Niveles de organización biológica se refiere a la jerarquía de estructuras y sistemas biológicos complejos que se descomponen en sus partes más simples o fundamentales. Al comprender cómo funciona cada parte e interactúa con las demás, los científicos intentan explicar cómo funcionan estos sistemas complejos en su conjunto. En biología, esta jerarquía va desde el material más simple, el átomo, hasta las estructuras más complejas, la biosfera. Cada nivel en la jerarquía está construido por el anterior más bajo, y los niveles más complejos muestran algunas características nuevas que los niveles bajos no tienen. Hay 13 niveles de organización en biología. En secuencia, se representan como átomos, moléculas, biomacromoléculas, orgánulos, células, tejidos, órganos, sistemas de órganos, organismos, población, comunidad, ecosistema y biosfera.
A veces, estos 13 niveles se clasifican más cuidadosamente. Nivel acelular o Pre-celular: átomo, molécula pequeña, macromoléculas biológicas. Nivel subcelular: Orgánulos. Nivel supercelular o Multicelular: tejido, órgano, sistema de organismos. Niveles ecológicos: organismo, población, comunidad biótica, ecosistema, biosfera.
Nivel acelular o Pre-celular
Átomo y Molécula Pequeña
Los átomos consisten en protones y neutrones aún más pequeños que conforman el núcleo, y están rodeados por una nube de electrones. Los átomos inalterados son la unidad más pequeña en reacciones químicas. Cuando se unen mediante enlaces químicos, forman grupos más grandes de átomos llamados moléculas. Las moléculas en los organismos consisten principalmente en átomos como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Por ejemplo, una molécula de agua está hecha de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Las moléculas más complejas que contienen átomos de carbono se llaman compuestos orgánicos. Fosfolípidos, ácidos grasos, aminoácidos, nucleótidos y ATP son moléculas orgánicas pequeñas comunes en organismos.
Macromoléculas Biológicas
Las macromoléculas biológicas más notables en los organismos son las proteínas y el ADN. Cadenas de polipéptidos hechas de aminoácidos se pliegan en varias formas, que son la base para que las proteínas realicen funciones biológicas. Las proteínas realizan actividades vitales en los organismos, como el transporte de materiales, el reconocimiento de señales y la catálisis de reacciones químicas. El ADN es una molécula helicoidal hecha de nucleótidos. La información genética se almacena en la secuencia de estos nucleótidos. Cuando esta información es utilizada por los seres vivos, el ADN se transcribe en ARNm para guiar la síntesis de proteínas.
Nivel subcelular: Orgánulos
Estas estructuras subcelulares encerradas en membranas son únicas para las células eucariotas, excepto los ribosomas. Los orgánulos dividen el citoplasma en áreas cerradas para realizar diferentes funciones, de modo que las reacciones bioquímicas procedan de manera más ordenada y rápida al prevenir interferencias entre sí. Los orgánulos importantes incluyen:
Ribosomas, donde ocurre la síntesis de proteínas, están ubicados en el citoplasma o adheridos al retículo endoplásmico rugoso.
El retículo endoplásmico se divide en áreas rugosas (con ribosomas para la síntesis de proteínas) y lisas (síntesis de lípidos y almacenamiento de iones de calcio).
El aparato de Golgi procesa, empaqueta y transporta proteínas y lípidos. Estos compuestos biológicos se envían a otras ubicaciones dentro de la célula o fuera de ella.
Las mitocondrias también se conocen como las "centrales eléctricas" de la célula. La energía proporcionada a la célula se almacena en ATP generado por la respiración aeróbica.
Los cloroplastos se encuentran generalmente en células vegetales. Hacen comida para plantas y animales a través de la fotosíntesis, por lo que también se llaman cocina de la célula.
Células
Las células se consideran la unidad básica de la vida. Realizan una gama de actividades vitales de manera independiente, incluyendo depredación, movimiento, metabolismo, crecimiento y reproducción. Las células se reproducen mediante división, lo que significa que las nuevas células solo pueden surgir de células existentes.
Nivel supercelular o Multicelular
Tejidos
Células similares y su matriz extracelular forman tejidos que trabajan juntos para realizar funciones específicas. En animales, estos tejidos incluyen tejido muscular (para movimiento), tejido nervioso (para transmisión de señales), tejido conectivo (para soporte y protección), y tejido epitelial (para protección, absorción, secreción, etc.).
Órganos
Los órganos son estructuras hechas de varios tejidos que trabajan juntos para realizar un conjunto específico de funciones. Por ejemplo, el estómago es un órgano digestivo hecho de cuatro tipos de tejido. El tejido epitelial en la pared del estómago produce ácido gástrico y enzimas digestivas. Los vasos sanguíneos del estómago son tejido conectivo. Nutren el estómago y transportan nutrientes absorbidos. El tejido muscular permite al estómago moler la comida. Además, el estómago está controlado por los tejidos nerviosos. Algunas personas experimentan dolor de estómago cuando están demasiado nerviosas o ansiosas. Estos tejidos se coordinan para moler, almacenar y digerir parcialmente la comida.
