Die Struktur eines DNA- Moleküls ist für seine Funktion von grundlegender Bedeutung.

Eine Struktur ist die Anordnung und Organisation von zusammenhängenden Elementen in einem materiellen Objekt oder System bzw. das so organisierte Objekt oder System selbst. [ 1 ] Zu den physikalischen Strukturen zählen Artefakte und Objekte wie Gebäude und Maschinen sowie natürliche Objekte wie Organismen , Mineralien und Chemikalien . Abstrakte Strukturen umfassen Datenstrukturen in der Informatik und musikalische Formen . Strukturtypen sind beispielsweise Hierarchien (eine Kaskade von Eins-zu-Viele-Beziehungen), Netzwerke mit Viele-zu-Viele - Verbindungen oder Gitterstrukturen mit Verbindungen zwischen räumlich benachbarten Komponenten.

Lasttragend

Eine traditionelle samische Lebensmittelaufbewahrungsstruktur
gotische vierteilige Kreuzrippengewölbe der Kirche Saint-Séverin in Paris

Gebäude , Flugzeuge , Skelette , Ameisenhügel , Biberdämme , Brücken und Salzstöcke sind Beispiele für tragende Bauwerke. Die Ergebnisse von Bauarbeiten werden in Gebäude und andere Bauwerke unterteilt und bilden die Infrastruktur einer menschlichen Gesellschaft. Bauwerke lassen sich im Allgemeinen anhand ihrer unterschiedlichen Entwurfsansätze und Normen in Kategorien wie Gebäude, Architektur, Ingenieurbau und Maschinenbau einteilen.

Die Auswirkungen von Lasten auf Bauwerke werden durch Strukturanalysen ermittelt , die eine der Aufgaben des Bauingenieurwesens darstellen . Die Bauelemente lassen sich in eindimensionale ( Seile , Streben , Balken , Bögen ), zweidimensionale ( Membranen , Platten, Schalen , Gewölbe ) und dreidimensionale (Vollkörper) Elemente einteilen. [ 2 ] : 2 Dreidimensionale Elemente waren die wichtigste Option für frühe Bauwerke wie Chichén Itzá . Ein eindimensionales Element besitzt eine Dimension, die deutlich größer ist als die beiden anderen, sodass die übrigen Dimensionen in Berechnungen vernachlässigt werden können. Das Verhältnis der kleineren Dimensionen und die Zusammensetzung bestimmen jedoch die Biege- und Drucksteifigkeit des Elements. Zweidimensionale Elemente mit einer dünnen dritten Dimension weisen geringe Biege- und Drucksteifigkeiten auf, können aber zweiachsigen Zugkräften widerstehen. [ 2 ] : 2–3

Die Bauelemente werden zu Tragwerken kombiniert . Die meisten alltäglichen Tragwerke sind querschnittsaktive Tragwerke wie Rahmen, die primär aus eindimensionalen (biegebeanspruchten) Strukturen bestehen. Weitere Typen sind vektoraktive Tragwerke wie Fachwerke , flächenaktive Tragwerke wie Schalen und Faltplatten, formaktive Tragwerke wie Seil- oder Membrantragwerke sowie Hybridtragwerke. [ 3 ] : 134–136

Lasttragende biologische Strukturen wie Knochen, Zähne, Schalen und Sehnen beziehen ihre Festigkeit aus einer mehrstufigen Hierarchie von Strukturen, die Biomineralien und Proteine ​​verwenden , wobei an der Basis Kollagenfibrillen stehen . [ 4 ]

Biologisch

Die spiralförmige Anordnung der kleinen, leuchtend gelben Blüten , aus denen der Blütenkopf einer Sonnenblume besteht, ist ein Beispiel für die hochgradig geordnete Struktur, die alle Organismen kennzeichnet . [ 5 ]

In der Biologie ist eine der Eigenschaften des Lebens seine hochgradig geordnete Struktur, [ 5 ] die auf verschiedenen Ebenen beobachtet werden kann, wie zum Beispiel in Zellen , Geweben , Organen und Organismen .

