QUALI SONO I LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE DELLA MATERIA? (CON ESEMPI) - SCIENZA - 2025

I livelli di organizzazione della materia sono quelle manifestazioni fisiche che compongono l'Universo nelle sue diverse scale di massa. Sebbene molti fenomeni possano essere spiegati dalla fisica, ci sono regioni su questa scala che sono più rilevanti per gli studi di chimica, biologia, mineralogia, ecologia, astronomia e altre scienze naturali.

Alla base della materia abbiamo particelle subatomiche, studiate dalla fisica delle particelle. Salendo i gradini della vostra organizzazione, entriamo nel campo della chimica, e poi arriviamo alla biologia; Dalla materia disintegrata ed energetica si finisce per osservare corpi mineralogici, organismi viventi e pianeti.

I livelli di organizzazione della materia sono integrati e coesi per definire corpi di proprietà uniche. Ad esempio, il livello cellulare è composto da subatomico, atomico, molecolare e cellulare, ma ha proprietà diverse da tutti loro. Allo stesso modo, i livelli superiori hanno proprietà diverse.

Quali sono i livelli di organizzazione della materia?

L'argomento è organizzato nei seguenti livelli:

Livello subatomico

Partiamo dal gradino più basso: con particelle più piccole dell'atomo stesso. Questo passaggio è oggetto di studio nella fisica delle particelle. In modo molto semplificato, abbiamo i quark (su e giù), i leptoni (elettroni, muoni e neutrini) e i nucleoni (neutroni e protoni).

La massa e la dimensione di queste particelle sono così trascurabili che la fisica convenzionale non si adatta al loro comportamento, motivo per cui è necessario studiarle con il prisma della meccanica quantistica.

Livello atomico

Sempre nel campo della fisica (atomica e nucleare), troviamo che alcune particelle primordiali si uniscono attraverso forti interazioni per dare origine all'atomo. Questa è l'unità che definisce gli elementi chimici e l'intera tavola periodica. Gli atomi sono essenzialmente costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Nell'immagine seguente puoi vedere una rappresentazione di un atomo, con i protoni e neutroni nel nucleo e gli elettroni all'esterno:

I protoni sono responsabili della carica positiva del nucleo, che insieme ai neutroni costituiscono quasi l'intera massa dell'atomo. Gli elettroni, d'altra parte, sono responsabili della carica negativa dell'atomo, diffusa attorno al nucleo in regioni elettronicamente dense chiamate orbitali.

Gli atomi differiscono l'uno dall'altro per il numero di protoni, neutroni ed elettroni che hanno. Tuttavia, i protoni definiscono il numero atomico (Z), che a sua volta è caratteristico per ogni elemento chimico. Pertanto, tutti gli elementi hanno quantità diverse di protoni e il loro ordine può essere visto in ordine crescente nella tavola periodica.

Livello molecolare

La molecola d'acqua è di gran lunga la più iconica e sorprendente di tutte. Fonte: DiamondCoder

A livello molecolare entriamo nel campo della chimica, fisicochimica e, un po 'più distante, della farmacia (sintesi di farmaci).

Gli atomi sono in grado di interagire tra loro tramite legami chimici. Quando questo legame è covalente, cioè con la condivisione più equa possibile di elettroni, si dice che gli atomi si siano uniti per dare origine alle molecole.

D'altra parte, gli atomi metallici possono interagire attraverso il legame metallico, senza definire molecole; ma sì cristalli.

Continuando con i cristalli, gli atomi possono perdere o guadagnare elettroni per diventare rispettivamente cationi o anioni. Questi due formano il duo noto come ioni. Inoltre, alcune molecole possono acquisire cariche elettriche, chiamate ioni molecolari o poliatomici.

Dagli ioni e dai loro cristalli, enormi quantità di essi, nascono i minerali che compongono e arricchiscono la crosta terrestre e il mantello.

Questa voluminosa molecola di dendrimero polifenilenico è un esempio di macromolecola. Fonte: M stone nella Wikipedia in lingua inglese

A seconda del numero di legami covalenti, alcune molecole sono più massicce di altre. Quando queste molecole hanno un'unità strutturale e ripetitiva (monomero), si dice che siano macromolecole. Tra questi, ad esempio, abbiamo proteine, enzimi, polisaccaridi, fosfolipidi, acidi nucleici, polimeri artificiali, asfalteni, ecc.

È necessario sottolineare che non tutte le macromolecole sono polimeri; ma tutti i polimeri sono macromolecole.

Questo ammasso icosaedrico (100) di molecole d'acqua è tenuto insieme dai loro legami idrogeno. Questo è un esempio di una supramolecola governata dalle interazioni di Van der Walls. Fonte: Danski14

Sempre a livello molecolare, molecole e macromolecole possono aggregarsi attraverso le interazioni di Van der Walls per formare conglomerati o complessi chiamati supramolecole. Tra i più noti abbiamo le micelle, le vescicole e la parete lipidica a doppio strato.

