O níveis de organização da matéria São aquelas manifestações físicas que constituem o Universo em suas diferentes escalas de massa. Embora muitos fenômenos possam ser explicados pela física, existem regiões dessa escala que correspondem mais aos estudos da química, biologia, mineralogia, ecologia, astronomia e outras ciências naturais..
Na base da matéria, temos as partículas subatômicas, estudadas pela física das partículas. Subindo os degraus da sua organização, entramos no campo da química, e depois chegamos à biologia; da matéria desintegrada e energética, acaba-se observando corpos mineralógicos, organismos vivos e planetas.
Os níveis de organização da matéria são integrados e coesos para definir corpos de propriedades únicas. Por exemplo, o nível celular é composto dos níveis subatômico, atômico, molecular e celular, mas possui propriedades que são diferentes de todos eles. Da mesma forma, os níveis superiores têm propriedades diferentes.
O assunto está organizado nos seguintes níveis:
Começamos com o degrau mais baixo: com as partículas menores que o próprio átomo. Esta etapa é objeto de estudo em física de partículas. De forma muito simplificada, temos os quarks (up e down), os leptons (elétrons, múons e neutrinos) e os nucleons (nêutrons e prótons).
A massa e o tamanho dessas partículas são tão desprezíveis que a física convencional não se ajusta ao seu comportamento, por isso é necessário estudá-las com o prisma da mecânica quântica..
Ainda no campo da física (atômica e nuclear), constatamos que algumas partículas primordiais se unem por meio de fortes interações para dar origem ao átomo. Esta é a unidade que define os elementos químicos e toda a tabela periódica. Os átomos são essencialmente constituídos por prótons, nêutrons e elétrons. Na imagem a seguir você pode ver uma representação de um átomo, com os prótons e nêutrons no núcleo e os elétrons fora:
Os prótons são responsáveis pela carga positiva do núcleo, que junto com os nêutrons constituem quase toda a massa do átomo. Os elétrons, por outro lado, são responsáveis pela carga negativa do átomo, difundida ao redor do núcleo em regiões eletronicamente densas chamadas orbitais..
Os átomos diferem uns dos outros pelo número de prótons, nêutrons e elétrons que possuem. No entanto, os prótons definem o número atômico (Z), que por sua vez é característico de cada elemento químico. Assim, todos os elementos possuem diferentes quantidades de prótons e sua ordem pode ser vista em ordem crescente na tabela periódica..
No nível molecular entramos no campo da química, da físico-química e, um pouco mais distante, da farmácia (síntese de fármacos).
Os átomos são capazes de interagir uns com os outros por meio de ligações químicas. Quando essa ligação é covalente, ou seja, com o compartilhamento mais equitativo de elétrons possível, diz-se que os átomos se uniram para dar origem às moléculas.
Por outro lado, os átomos metálicos podem interagir por meio da ligação metálica, sem definir moléculas; mas sim cristais.
Continuando com os cristais, os átomos podem perder ou ganhar elétrons para se tornarem cátions ou ânions, respectivamente. Esses dois formam a dupla conhecida como íons. Da mesma forma, algumas moléculas podem adquirir cargas elétricas, sendo chamadas de íons moleculares ou poliatômicos..
Dos íons e seus cristais, grandes quantidades deles nascem os minerais, que compõem e enriquecem a crosta e o manto terrestre.
Dependendo do número de ligações covalentes, algumas moléculas são mais massivas do que outras. Quando essas moléculas têm uma unidade estrutural repetitiva (monômero), são chamadas de macromoléculas. Entre eles, por exemplo, temos proteínas, enzimas, polissacarídeos, fosfolipídios, ácidos nucléicos, polímeros artificiais, asfaltenos, etc..
É necessário enfatizar que nem todas as macromoléculas são polímeros; mas todos os polímeros são macromoléculas.
