MITKÄ OVAT AINEEN ORGANISOINTITASOT? (ESIMERKKEINÄ) - TIEDE

Aineen organisointitasot ovat niitä fyysisiä ilmenemismuotoja, jotka muodostavat maailmankaikkeuden sen eri massaskaaleissa. Vaikka monia ilmiöitä voidaan selittää fysiikasta, on tämän mittakaavan alueita, jotka ovat merkityksellisempiä kemian, biologian, mineralogian, ekologian, tähtitieteen ja muiden luonnontieteiden tutkimuksiin.

Aineen perustana on subatomiset hiukkaset, joita hiukkasfysiikka tutkii. Kiipeämällä organisaatiosi vaiheista siirrymme kemian alalle ja siirrymme sitten biologiaan; Hajotetusta ja energisesta aineesta päätyy tarkkailemaan mineralogisia elimiä, eläviä organismeja ja planeettoja.

Aineen organisointitasot ovat integroituja ja yhtenäisiä määrittelemään ainutlaatuisten ominaisuuksien elimiä. Esimerkiksi solutaso koostuu subatomisista, atomisista, molekyylisistä ja soluisista, mutta sillä on erilaiset ominaisuudet kuin kaikilla muilla. Samoin ylemmillä tasoilla on erilaisia ominaisuuksia.

Mitkä ovat aineen organisointitasot?

Aihe on järjestetty seuraaville tasoille:

Subatominen taso

Aloitamme pienimmästä askelta: hiukkasilla, jotka ovat pienempiä kuin itse atomi. Tämä vaihe on hiukkasfysiikan tutkimuksen kohde. Hyvin yksinkertaistettuna meillä on kvarkeja (ylös ja alas), leptoneja (elektroneja, kuoneja ja neutriinoja) ja nukleoneja (neutroneja ja protoneja).

Näiden hiukkasten massa ja koko ovat niin vähäiset, että tavanomainen fysiikka ei sopeudu niiden käyttäytymiseen, joten on tarpeen tutkia niitä kvanttimekaniikan prisman avulla.

Atomitaso

Silti fysiikan (atomi ja ydin) alalla havaitsemme, että jotkut alkukantaiset hiukkaset yhdistyvät voimakkaiden vuorovaikutusten kautta muodostaen atomia. Tämä on yksikkö, joka määrittelee kemialliset elementit ja koko jaksollisen taulukon. Atomit koostuvat pääasiassa protoneista, neutroneista ja elektronista. Seuraavassa kuvassa voit nähdä atomin esityksen protonien ja neutronien kanssa ytimessä ja elektronien ulkopuolella:

Protonit vastaavat ytimen positiivisesta varauksesta, joka yhdessä neutronien kanssa muodostaa melkein koko atomin massan. Toisaalta elektronit ovat vastuussa atomin negatiivisesta varauksesta, joka on hajaantunut ytimen ympärille elektronisesti tiheillä alueilla, joita kutsutaan orbitaaleiksi.

Atomit eroavat toisistaan protonien, neutronien ja elektronien lukumäärän perusteella. Protonit määrittelevät kuitenkin atominumeron (Z), joka puolestaan on ominaista jokaiselle kemialliselle elementille. Siksi kaikilla elementeillä on erilaiset määrät protoneja, ja niiden järjestys voidaan nähdä kasvavassa järjestyksessä jaksotaulukossa.

Molekyylitaso

Vesimolekyyli on ylivoimaisesti ikonin ja yllättävin kaikista. Lähde: DiamondCoder

Molekyylitasolla siirrymme kemian, fysikakemian ja hiukan kauempana olevan farmasian (lääkeainesynteesi) alalle.

Atomit kykenevät toimimaan vuorovaikutuksessa kemiallisen sidoksen avulla. Kun tämä sidos on kovalentti, toisin sanoen elektronien jakautuessa mahdollisimman tasaisesti, atomien sanotaan liittyneen toisiinsa muodostaen molekyylejä.

