JAKÉ JSOU ÚROVNĚ ORGANIZACE HMOTY? (S PŘÍKLADY) - VĚDA - 2025

Tyto úrovně organizace hmoty jsou ty fyzické projevy, které tvoří vesmír ve svých různých masových měřítek. Ačkoli mnoho jevů lze vysvětlit z fyziky, existují oblasti v tomto měřítku, které jsou relevantnější pro studium chemie, biologie, mineralogie, ekologie, astronomie a dalších přírodních věd.

Na základech hmoty máme subatomické částice, studované fyzikou částic. Vyšplháme se na kroky vaší organizace, vstoupíme do chemie a pak se dostaneme k biologii; Z rozpadlé a energetické hmoty končí pozorování mineralogických těl, živých organismů a planet.

Úrovně organizace hmoty jsou integrované a soudržné pro definování těl jedinečných vlastností. Například buněčná úroveň je tvořena subatomárními, atomovými, molekulárními a buněčnými, ale má odlišné vlastnosti od všech z nich. Rovněž horní úrovně mají různé vlastnosti.

Jaké jsou úrovně organizace hmoty?

Předmět je organizován na následujících úrovních:

Subatomická úroveň

Začínáme s nejnižší příčkou: částicemi menšími než atom samotný. Tento krok je předmětem studia ve fyzice částic. Velmi zjednodušeným způsobem existují kvarky (nahoru a dolů), leptony (elektrony, miony a neutrina) a nukleony (neutrony a protony).

Hmotnost a velikost těchto částic je tak zanedbatelná, že konvenční fyzika se nepřizpůsobuje jejich chování, a proto je nutné je studovat s hranolem kvantové mechaniky.

Atomová úroveň

Stále v oblasti fyziky (atomové a jaderné) zjišťujeme, že některé pravěké částice se spojují silnými interakcemi, aby vznikly atomy. Toto je jednotka, která definuje chemické prvky a celou periodickou tabulku. Atomy jsou v podstatě tvořeny protony, neutrony a elektrony. Na následujícím obrázku je znázorněna reprezentace atomu s protony a neutrony v jádru a elektrony venku:

Protony jsou zodpovědné za kladný náboj jádra, které spolu s neutrony tvoří téměř celou hmotnost atomu. Na druhé straně elektrony jsou zodpovědné za záporný náboj atomu, rozptýlený kolem jádra v elektronicky hustých oblastech zvaných orbitaly.

Atomy se od sebe liší počtem protonů, neutronů a elektronů, které mají. Protony však definují atomové číslo (Z), které je zase charakteristické pro každý chemický prvek. Všechny prvky tedy mají různá množství protonů a jejich uspořádání lze vidět v rostoucím pořadí v periodické tabulce.

Molekulární úroveň

Molekula vody je zdaleka nejznámější a nejpřekvapivější ze všech. Zdroj: DiamondCoder

Na molekulární úrovni vstupujeme do oblasti chemie, fyzikální chemie a trochu vzdálenější, lékárny (syntéza léčiv).

Atomy jsou schopné vzájemné interakce prostřednictvím chemické vazby. Když je tato vazba kovalentní, tj. S co nejrovnoměrnějším sdílením elektronů, atomy jsou spojeny za vzniku molekul.

Na druhé straně kovové atomy mohou interagovat přes kovovou vazbu, aniž by definovaly molekuly; ale ano krystaly.

Při pokračování s krystaly mohou atomy ztratit nebo získat elektrony, aby se staly kationty nebo anionty. Tyto dva tvoří duo známé jako ionty. Také některé molekuly mohou nabít elektrické náboje, které se nazývají molekulární nebo polyatomické ionty.

Z iontů a jejich krystalů, obrovského množství z nich, se rodí minerály, které skládají a obohacují zemskou kůru a plášť.

Tato objemná polyfenylenová dendrimerová molekula je příkladem makromolekuly. Zdroj: M stone na anglickém jazyce Wikipedia

V závislosti na počtu kovalentních vazeb jsou některé molekuly masivnější než jiné. Když tyto molekuly mají strukturální a opakující se jednotku (monomer), říká se, že jde o makromolekuly. Mezi nimi například máme proteiny, enzymy, polysacharidy, fosfolipidy, nukleové kyseliny, umělé polymery, asfalteny atd.

Je třeba zdůraznit, že ne všechny makromolekuly jsou polymery; ale všechny polymery jsou makromolekuly.

Tento ikosedrický klastr (100) molekul vody je držen pohromadě jejich vodíkovými vazbami. Toto je příklad supramolekuly řízené Van der Wallsovými interakcemi. Zdroj: Danski14

Stále na molekulární úrovni mohou molekuly a makromolekuly agregovat prostřednictvím Van der Wallsových interakcí za vzniku konglomerátů nebo komplexů zvaných supramolekuly. Mezi nejznámější máme micely, vesikuly a dvojvrstvou lipidovou stěnu.

