MILYEN SZINTŰ AZ ANYAG SZERVEZETE? (PÉLDÁKKAL) - TUDOMÁNY - 2025

Az anyag szervezettségi szintjei azok a fizikai megnyilvánulások, amelyek alkotják az Univerzumot különféle tömegskáláiban. Bár sok jelenség megmagyarázható a fizikából, vannak olyan léptékű régiók, amelyek relevánsabbak a kémia, biológia, ásványtan, ökológia, csillagászat és más természettudományok tanulmányai szempontjából.

Az anyag alapján szubatomi részecskék vannak, amelyeket a részecskefizika vizsgált. Ha felmegyünk a szervezet lépésein, belépünk a kémia területére, majd eljutunk a biológiához; A szétesett és energikus anyagtól az ásványtani testek, az élő szervezetek és a bolygók megfigyelésére kerül sor.

Az anyag szervezettségi szintje integrált és koherens az egyedi tulajdonságokkal rendelkező test meghatározásához. Például a sejtszint a szubatomi, atomi, molekuláris és celluláris alkotja, de mindegyikétől eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. Hasonlóképpen, a felső szintek különböző tulajdonságokkal rendelkeznek.

Milyen szintű az anyag szervezete?

A tantárgy a következő szintekre épül:

Szubatomi szint

A legalacsonyabb fokozattal kezdjük: a részecskéknél kisebb, mint maga az atom. Ez a lépés a részecskefizika tanulmányozásának tárgya. Nagyon egyszerűsítve van a kvarkok (fel és le), a leptonok (elektronok, muonok és neutrinók) és a nukleonok (neutronok és protonok).

Ezeknek a részecskéknek a tömege és mérete annyira elhanyagolható, hogy a hagyományos fizika nem alkalmazkodik viselkedésükhöz, ezért a kvantummechanika prizmáján kell tanulmányozni őket.

Atomi szint

Még a fizika (atomi és atom) területén azt tapasztaljuk, hogy egyes ősrészecskék erős kölcsönhatások révén egyesülnek, és így atom keletkezik. Ez az egység határozza meg a kémiai elemeket és a teljes periódusos táblázatot. Az atomok alapvetően protonok, neutronok és elektronok. A következő képen látható egy atom ábrázolása, a protonok és neutronok a magban és az elektronok kívül:

A protonok felelősek a mag pozitív töltéséért, amelyek a neutronokkal együtt alig teszik ki az atom teljes tömegét. Az elektronok viszont felelősek az atom negatív töltéséért, amely a mag körül szóródik el elektronikusan sűrű, orbitáloknak nevezett régiókban.

Az atomok protonok, neutronok és elektronok száma szerint különböznek egymástól. A protonok azonban meghatározzák az atomi számot (Z), ami viszont jellemző az egyes kémiai elemekre. Így minden elemnek különböző mennyiségű protonja van, és sorrendjük növekvő sorrendben látható a periodikus táblázatban.

Molekuláris szint

A vízmolekula messze a leg ikonikusabb és legmeglepőbb. Forrás: DiamondCoder

Molekuláris szinten belépünk a kémia, a fizikokémia és egy kicsit távolabbi gyógyszertár területére (gyógyszer-szintézis).

Az atomok kémiai kötéssel képesek kölcsönhatásba lépni egymással. Amikor ez a kötés kovalens, azaz az elektronok lehető legszorosabb megosztása mellett az atomok állítólag összekapcsolódtak, és így molekulákat képeznek.

Másrészt a fématomok kölcsönhatásba léphetnek a fémkötésen keresztül, anélkül, hogy meghatározzák a molekulákat; de igen kristályok.

A kristályokkal folytatva az atomok elveszíthetik vagy elnyerhetnek elektronokat kationokké vagy anionokká válhatnak. Ez a kettő alkotja az ionként ismert duót. Egyes molekulák elektromos töltéseket is elérhetnek, ezeket molekuláris vagy poliatoxikus ionoknak nevezik.

Az ionokból és kristályaikból, hatalmas mennyiségben, ásványok alakulnak ki, amelyek alkotják és gazdagítják a földkéreg és köpenyet.

Ez a terjedelmes polifenilén dendrimer molekula példa egy makromolekulára. Forrás: M kő az angol nyelvű Wikipedia-ban

A kovalens kötések számától függően egyes molekulák tömegebbek, mint mások. Amikor ezeknek a molekuláknak van egy szerkezeti és ismétlődő egysége (monomer), akkor azt mondják, hogy makromolekulák. Közöttünk például fehérjék, enzimek, poliszacharidok, foszfolipidek, nukleinsavak, mesterséges polimerek, aszfaltenének stb.

Hangsúlyozni kell, hogy nem minden makromolekula polimer; de az összes polimer makromolekulák.

Ezt a vízmolekulák ikozaéderes (100) klaszterét hidrogénkötéseik tartják össze. Ez egy példa egy szupramolekulára, amelyet a Van der Walls interakciók irányítanak. Forrás: Danski14

A molekulák és makromolekulák még molekuláris szinten aggregálódhatnak a Van der Walls kölcsönhatásain keresztül, hogy konglomerátumokat vagy komplexeket képezzenek, amelyeket szupramolekuláknak nevezünk. A legismertebbek között micellák, vezikulumok és a kétrétegű lipid fal vannak.