Toisaalta metalliset atomit voivat olla vuorovaikutuksessa metallisidoksen kautta määrittelemättä molekyylejä; mutta kyllä kiteet.

Jatkaen kiteitä, atomit voivat menettää tai hankkia elektronia kationiksi tai anioneiksi. Nämä kaksi muodostavat ioniksi tunnetun duon. Jotkut molekyylit voivat myös hankkia sähkövarauksia, joita kutsutaan molekyyli- tai polyatomisiksi ioneiksi.

Ioneista ja niiden kiteistä syntyy valtavia määriä mineraaleja, jotka muodostavat ja rikastuttavat maankuorta ja vaippaa.

Tämä tilaa vievä polyfenyleenidndrimerimolekyyli on esimerkki makromolekyylistä. Lähde: M kivi englanninkielisessä Wikipediassa

Kovalenttisten sidosten lukumäärästä riippuen jotkut molekyylit ovat massiivisempia kuin toiset. Kun näillä molekyyleillä on rakenne- ja toistuva yksikkö (monomeeri), niiden sanotaan olevan makromolekyylejä. Niistä esimerkiksi on proteiineja, entsyymejä, polysakkarideja, fosfolipidejä, nukleiinihappoja, keinotekoisia polymeerejä, asfalteeneja jne.

On tarpeen korostaa, että kaikki makromolekyylit eivät ole polymeerejä; mutta kaikki polymeerit ovat makromolekyylejä.

Tätä vesimolekyylien ikosaedääristä klusteria (100) pitävät yhdessä niiden vety sidokset. Tämä on esimerkki supramolekyylistä, jota ohjaavat Van der Wallsin vuorovaikutukset. Lähde: Danski14

Silti molekyylitasolla molekyylit ja makromolekyylit voivat aggregoitua Van der Walls -vuorovaikutusten kautta muodostaen konglomeraatteja tai komplekseja, joita kutsutaan supramolekyyleiksi. Tunnetuimmista meillä on misellerit, vesikkelit ja kaksikerroksinen lipidiseinä.

Supramolekyylien koot ja molekyylimassat voivat olla pienempiä tai suurempia kuin makromolekyylit; Niiden ei-kovalenttiset vuorovaikutukset ovat kuitenkin lukemattomien biologisten, orgaanisten ja epäorgaanisten järjestelmien rakenteelliset perustat.

Solun organellitaso

Mitokondrioiden edustaminen, yksi tärkeimmistä soluelimistä.

Supramolekyylit eroavat kemiallisesta luonteestaan, minkä vuoksi ne koheesioituvat keskenään tunnusomaisella tavalla sopeutuakseen niitä ympäröivään ympäristöön (solujen tapauksessa vesipitoinen).

Tällöin ilmestyy erilaisia organelleja (mitokondriat, ribosomit, ydin, Golgi-laite jne.), Jokaisella on tarkoitus suorittaa tietty tehtävä kolosiaalisessa elävässä tehtaassa, jonka tunnemme soluna (eukaryoottinen ja prokaryoottinen): "atomi" elämästä.

Solutaso

Esimerkki eukaryoottisolusta (eläinsolu) ja sen osista (Lähde: Alejandro Porto Wikimedia Commonsin kautta)

Solutasolla biologia ja biokemia (muiden asiaan liittyvien tieteiden lisäksi) astuvat toisiinsa. Kehossa on luokittelu soluille (erytrosyytit, leukosyytit, siittiöt, munat, osteosyytit, hermosolut jne.). Solu voidaan määritellä elämän perusyksiköksi, ja sitä on kaksi päätyyppiä: eukaryootit ja prokatiotit.

