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1.2: Ebenen der Organisation
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Levels of Organization
 
PROTOKOLLE

1.2: Levels of Organization

1.2: Ebenen der Organisation

Overview

Biological organization is the classification of biological structures, ranging from atoms at the bottom of the hierarchy to the Earth’s biosphere. Each level of the hierarchy represents an increase in complexity that builds upon the previous level.

Molecules Are Composed of Atoms and Biomolecules Are Assembled from Molecules

The most basic levels include atoms, molecules, and biomolecules. Atoms, the smallest unit of ordinary matter, are composed of a nucleus and electrons. Molecules comprise two or more atoms held together by chemical bonds, most commonly covalent, ionic, or metallic bonds.

Biomolecules are molecules found in living organisms, including proteins, nucleic acids, lipids, and carbohydrates. Biomolecules are often polymers—large molecules that are created from smaller, repeating units. For instance, proteins are composed of amino acids, and nucleic acids are composed of nucleotides.

Biomolecules can be endogenous or exogenous. Endogenous means that the biomolecule is produced inside a living organism. Biomolecules can also be consumed; for example, a cow gets carbohydrates from digesting grass (exogenous), but the grass must produce the carbohydrates through photosynthesis (endogenous).

Organelles Are Cellular Compartments Built from Biomolecules

The next hierarchical level comprises subcellular structures called organelles. Organelles are made up of biomolecules and compartmentalize eukaryotic cells. Organelle means “little organ” as they have specialized functions within a cell. For example, the lysosome allows degradation of molecules without detrimental effects to other structures within the cell, and chloroplasts enable plants to perform photosynthesis.

Organisms Can Have One, Multiple or Several Trillions of Cells

The next level of biological organization is cells. Organisms can be unicellular (i.e., consist of a single cell) or multicellular. Scientists estimated that the human body consists of 37 trillion cells.

Tissues, Organs and Organ Systems Are Formed by Specialized Cells

In complex organisms such as plants and animals, cells form tissues, organs, and organ systems. Tissues are groups of cells that carry out a similar function. For example, connective tissue, one of the four types of animal tissue, is found between organs.

Organs are groups of tissues that carry out a specific function or set of functions and may be comprised of either similar or different types of tissue. The heart, for example, is found in most animals and pumps blood throughout the body to provide other organs with oxygen and nutrients and remove waste products.

Finally, groups of organs make up organ systems that work together to carry out vital processes. For example, the animal cardiovascular system is comprised of the heart, vessels, and blood. In plants, a diverse set of tissues create the root and shoot system that provide different functions.

Individual Organisms Create Populations and Communities

Several organisms of the same species that exist at the same place and time, form populations. Communities are composed of individuals of different species at the same location and time. Communities can include two or dozens of species.

Ecosystems comprise not just the living (biotic) community, but also the non-living (abiotic) environmental factors that influence the community. For example, an oasis is an ecosystem that may contain populations of date palms, fig trees and small lizards found at the same location and time. This community lives and interacts with an environment of fertile soil and fresh water in an otherwise arid environment.

The biosphere comprises all areas (air, soil, and water) of planet Earth that harbors living organisms. As such, the biosphere is composed of many ecosystems.

Überblick

Biologische Organisation bedeutet die Klassifizierung der biologischen Strukturen. Sie reicht von Atomen am unteren Ende der Hierarchie bis hin zur Ebene des ganzen Planeten Erde. Diese letzte Ebene nennt man Biosphäre. Jede Ebene wird dabei zunehmend komplexer und baut auf der vorhergehenden Ebene auf.

Moleküle sind aus Atomen zusammengesetzt während, Moleküle wiederum die Bestandteile von Biomolekülen sind

Auf den grundlegendsten Ebenen findet man die Atome, Moleküle und Biomoleküle. Atome sind die kleinste Einheit gewöhnlicher Materie und bestehen aus einem Kern und Elektronen. Moleküle umfassen zwei oder mehrere Atome, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden. Das sind meist kovalente, ionische oder metallische Bindungen.

Biomoleküle sind Moleküle, die man in lebenden Organismen findet. Hierzu gehören Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und Kohlenhydrate. Biomoleküle sind oft Polymere. Polymere sind große Moleküle, die aus kleineren, sich wiederholenden Einheiten gebildet werden. So bestehen beispielsweise Proteine aus Aminosäuren, während Nukleotide due Grundlage für Nukleinsäuren bilden.