A szupramolekulák mérete és molekulatömege kisebb vagy nagyobb lehet, mint a makromolekulák; Nem kovalens kölcsönhatásaik azonban számtalan biológiai, szerves és szervetlen rendszer szerkezeti alapjai.

A sejtek organell szintje

A mitokondriumok reprezentációja, az egyik legfontosabb sejtes szerv.

A szupramolekulák kémiai természetükben különböznek, ezért jellemző módon összetapadnak egymással, hogy alkalmazkodjanak az őket körülvevő környezethez (sejtek esetében vizes).

Ekkor jelennek meg különböző organellák (mitokondriumok, riboszómák, magok, Golgi készülékek stb.), Amelyek mindegyikének célja a kolosszális élő gyárban egy meghatározott funkció végrehajtása, amelyet sejtként ismerünk (eukarióta és prokarióta): az "atom" az élet.

Cella szint

Példa egy eukarióta sejtre (állati sejt) és részeire (Forrás: Alejandro Porto a Wikimedia Commons segítségével)

A sejtek szintjén a biológia és a biokémia (más kapcsolódó tudományokon kívül) játszik szerepet. A testben a sejtek osztályozása megtörtént (vörösvértestek, leukociták, sperma, petesejtek, oszteociták, neuronok stb.). A sejtet az élet alapelemeként lehet meghatározni, és két fő típusa van: eukarióták és prokatióták.

Többsejtű szint

Megkülönböztetett sejtkészletek határozzák meg a szöveteket, ezek a szövetek a szervekből származnak (szív, hasnyálmirigy, máj, belek, agy), és végül a szervek különféle fiziológiai rendszereket integrálnak (légzési, keringési, emésztőrendszeri, idegrendszeri, endokrin stb.). Ez a többsejtű szint. Például egy sejt ezerből áll a szív:

Ebben a szakaszban nehéz a jelenségeket molekuláris szempontból vizsgálni; bár a gyógyszertár, a szupramolekuláris kémia az orvostudományra és a molekuláris biológiára összpontosít, fenntartja ezt a perspektívat, és elfogadja az ilyen kihívásokat.

organizmusok

A sejttípustól, a DNS-től és a genetikai tényezőktől függően a sejtek építési organizmusokat eredményeznek (növényi vagy állati), amelyekről már említettem az embert. Ez az élet lépése, amelynek összetettsége és szélessége még ma is elképzelhetetlen. Például, a tigrist úgy tekintik, hogy a pandát szervezetnek tekintik.

Népesség szintje

Ezeknek az uralkodó pillangóknak a klaszterei demonstrálják, hogy az organizmusok hogyan kapcsolódnak a populációkhoz. Forrás: Pixnio.

A szervezetek reagálnak a környezeti körülményekre és alkalmazkodnak azáltal, hogy populációkat hoznak létre a túlélés érdekében. Minden populációt a természettudományok sok ága, valamint az azokból származó közösségek egyike vizsgálja. Van rovarok, emlősök, madarak, halak, algák, kétéltűek, pókok, polipok és még sok más. Például egy pillangókészlet alkotja a populációt.

Az ökoszisztéma

Ökoszisztéma. Forrás: LA turrita, a Wikimedia Commonsból

Az ökoszisztéma magában foglalja a biotikus tényezők (amelyeknek életük van) és az abiotikus tényezők (nem élet) kapcsolatát. Különböző fajok közösségéből áll, amelyeknek ugyanaz a helye (élőhelye), és amelyek abiotikus összetevőket használnak a túléléshez.

A víz, a levegő és a talaj (ásványok és kőzetek) meghatározzák az abiotikus alkotóelemeket ("élet nélkül"). Eközben a biotikus alkotóelemek minden élő lényből állnak, kifejezésük és megértésük alatt, baktériumoktól az elefántokig és a bálnákig, amelyek kölcsönhatásba lépnek a vízzel (hidroszféra), levegővel (légkör) vagy talajjal (litoszféra).

Az egész Föld ökoszisztéma-készlete alkotja a következő szintet; a bioszféra.

Bioszféra

A Föld légkörének, hidroszférájának, litoszféra és bioszféra ábrája. Forrás: Bojana Petrović, a Wikimedia Commonsból

A bioszféra a bolygón élő élőlények és élőhelyeik összes szintje.

Röviden visszatérve a molekuláris szintre, a molekulák önmagukban alkothatnak túlzott méretekű keverékeket. Például, az óceánok vannak kialakítva a víz molekula, H ₂ O. Másfelől, a légkör van kialakítva gáznemű molekulák és nemesgázok.

Minden életre alkalmas bolygónak megvan a saját bioszféra; bár a szénatom és kötései szükségszerűen alapját képezik, nem számít, mennyire fejlõdtek teremtményei.

Ha folytatni akarod az anyag méretének emelkedését, végre bejutunk a csillagászat magasságába (bolygók, csillagok, fehér törpék, ködök, fekete lyukak, galaxisok).

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Az ügy szervezeti szintje. Helyreállítva: uaeh.edu.mx
4. Tania. (2018. november 4.). Az anyag szervezeti szintje. Helyreállítva: scientificskeptic.com
5. Súgó. (2019). Milyen szintű az anyag szervezete? Helyreállítva: apuntesparaestudiar.com