Ebenen der Organisation und Biomoleküle des Lebens

Ebenen der biologischen Organisation

Die Ebenen der Organisation umfassen: Quarks, Atome, Makromoleküle, subzelluläre Strukturen, Gewebe, Organe, Apparate und Systeme, Individuen, Populationen, Gemeinschaften, Ökosysteme und die Biosphäre.

Merkmale von Lebewesen

• Chemische Zusammensetzung: Lebewesen bestehen aus zwei oder mehr Bioelementen.
• Struktur: Wir bestehen aus einer oder mehreren Zellen; die Zelle ist die Einheit für Struktur, Funktion, Genetik und evolutionäre Herkunft.
• Stoffwechsel: Die Summe aller Vitalfunktionen basierend auf chemischen Reaktionen, Wachstum, Anpassung, Reizbarkeit, Fortpflanzung und Homöostase.

Bioelemente und anorganische Moleküle

Lebewesen besitzen 27 Bioelemente mit drei Grundfunktionen: Schaffung von Form oder Struktur, Steigerung chemischer Reaktionen und Transport von Chemikalien durch Membranen mittels anorganischer Moleküle.

Anorganische Verbindungen

• Wasser und Mineralsalze: Diese sind durch ionische oder elektrovalente Bindungen verbunden und dissoziieren im Wasser zu Ionen (Elektrolyten).
• Gase: In Wasser löslich, beteiligt an Photosynthese und Atmung.
• Feste Mineralien: Bilden harte Strukturen wie Knochen.
• Mineralien in Lösung: Metallische oder nichtmetallische Ionen, die das Zellgleichgewicht halten.

Organische Biomoleküle

Organische Verbindungen basieren auf dem grundlegenden Element Kohlenstoff.

1. Kohlenhydrate

Sie setzen innerhalb der Zellen Energie durch Oxidation frei. Sie werden wie folgt klassifiziert:

• Monosaccharide: Einfachzucker mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen.
• Oligosaccharide: Verbindung einiger Monosaccharide.
• Polysaccharide: Verbindung vieler Monosaccharide (meist als Glucose-Ketten).

Funktionen: Energiestoffwechsel in Lebewesen und wichtigster Brennstoff bei der Zellatmung.

2. Lipide und Fette

Sie bestehen aus einem Glycerin-Molekül und drei Fettsäuren. Sie enthalten die funktionelle Carboxylgruppe.

• Klassifizierung: Neutrale Fette, Fettsäuren, Steroide, fettlösliche Vitamine und Phospholipide.
• Häufigste Lipide: Triglyceride, Phosphoglyceride, Sphingolipide, Steroide und Terpene.
• Funktionen: Strukturkomponenten, Reserve, funktionale Bestandteile von Hormonen und Energiereserve.

3. Proteine

Resultieren aus der Kombination von 20 Aminosäuren, die den Stoffwechsel regulieren. Sie sind als einfache oder konjugierte Proteine aufgebaut, wobei ihre Struktur in vier Ebenen gegliedert ist. Aminosäuren besitzen zwei funktionelle Gruppen: eine Amino- und eine Carboxylgruppe.

Funktionen der Proteine

• Katalytisch: Enzyme transformieren Substrate.
• Regulatorisch: Hormone, die auf spezifischen Ebenen wirken.
• Strukturwandel und Halt: Kollagen.
• Defensiv: Antikörper.
• Schutz und Schmierung: Mukoproteine.
• Transport: Hämoglobin.
• Signaltransduktion.