Darstellung eines Atoms mit den Protonen und Neutronen im Kern und den Elektronen außerhalb:

Protonen sind für die positive Ladung des Kerns verantwortlich, der zusammen mit Neutronen fast die gesamte Masse des Atoms ausmacht. Andererseits sind Elektronen für die negative Ladung des Atoms verantwortlich, die in elektronisch dichten Regionen, die als Orbitale bezeichnet werden, um den Kern diffundiert.

Atome unterscheiden sich voneinander durch die Anzahl ihrer Protonen, Neutronen und Elektronen. Protonen definieren jedoch die Ordnungszahl (Z), die wiederum für jedes chemische Element charakteristisch ist. Somit haben alle Elemente unterschiedliche Mengen an Protonen, und ihre Reihenfolge kann im Periodensystem in aufsteigender Reihenfolge gesehen werden.

Molekulare Ebene

Das Wassermolekül ist bei weitem das kultigste und überraschendste von allen. Quelle: DiamondCoder

Auf molekularer Ebene betreten wir die Bereiche Chemie, Physikochemie und etwas weiter entfernte Pharmazie (Arzneimittelsynthese).

Atome können durch chemische Bindung miteinander interagieren. Wenn diese Bindung kovalent ist, dh bei möglichst gleichem Elektronenanteil, sollen sich die Atome zu Molekülen zusammengeschlossen haben.

Andererseits können Metallatome über die Metallbindung interagieren, ohne Moleküle zu definieren. aber ja Kristalle.

Wenn man mit Kristallen fortfährt, können Atome Elektronen verlieren oder gewinnen, um Kationen bzw. Anionen zu werden. Diese beiden bilden das als Ionen bekannte Duo. Einige Moleküle können auch elektrische Ladungen aufnehmen, die als molekulare oder mehratomige Ionen bezeichnet werden.

Aus Ionen und ihren Kristallen, großen Mengen davon, werden Mineralien geboren, die die Erdkruste und den Erdmantel bilden und anreichern.

Dieses sperrige Polyphenylendendrimermolekül ist ein Beispiel für ein Makromolekül. Quelle: M stone in der englischsprachigen Wikipedia

Abhängig von der Anzahl der kovalenten Bindungen sind einige Moleküle massereicher als andere. Wenn diese Moleküle eine strukturelle und sich wiederholende Einheit (Monomer) haben, spricht man von Makromolekülen. Unter diesen haben wir zum Beispiel Proteine, Enzyme, Polysaccharide, Phospholipide, Nukleinsäuren, künstliche Polymere, Asphaltene usw.

Es muss betont werden, dass nicht alle Makromoleküle Polymere sind; Alle Polymere sind jedoch Makromoleküle.

Dieser ikosaedrische Cluster (100) von Wassermolekülen wird durch ihre Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten. Dies ist ein Beispiel für ein Supramolekül, das von Van-der-Walls-Wechselwirkungen gesteuert wird. Quelle: Danski14

Noch auf molekularer Ebene können Moleküle und Makromoleküle durch Van-der-Walls-Wechselwirkungen zu Konglomeraten oder Komplexen aggregieren, die als Supramoleküle bezeichnet werden. Zu den bekanntesten gehören Mizellen, Vesikel und die doppelschichtige Lipidwand.

Die Supramoleküle können Größen und Molekularmassen aufweisen, die kleiner oder größer als die Makromoleküle sind; Ihre nichtkovalenten Wechselwirkungen sind jedoch die strukturellen Grundlagen einer Vielzahl von biologischen, organischen und anorganischen Systemen.

Zellorganellenebene

Darstellung von Mitochondrien, einer der wichtigsten zellulären Organellen.

Supramoleküle unterscheiden sich in ihrer chemischen Natur, weshalb sie auf charakteristische Weise miteinander kohäsieren, um sich an die sie umgebende Umgebung anzupassen (bei Zellen wässrig).

Hier treten verschiedene Organellen auf (Mitochondrien, Ribosomen, Kern, Golgi-Apparat usw.), die jeweils eine bestimmte Funktion innerhalb der kolossalen lebenden Fabrik erfüllen sollen, die wir als Zelle kennen (eukaryotisch und prokaryotisch): das "Atom". des Lebens.