Biomoleküle können endogen oder exogen sein. Endogen bedeutet, dass das Biomolekül innerhalb eines lebenden Organismus produziert wird. Biomoleküle können jedoch auch konsumiert werden. Wenn eine Kuh beispielsweise Kohlenhydrate aus der Verdauung von Gras (exogen) zu sich nimmt, muss das Gras diese Kohlenhydrate jedoch vorher erst durch Fotosynthese produzieren (endogen).

Organellen sind Zellkompartimente, die von Biomolekülen aus anderen Biomolekülen gebildet werden

Die nächste hierarchische Ebene umfasst so genannte subzelluläre Strukturen, die Organellen. Organellen sind aus Biomolekülen aufgebaut und unterteilen eukaryotische Zellen in verschiedene Kompartimente. Organelle bedeutet “kleines Organ”. Organellen haben innerhalb einer Zelle spezialisierte Funktionen. Zum Beispiel ermöglicht das Lysosom den Abbau von Molekülen ohne, dass dabei andere Strukturen der Zelle beschädigt werden. Chloroplasten ermöglichen Pflanzen zum Beispiel die Durchführung der Fotosynthese.

Organismen können eine, mehrere oder Billionen von Zellen besitzen

Die nächste Ebene der biologischen Organisation bilden die Zellen. Organismen können einzellig (also aus einer einzigen Zelle bestehen) oder mehrzellig sein. Wissenschaftler schätzen, dass der menschliche Körper aus ca. 37 Billionen Zellen besteht.

Gewebe, Organe und Organsysteme werden von spezialisierten Zellen gebildet

In komplexen Organismen wie in Pflanzen und Tieren bilden Zellen Gewebe, Organe und ganze Organsysteme. Als Gewebe bezeichnet man bestimmte Gruppen von Zellen, die ähnliche oder gleiche Funktionen ausüben. So befindet sich z.B. Bindegewebe, eine der vier Arten von tierischem Gewebe, zwischen den Organen.

Organe sind ganze Gruppen von Geweben. Sie erfüllen dann bestimmte Funktionen und bestehen aus ähnlichen oder unterschiedlichen zusammengruppierten Gewebetypen. Die meisten Tiere besitzen beispielsweise ein Herz. Dieses pumpt Blut durch den Körper, um andere Organe mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen und Abfallprodukte zu entsorgen.

Eine Ebene weiter bilden Gruppen von Organen ganze Organsysteme, die zusammenarbeiten, um die wichtigen Prozesse und Funktionen des Lebens ausführen zu können. Das Herz-Kreislauf-System eines Tieres besteht zum Beispiel aus Herz, Gefäßen und Blut. Bei Pflanzen bilden eine Vielzahl von Geweben das Wurzel- und Sprossensystem, welches ebenfalls diverse lebenswichtige Funktionen erfüllt.

Individuelle Organismen bilden Populationen und Gemeinschaften

Mehrere Organismen der gleichen Spezies, die am gleichen Ort und zur gleichen Zeit existieren, bilden Populationen. Gemeinschaften setzen sich aus Individuen verschiedener Spezies am gleichen Ort und zur gleichen Zeit zusammen. Gemeinschaften können zwei oder Dutzende von Spezies umfassen.

Ganze Ökosysteme umfassen nicht nur lebende (biotische) Gemeinschaften, sondern auch die nicht-lebenden (abiotischen) Umweltfaktoren. Auch diese haben einen Einfluss auf die lebenden Gemeinschaften. Eine Oase ist zum Beispiel ein Ökosystem, in welchem Populationen von Dattelpalmen und Feigenbäumen vegetieren und kleine Eidechsen leben. Diese Gemeinschaft lebt und interagiert mit einer Umgebung von fruchtbarer Erde und frischem Wasser in einer ansonsten trockenen Umwelt.

Die Biosphäre umfasst alle Ebenen und Bereiche (Luft, Erde und Wasser). Sie stellt die Herberge für alle lebenden Organismen auf der Erde dar. Die Biosphäre setzt sich somit aus vielen verschiedenen Ökosystemen zusammen.


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