Monisoluinen taso

Erottuvat soluryhmät määrittelevät kudokset, nämä kudokset ovat lähtöisin elimistä (sydän, haima, maksa, suolet, aivot), ja lopuksi elimet yhdistävät erilaisia fysiologisia järjestelmiä (hengityselimet, verenkierto, ruoansulatus, hermosto, endokriiniset jne.). Tämä on monisoluinen taso. Esimerkiksi joukko tuhansia soluja muodostavat sydämen:

Tässä vaiheessa on vaikeaa tutkia ilmiöitä molekyylin näkökulmasta; vaikka farmasia, lääketieteellinen keskittynyt supramolekyylikemia ja molekyylibiologia ylläpitävät tätä näkökulmaa ja hyväksyvät sellaiset haasteet.

organismit

Solutyypistä, DNA: sta ja geneettisistä tekijöistä riippuen solut päätyvät rakentamaan organismeja (kasveja tai eläimiä), joista jo mainitsimme ihmisen. Tämä on elämän askel, jonka monimutkaisuutta ja laajuutta ei voida kuvitellakaan vieläkään tänään. Esimerkiksi tiikeriä pidetään pandana organismina.

Väestötaso

Näiden monark-perhosten klusterit osoittavat, kuinka organismit yhdistyvät populaatioissa. Lähde: Pixnio.

Organismit reagoivat ympäristöolosuhteisiin ja mukautuvat luomalla populaatioita selviytymään. Jokaista väestöä tutkii yksi monista luonnontieteiden aloista ja niistä johtavista yhteisöistä. Meillä on hyönteisiä, nisäkkäitä, lintuja, kaloja, leviä, sammakkoeläimiä, hämähäkkejä, meriturskoja ja monia muita. Esimerkiksi joukko perhosia muodostaa väestön.

ekosysteemi

Ekosysteemin. Lähde: LA turrita, kirjoittanut Wikimedia Commons

Ekosysteemi sisältää suhteet bioottisten tekijöiden (joilla on elämää) ja abioottisten tekijöiden (ei-elämä) välillä. Se koostuu eri lajien yhteisöstä, joilla on sama asuinpaikka (elinympäristö) ja jotka käyttävät abioottisia komponentteja selviytymiseen.

Vesi, ilma ja maaperä (mineraalit ja kivet) määrittelevät abioottiset komponentit ("ilman elämää"). Samaan aikaan bioottiset komponentit koostuvat kaikista elävistä olennoista ilmaisussaan ja ymmärryksessään bakteereista norsuihin ja valaisiin, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden (hydrosfääri), ilman (ilmakehän) tai maaperän (litosfääri) kanssa.

Koko Maan ekosysteemit muodostavat seuraavan tason; biosfääri.

Biosfääri

Kaavio maan ilmakehästä, hydrosfääristä, litosfääristä ja biosfääristä. Lähde: Bojana Petrović, Wikimedia Commonsista

Biosfääri on taso, joka koostuu kaikista planeetalla elävistä olennoista ja niiden elinympäristöistä.

Palaamalla hetkeksi molekyylitasoon, pelkästään molekyylit voivat muodostaa kohtuuttomien seosten seoksia. Esimerkiksi, valtamerten muodostetaan vesi-molekyylin, H ₂ O. puolestaan ilmapiiri on muodostettu kaasumaisten molekyylien ja jalokaasut.

Kaikilla elämää varten soveltuvilla planeetoilla on oma biosfääri; vaikka hiiliatomi ja sen sidokset ovat välttämättä sen perusta, riippumatta siitä kuinka kehittyneet sen olennot ovat.

Jos haluat jatkaa aineen mittakaavan nousua, pääsemme vihdoin tähtitieteen korkeuksiin (planeetat, tähdet, valkoiset kääpiöt, sumu, mustat aukot, galaksit).

Viitteet

Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
Susana G. Morales Vargas. (2014). Asian organisointitasot. Palautettu osoitteesta: uaeh.edu.mx
Tania. (4. marraskuuta 2018). Aineen organisointitaso. Palautettu osoitteesta: scientificskeptic.com
Prompter. (2019). Mitkä ovat aineen organisointitasot? Palautettu osoitteesta: apuntesparaestudiar.com

MITKÄ OVAT AINEEN ORGANISOINTITASOT? (ESIMERKKEINÄ) - TIEDE - 2026