Zellebene

Beispiel einer eukaryotischen Zelle (Tierzelle) und ihrer Teile (Quelle: Alejandro Porto über Wikimedia Commons)

Auf zellulärer Ebene spielen Biologie und Biochemie (neben anderen verwandten Wissenschaften) eine Rolle. Im Körper gibt es eine Klassifizierung für Zellen (Erythrozyten, Leukozyten, Spermien, Eier, Osteozyten, Neuronen usw.). Die Zelle kann als Grundeinheit des Lebens definiert werden und es gibt zwei Haupttypen: Eukaryoten und Prokatioten.

Mehrzellige Ebene

Ausgezeichnete Zellgruppen definieren Gewebe, diese Gewebe stammen aus Organen (Herz, Bauchspeicheldrüse, Leber, Darm, Gehirn), und schließlich integrieren die Organe verschiedene physiologische Systeme (Atmungs-, Kreislauf-, Verdauungs-, Nerven-, endokrine usw.). Dies ist die mehrzellige Ebene. Zum Beispiel bilden Tausende von Zellen das Herz:

In diesem Stadium ist es schwierig, Phänomene unter molekularen Gesichtspunkten zu untersuchen. Obwohl die Pharmazie, die supramolekulare Chemie mit Schwerpunkt auf Medizin und Molekularbiologie diese Perspektive beibehalten und solche Herausforderungen annehmen.

Organismen

Je nach Zelltyp, DNA und genetischen Faktoren bilden Zellen Organismen (Pflanzen oder Tiere), von denen wir bereits den Menschen erwähnt haben. Dies ist der Schritt des Lebens, dessen Komplexität und Weite bis heute unvorstellbar ist. Zum Beispiel wird ein Tiger als Panda als Organismus betrachtet.

Bevölkerungsniveau

Die Gruppen dieser Monarchfalter zeigen, wie sich Organismen in Populationen verbinden. Quelle: Pixnio.

Organismen reagieren auf Umweltbedingungen und passen sich an, indem sie Populationen schaffen, um zu überleben. Jede Population wird von einem der vielen Zweige der Naturwissenschaften sowie den daraus abgeleiteten Gemeinschaften untersucht. Wir haben Insekten, Säugetiere, Vögel, Fische, Algen, Amphibien, Spinnentiere, Tintenfische und viele mehr. Zum Beispiel bilden eine Reihe von Schmetterlingen eine Population.

Ökosystem

Ökosystem. Quelle: Von LA Turrita, aus Wikimedia Commons

Das Ökosystem umfasst die Beziehungen zwischen biotischen Faktoren (die Leben haben) und abiotischen Faktoren (Nichtleben). Es besteht aus einer Gemeinschaft verschiedener Arten, die denselben Lebensraum (Lebensraum) teilen und abiotische Komponenten zum Überleben verwenden.

Wasser, Luft und Boden (Mineralien und Gesteine) definieren die abiotischen Komponenten ("ohne Leben"). Inzwischen bestehen biotische Komponenten aus allen Lebewesen in ihrem gesamten Ausdruck und Verständnis, von Bakterien bis zu Elefanten und Walen, die mit Wasser (Hydrosphäre), Luft (Atmosphäre) oder Boden (Lithosphäre) interagieren.

Die Ökosysteme der gesamten Erde bilden die nächste Ebene. die Biosphäre.

Biosphäre

Diagramm der Erdatmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und Biosphäre. Quelle: Bojana Petrović, aus Wikimedia Commons

Die Biosphäre ist die Ebene, die sich aus allen Lebewesen zusammensetzt, die auf dem Planeten und ihren Lebensräumen leben.

Kurz gesagt, Moleküle allein können Gemische mit exorbitanten Dimensionen bilden. Zum Beispiel werden die Ozeane durch das Wassermolekül H ₂ O gebildet. Die Atmosphäre wird wiederum durch gasförmige Moleküle und Edelgase gebildet.

Alle lebensfähigen Planeten haben ihre eigene Biosphäre; Obwohl das Kohlenstoffatom und seine Bindungen notwendigerweise seine Grundlage sind, egal wie entwickelt seine Kreaturen sind.

Wenn Sie die Skala der Materie weiter erklimmen möchten, betreten wir endlich die Höhen der Astronomie (Planeten, Sterne, weiße Zwerge, Nebel, Schwarze Löcher, Galaxien).

Verweise

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (Vierte Edition). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Organisationsebenen der Materie. Wiederhergestellt von: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4. November 2018). Organisationsgrad der Materie. Wiederhergestellt von: Scientificskeptic.com
5. Souffleur. (2019). Was sind die Organisationsebenen der Materie? Wiederhergestellt von: apuntesparaestudiar.com