Le supramolecole possono avere dimensioni e masse molecolari minori o maggiori delle macromolecole; Tuttavia, le loro interazioni non covalenti sono le basi strutturali di una miriade di sistemi biologici, organici e inorganici.

Livello degli organelli cellulari

Rappresentazione dei mitocondri, uno dei più importanti organelli cellulari.

Le supramolecole differiscono per la loro natura chimica, motivo per cui coesistono tra loro in modo caratteristico per adattarsi all'ambiente che le circonda (acquoso nel caso delle cellule).

È quando compaiono diversi organelli (mitocondri, ribosomi, nucleo, apparato di Golgi, ecc.), Ciascuno destinato a svolgere una funzione specifica all'interno della colossale fabbrica vivente che conosciamo come cellula (eucariotica e procariota): l '"atomo" della vita.

Livello cellulare

Esempio di cellula eucariotica (cellula animale) e sue parti (Fonte: Alejandro Porto tramite Wikimedia Commons)

A livello cellulare, entrano in gioco la biologia e la biochimica (oltre ad altre scienze correlate). Nel corpo esiste una classificazione per cellule (eritrociti, leucociti, sperma, uova, osteociti, neuroni, ecc.). La cellula può essere definita come l'unità di base della vita e ci sono due tipi principali: eucarioti e procatioti.

Livello multicellulare

Insiemi distinti di cellule definiscono i tessuti, questi tessuti danno origine agli organi (cuore, pancreas, fegato, intestino, cervello), e infine gli organi integrano vari sistemi fisiologici (respiratorio, circolatorio, digestivo, nervoso, endocrino, ecc.). Questo è il livello multicellulare. Ad esempio, un insieme di migliaia di cellule compone il cuore:

In questa fase è difficile studiare i fenomeni da un punto di vista molecolare; sebbene la farmacia, la chimica supramolecolare incentrata sulla medicina e la biologia molecolare mantengano questa prospettiva e accettino tali sfide.

Organismi

A seconda del tipo di cellula, del DNA e dei fattori genetici, le cellule finiscono per costruire organismi (vegetali o animali), di cui abbiamo già accennato l'essere umano. Questo è il passo della vita, la cui complessità e vastità è inimmaginabile anche oggi. Ad esempio, una tigre è considerata un panda è considerato un organismo.

Livello di popolazione

I grappoli di queste farfalle monarca dimostrano come gli organismi si associano nelle popolazioni. Fonte: Pixnio.

Gli organismi rispondono alle condizioni ambientali e si adattano creando popolazioni per sopravvivere. Ogni popolazione è studiata da uno dei tanti rami delle scienze naturali, nonché dalle comunità che ne derivano. Abbiamo insetti, mammiferi, uccelli, pesci, alghe, anfibi, aracnidi, polopodi e molti altri. Ad esempio, una serie di farfalle costituisce una popolazione.

Ecosistema

Ecosistema. Fonte: di LA turrita, da Wikimedia Commons

L'ecosistema include le relazioni tra fattori biotici (che hanno vita) e fattori abiotici (non vita). Consiste in una comunità di specie diverse che condividono lo stesso luogo in cui vivere (habitat) e che utilizzano componenti abiotiche per sopravvivere.

Acqua, aria e suolo (minerali e rocce) definiscono le componenti abiotiche ("senza vita"). Nel frattempo, le componenti biotiche sono costituite da tutti gli esseri viventi in tutta la loro espressione e comprensione, dai batteri agli elefanti e alle balene, che interagiscono con l'acqua (idrosfera), l'aria (atmosfera) o il suolo (litosfera).

L'insieme degli ecosistemi dell'intera Terra costituisce il livello successivo; la biosfera.

Biosfera

Diagramma dell'atmosfera terrestre, idrosfera, litosfera e biosfera. Fonte: Bojana Petrović, da Wikimedia Commons

La biosfera è il livello composto da tutti gli esseri viventi che vivono sul pianeta e dai loro habitat.

Tornando brevemente al livello molecolare, le molecole da sole possono comporre miscele di dimensioni esorbitanti. Ad esempio, gli oceani sono formati dalla molecola d'acqua, H ₂ O. A sua volta, l'atmosfera è formata da molecole gassose e gas nobili.

Tutti i pianeti adatti alla vita hanno la loro biosfera; sebbene l'atomo di carbonio ei suoi legami siano necessariamente il suo fondamento, non importa quanto evolute siano le sue creature.

Se vuoi continuare a salire la scala della materia, entreremo finalmente nelle vette dell'astronomia (pianeti, stelle, nane bianche, nebulose, buchi neri, galassie).

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
3. Susana G. Morales Vargas. (2014). Livelli di organizzazione della materia. Recupero da: uaeh.edu.mx
4. Tania. (4 novembre 2018). Livello di organizzazione della materia. Estratto da: scientificskeptic.com
5. Suggeritore. (2019). Quali sono i livelli di organizzazione della materia? Estratto da: apuntesparaestudiar.com