Eigenschaften und Ebenen lebender Organismen

Eigenschaften lebender Organismen

Lebende Organismen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Komplexität: Ihre Moleküle interagieren regelmäßig mit vielen verschiedenen externen und internen Abläufen.
• Zellulärer Aufbau: Sie können aus einer oder mehreren Zellen bestehen.
• Stoffwechsel: Sie nehmen Fremdstoffe und Energie auf und verwenden diese, um ihre Struktur zu erhalten, zu wachsen, sich zu erneuern und weitere lebenswichtige Funktionen auszuführen.
• Reizbarkeit: Sie nehmen äußere Reize wahr und reagieren angemessen auf diese.
• Fortpflanzung: Sie besitzen die Fähigkeit, neue Individuen hervorzubringen, die ihnen ähnlich oder verschieden sind.

Ebenen der Organisation des Lebens

Subatomare Ebene

Neutrale Protonen und Elektronen.

Atomare Ebene

Atome.

Molekulare Ebene

Moleküle, es gibt zwei Arten:

• Organisch: Bestehen aus den Atomen C, H, O, N, S, P.
• Anorganisch: Bestehen nicht aus den Atomen C und H, sondern enthalten O, N, S, P.

Submolekulare Ebene

• Makromoleküle: Verbindung vieler organischer Moleküle. Ein einfaches Molekül wird als Monomer bezeichnet, ein Makromolekül als Polymer.
• Supramolekulare Komplexe: Verbindung verschiedener Makromoleküle.
• Zellorganellen: Verbindung supramolekularer Komplexe.

Zelluläre Ebene

Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens. Sie besteht aus einem Zytoplasma und genetischem Material, das Informationen über die Struktur und Funktionsweise enthält.

• Prokaryoten: Besitzen keinen differenzierten Zellkern. Das genetische Material ist im Zytoplasma verteilt.
• Eukaryoten: Besitzen einen differenzierten Zellkern. Das genetische Material ist von einer Kernmembran umgeben.

Vielzellige Ebene

Umfasst mehr als eine Zelle.

• Thallus: Alle Zellen sind einander gleich und können alle drei Funktionen ausführen. Beispiele: Algen, Pilze, Moose, Farne.
• Gewebe: Zellen sind sehr ähnlich, üben die gleiche Tätigkeit aus und haben einen gemeinsamen embryonalen Ursprung. Beispiel: Muskelgewebe.
• Organe: Strukturelle und funktionelle Einheiten des Lebens, die bestimmte Aufgaben erfüllen. Sie können aus mehreren unterschiedlichen Geweben bestehen. Beispiel: Herz.
• Organsysteme: Gruppen von ähnlichen Organen, die aus dem gleichen Gewebe gebildet werden, aber völlig unabhängige Aufgaben erfüllen können. Beispiel: Muskelsystem.
• Organismus: Besteht aus verschiedenen Organsystemen, die koordinierte Aufgaben erfüllen. Beispiel: Verdauungssystem.

Chemische Bindungen

Ionische Bindung

Wenn ein Atom weniger als 4 Elektronen hat, gibt es diese ab und wird positiv geladen (elektropositiv oder Metall). Wenn es mehr als 4 Elektronen hat, nimmt es Elektronen auf und wird negativ geladen (elektronegativ oder Nichtmetall).

Kovalente Bindung

Tritt zwischen Atomen mit hoher und ähnlicher Elektronegativität auf. Es ist eine sehr starke Bindung. Wenn die Atome eine ähnliche Elektronegativität haben, entstehen unpolare Moleküle. Wenn einige Atome Elektronen stärker anziehen, entstehen polare Moleküle mit einem positiven und einem negativen Pol (Dipol-Moleküle).

Wasserstoffbrückenbindung

Tritt zwischen Dipolen von Hydrid-Molekülen auf. Die geringe Größe des Wasserstoffatoms ermöglicht eine Annäherung an andere Atome benachbarter Moleküle.

Van-der-Waals-Kräfte

Treten zwischen unpolaren Molekülen auf, weil die Elektronenverteilung zufällig asymmetrisch wird und temporäre Dipole entstehen.

Bioelemente

Primäre Bioelemente

Sind für die Bildung von organischen Biomolekülen (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Nukleinsäuren) unerlässlich: O, C, H, N, P, S.

Sekundäre Bioelemente

Können unentbehrlich (Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I) oder variabel (Br, Zn, Ti) sein.

Wasser (H₂O)

Es gibt drei Arten von Wasser im Körper:

• Zirkulierendes Wasser (Blutplasma)
• Interstitielles Wasser (zwischen den Zellen)
• Intrazelluläres Wasser (innerhalb der Zellen)

Beim Menschen entfallen 8 % des Körpergewichts auf zirkulierendes Wasser, 15 % auf interstitielles Wasser und 40 % auf intrazelluläres Wasser. Wassermoleküle sind Dipole.

Eigenschaften von Wasser

• Hohe Kohäsionskraft: Wasser ist eine Flüssigkeit, was für das Leben von wesentlicher Bedeutung ist.
• Hohe Oberflächenspannung: Die Oberfläche von Wasser bietet einen starken Widerstand gegen das Zerreißen.
• Hohe spezifische Wärme: Um die Temperatur von Wasser zu erhöhen, ist viel Wärme erforderlich.
• Thermische Stabilisierung: Wasser wirkt plötzlichen Veränderungen der Körpertemperatur entgegen.