Ainda no nível molecular, moléculas e macromoléculas podem se agregar por meio de interações de Van der Walls para formar conglomerados ou complexos chamados supramoléculas. Entre as mais conhecidas estão as micelas, vesículas e a parede lipídica de dupla camada.
As supramoléculas podem ter tamanhos e massas moleculares menores ou maiores que as macromoléculas; No entanto, suas interações não covalentes são as bases estruturais de uma miríade de sistemas biológicos, orgânicos e inorgânicos..
As supramoléculas diferem em sua natureza química, por isso coexistem entre si de maneira característica para se adaptarem ao ambiente que as circunda (aquoso no caso das células)..
Entonces es cuando aparecen diferentes orgánulos (mitocondrias, ribosomas, núcleo, aparato de Golgi, etc.), cada uno destinado para cumplir una función específica dentro de la colosal fábrica viviente que conocemos como la célula (eucariota y procariota): el “átomo” da vida.
No nível celular, a biologia e a bioquímica (além de outras ciências relacionadas) entram em jogo. No corpo existe uma classificação de células (eritrócitos, leucócitos, esperma, óvulos, osteócitos, neurônios, etc.). A célula pode ser definida como a unidade básica da vida e existem dois tipos principais: eucariotos e procatiotes.
Conjuntos distintos de células definem os tecidos, esses tecidos originam órgãos (coração, pâncreas, fígado, intestinos, cérebro) e, finalmente, os órgãos integram vários sistemas fisiológicos (respiratório, circulatório, digestivo, nervoso, endócrino, etc.). Este é o nível multicelular. Por exemplo, um conjunto de milhares de células constituem o coração:
Já neste estágio é difícil estudar os fenômenos de um ponto de vista molecular; embora farmácia, química supramolecular com foco em medicina e biologia molecular mantenham essa perspectiva e aceitem tais desafios.
Dependendo do tipo de célula, DNA e fatores genéticos, as células acabam construindo organismos (vegetais ou animais), dos quais já mencionamos o ser humano. Este é o trampolim da vida, cuja complexidade e vastidão são inimagináveis até hoje. Por exemplo, um tigre é considerado um panda é considerado um organismo.
Os organismos respondem às condições ambientais e se adaptam criando populações para sobreviver. Cada população é estudada por um dos muitos ramos das ciências naturais, bem como pelas comunidades que delas derivam. Temos insetos, mamíferos, pássaros, peixes, algas, anfíbios, aracnídeos, polvos e muitos mais. Por exemplo, um conjunto de borboletas constitui uma população.
O ecossistema inclui as relações entre fatores bióticos (que têm vida) e fatores abióticos (não vida). É constituída por uma comunidade de diferentes espécies que compartilham o mesmo lugar para viver (habitat) e que usam componentes abióticos para sobreviver..
Água, ar e solo (minerais e rochas), definem os componentes abióticos ("sem vida"). Enquanto isso, os componentes bióticos são constituídos por todos os seres vivos em toda a sua expressão e compreensão, desde bactérias a elefantes e baleias, que interagem com a água (hidrosfera), ar (atmosfera) ou solo (litosfera)..
O conjunto de ecossistemas de toda a Terra constitui o próximo nível; a biosfera.
A biosfera é o nível composto por todos os seres vivos que vivem no planeta e seus habitats.
Voltando brevemente ao nível molecular, as moléculas sozinhas podem compor misturas de dimensões exorbitantes. Por exemplo, os oceanos são formados pela molécula de água, HdoisO. Por sua vez, a atmosfera é formada por moléculas gasosas e gases nobres.
Todos os planetas dignos de vida têm sua própria biosfera; embora o átomo de carbono e suas ligações sejam necessariamente seus alicerces, não importa o quão evoluídas sejam suas criaturas.
Se quisermos continuar subindo na escala da matéria, entraremos finalmente nas alturas da astronomia (planetas, estrelas, anãs brancas, nebulosas, buracos negros, galáxias).
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