Sistemas
En animales multicelulares, varios órganos diferentes trabajan juntos para realizar tareas más complejas de lo que cualquier órgano puede hacer solo. El estómago solo puede descomponer proteínas en péptidos. Para descomponer aún más los péptidos y otros nutrientes como el almidón y las grasas, se necesita la ayuda de otros órganos. El estómago, páncreas, intestinos, hígado y otros órganos se combinan para hacer el sistema digestivo. Puede descomponer varias sustancias orgánicas en alimentos y absorberlas en el torrente sanguíneo.
Niveles ecológicos
Organismos
Un organismo es un individuo independiente. Se dividen en organismos unicelulares y organismos multicelulares. La levadura, utilizada para hornear y fermentar, es un organismo unicelular. El animal terrestre más grande, el elefante africano, es un organismo multicelular.
Población
Una población se refiere a todos los individuos de la misma especie que viven en un área específica al mismo tiempo. Por ejemplo, todas las cabras de un coto cerrado. Los individuos en una manada no simplemente se reúnen de manera estática; cooperan entre sí para defenderse de depredadores como leones y también compiten entre ellos por comida y parejas. Se aparean entre sí para pasar sus genes a la descendencia. Dado que este cabras comparte un mismo fondo genético, las mutaciones genéticas beneficiosas se acumulan gradualmente con el tiempo para diferenciarlos del cabras en otras ubicaciones. Por lo tanto, una población es la unidad más pequeña y fundamental de la evolución.
Comunidad biótica, comunidad biológica, comunidad ecológica o simplemente comunidad
Una comunidad biótica es la colección de todas las poblaciones que viven en el mismo área. Una comunidad biológica no es una combinación aleatoria de especies. Los organismos dentro de una comunidad interactúan entre sí y sufren selección natural. La predación, simbiosis, mutualismo, parasitismo y competencia son comunes dentro de las comunidades. Algunas comunidades ecológica también forman capas distintas verticalmente, más notablemente en el bosque:
Capa de dosel: Esta es la capa más alta del bosque. Consiste en los árboles más altos, como pinos y robles.
Capa de arbustos: Ubicada debajo de la capa de dosel, esta capa está compuesta por arbustos más cortos o árboles jóvenes, como espino, boj y rosas.
Capa herbácea: Situada debajo de la capa de arbustos, compuesta por plantas herbáceas, como pastos y flores silvestres.
Capa de musgo: La capa más baja, que consiste en musgos, líquenes y otras plantas que se aferran al suelo.
Ecosistema
Un ecosistema comprende todos los seres vivos en un área determinada y su ambiente, y es más complejo que una comunidad biótica. Su característica más notable: los organismos no solo interactúan entre sí sino también con su entorno circundante. Cada ecosistema muestra flujo de energía y ciclo de materiales.
Los organismos se categorizan como productores, consumidores y descomponedores según sus roles dentro del ecosistema. Los productores producen azúcares mediante la fotosíntesis y convierten la energía solar en energía química de la materia orgánica. Estos azúcares se almacenan en productores o se utilizan para hacer aminoácidos y lípidos. Los consumidores se alimentan de plantas o animales, incluidos herbívoros, carnívoros, omnívoros y parásitos. Los descomponedores descomponen los organismos y heces en sustancias inorgánicas para la reutilización de productores. Bacterias y hongos son descomponedores comunes, pero algunos animales también actúan como descomponedores, como las lombrices de tierra.
Los ecosistemas son diversos y se categorizan como ecosistemas naturales y ecosistemas artificiales. Los ecosistemas artificiales incluyen tierras de cultivo, huertos y áreas urbanas. Los ecosistemas naturales se pueden dividir aún más en ecosistemas acuáticos y ecosistemas terrestres.
Biosfera
La biosfera consiste en todos los ecosistemas de la Tierra, desde 10,000 metros sobre el nivel del mar hasta la superficie, el suelo, cuevas subterráneas y las partes más profundas del océano. Diferentes ecosistemas interactúan entre sí, por ejemplo, la nieve en las montañas proviene del agua de mar evaporada. Sirven como fuente de ríos que nutren bosques y pastizales por los que fluyen. La Corriente del Atlántico Norte calienta el invierno europeo.
La vida en la Tierra ha evolucionado durante más de 4 mil millones de años para formar la biosfera, el sistema viviente más grande conocido. Los humanos han intentado crear otra biosfera. Los malentendidos sobre el ciclo de materiales y el flujo de energía dentro de la biosfera fueron las principales razones del fracaso de Biosfera 2.