Supramolekuly mohou mít velikosti a molekulové hmotnosti menší nebo větší než makromolekuly; Jejich nekovalentní interakce jsou však strukturální základy nesčetných biologických, organických a anorganických systémů.

Úroveň buněčných organel

Reprezentace mitochondrie, jedné z nejdůležitějších buněčných organel.

Supramolekuly se liší svou chemickou povahou, a proto se navzájem charakteristicky soudržně přizpůsobují prostředí, které je obklopuje (v případě buněk vodné).

To je, když se objevují různé organely (mitochondrie, ribozomy, jádro, Golgiho aparát atd.), Každý z nich je určen k plnění specifické funkce v kolosální živé továrně, kterou známe jako buňka (eukaryotická a prokaryotická): „atom“ života.

Úroveň buněk

Příklad eukaryotické buňky (živočišné buňky) a jejích částí (Zdroj: Alejandro Porto přes Wikimedia Commons)

Na buněčné úrovni přichází do hry biologie a biochemie (kromě dalších souvisejících věd). V těle je klasifikace buněk (erytrocyty, leukocyty, spermie, vejce, osteocyty, neurony atd.). Buňku lze definovat jako základní jednotku života a existují dva hlavní typy: eukaryoty a prokatioty.

Vícebuněčná úroveň

Rozlišující sady buněk definují tkáně, tyto tkáně pocházejí z orgánů (srdce, pankreas, játra, střeva, mozek) a konečně orgány integrují různé fyziologické systémy (dýchací, oběhové, zažívací, nervové, endokrinní atd.). Toto je vícebuněčná úroveň. Srdcem je například sada tisíců buněk:

V této fázi je obtížné studovat jevy z molekulárního hlediska; i když farmacie, supramolekulární chemie zaměřená na medicínu a molekulární biologii, udržují tuto perspektivu a přijímají takové výzvy.

Organismy

V závislosti na typu buňky, DNA a genetických faktorech buňky nakonec vytvářejí organizmy (rostlinné nebo zvířecí), o nichž jsme již zmínili lidskou bytost. To je krok života, jehož složitost a rozlehlost je dnes ještě nepředstavitelná. Například, tygr je považován za pandu je považován za organismus.

Úroveň populace

Shluky těchto motýlů monarchy ukazují, jak se organismy sdružují v populacích. Zdroj: Pixnio.

Organismy reagují na podmínky prostředí a přizpůsobují se vytvářením populací, aby přežily. Každá populace je studována jedním z mnoha oborů přírodních věd, jakož i komunitami, které z nich pocházejí. Máme hmyz, savce, ptáky, ryby, řasy, obojživelníky, pavoukovce, chobotnice a mnoho dalších. Například soubor motýlů tvoří populaci.

Ekosystém

Ekosystém. Zdroj: LA turrita, z Wikimedia Commons

Ekosystém zahrnuje vztahy mezi biotickými faktory (které mají život) a abiotickými faktory (neživotními). Skládá se ze společenství různých druhů, které sdílejí stejné místo k životu (stanoviště) a které k přežití používají abiotické složky.

Voda, vzduch a půda (minerály a horniny) definují abiotické složky („bez života“). Mezitím jsou biotické složky tvořeny všemi živými bytostmi ve všech jejich vyjádřeních a porozumění, od bakterií po slony a velryby, které interagují s vodou (hydrosféra), vzduchem (atmosférou) nebo půdou (litosférou).

Soubor ekosystémů celé Země tvoří další úroveň; biosféra.

Biosféra

Schéma zemské atmosféry, hydrosféry, litosféry a biosféry. Zdroj: Bojana Petrović, z Wikimedia Commons

Biosféra je úroveň složená ze všech živých bytostí, které žijí na planetě a jejich stanovišť.

Vraťme se krátce k molekulární úrovni, samotné molekuly mohou tvořit směsi nadměrných rozměrů. Například, oceány jsou tvořeny molekuly vody, H ₂ O. Na druhé straně, že atmosféra je tvořena plynné molekuly a vzácných plynů.

Všechny planety vhodné pro život mají svou vlastní biosféru; Ačkoli atom uhlíku a jeho vazby jsou nezbytně jeho základem, bez ohledu na to, jak se vyvíjejí jeho tvorové.

Pokud chcete pokračovat ve stoupání měřítka hmoty, konečně bychom vstoupili do výšek astronomie (planety, hvězdy, bílé trpaslíky, mlhoviny, černé díry, galaxie).

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Úrovně organizace věcí. Obnoveno z: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4. listopadu 2018). Úroveň organizace záležitosti. Obnoveno z: Scientificskeptic.com
5. Nápověda. (2019). Jaké jsou úrovně organizace hmoty? Obnoveno z: apuntesparaestudiar.com