In einem anderen Kontext lässt sich Struktur auch in Makromolekülen , insbesondere Proteinen und Nukleinsäuren , beobachten . [ 6 ] Die Funktion dieser Moleküle wird sowohl durch ihre Form als auch durch ihre Zusammensetzung bestimmt, und ihre Struktur weist mehrere Ebenen auf. Die Proteinstruktur besitzt eine vierstufige Hierarchie. Die Primärstruktur ist die Aminosäuresequenz , aus der das Protein besteht. Sie besitzt ein Peptidrückgrat , das aus einer sich wiederholenden Sequenz von einem Stickstoff- und zwei Kohlenstoffatomen aufgebaut ist. Die Sekundärstruktur besteht aus sich wiederholenden Mustern, die durch Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt werden . Die beiden Grundtypen sind die α-Helix und das β-Faltblatt . Die Tertiärstruktur ist eine sich hin und her biegende Struktur der Polypeptidkette, und die Quartärstruktur beschreibt die Art und Weise, wie sich die Tertiäreinheiten zusammenfügen und miteinander interagieren. [ 7 ] Die Strukturbiologie befasst sich mit der biomolekularen Struktur von Makromolekülen. [ 6 ]

Chemische

Eine Skelettformel für Dopamin

Die chemische Struktur umfasst sowohl die Molekülgeometrie als auch die elektronische Struktur. Die Struktur lässt sich durch verschiedene Diagramme, sogenannte Strukturformeln, darstellen . Lewis-Strukturen verwenden eine Punktnotation zur Darstellung der Valenzelektronen eines Atoms; diese Elektronen bestimmen die Rolle des Atoms in chemischen Reaktionen. [ 8 ] : 71–72 Bindungen zwischen Atomen können durch Linien dargestellt werden, wobei für jedes gemeinsame Elektronenpaar eine Linie steht. In einer vereinfachten Version eines solchen Diagramms, der Skelettformel , werden nur Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und funktionelle Gruppen dargestellt. [ 9 ]

Die Atome in einem Kristall besitzen eine Struktur , die die Wiederholung einer Grundeinheit, der Elementarzelle, beinhaltet . Die Atome lassen sich als Punkte auf einem Gitter modellieren , und man kann die Auswirkungen von Symmetrieoperationen untersuchen , darunter Drehungen um einen Punkt, Spiegelungen an Symmetrieebenen und Translationen (Verschiebungen aller Punkte um denselben Betrag). Jeder Kristall besitzt eine endliche Gruppe solcher Operationen, die Raumgruppe genannt wird und ihn auf sich selbst abbildet; es gibt 230 mögliche Raumgruppen. [ 10 ] : 125–126. Nach dem Neumannschen Gesetz bestimmt die Symmetrie eines Kristalls, welche physikalischen Eigenschaften, einschließlich Piezoelektrizität und Ferromagnetismus , er aufweisen kann. [ 11 ] : 34–36, 91–92, 168–169

Mathematische

Musical

Ein Motiv aus den Präludien von Chopin , Op. 28 Nr. 6, Takte 1–3

Ein Großteil der numerischen Analyse befasst sich mit der Identifizierung und Interpretation der Struktur von Musikwerken. Die Struktur kann auf der Ebene eines Werkteils, des gesamten Werkes oder einer Werkgruppe gefunden werden. [ 12 ] Musikalische Elemente wie Tonhöhe , Dauer und Klangfarbe verbinden sich zu kleineren Elementen wie Motiven und Phrasen , die wiederum größere Strukturen bilden. Nicht alle Musik (beispielsweise die von John Cage ) weist eine hierarchische Organisation auf , doch erleichtert eine Hierarchie dem Hörer das Verständnis und die Erinnerung an die Musik. [ 13 ] : 80

In Analogie zur linguistischen Terminologie lassen sich Motive und Phrasen zu vollständigen musikalischen Ideen, vergleichbar mit Sätzen und Phrasen, kombinieren . [ 14 ] [ 15 ] Eine übergeordnete Form ist die Periode . Eine solche Form, die zwischen 1600 und 1900 weit verbreitet war, besteht aus zwei Phrasen, einem Antezedens und einem Konsequens , mit einer Halbkadenz in der Mitte und einer Ganzkadenz am Ende als Interpunktion. [ 16 ] : 38–39 Zu den größeren Formen gehören einsätzige Werke wie die Sonatenform und die kontrapunktische Form sowie mehrsätzige Werke wie die Sinfonie . [ 13 ]

Soziale Medien

Eine soziale Struktur ist ein Beziehungsmuster. Sie beschreibt die soziale Organisation von Individuen in verschiedenen Lebenssituationen. Strukturen sind auf Menschen anwendbar und beschreiben, wie eine Gesellschaft als System durch ein charakteristisches Beziehungsmuster organisiert ist. Dies wird als soziale Organisation der Gruppe bezeichnet. [ 17 ] : 3 Soziologen haben die sich wandelnde Struktur dieser Gruppen untersucht. Struktur und Handlungsfähigkeit sind zwei gegensätzliche Theorien zum menschlichen Verhalten. Die Debatte um den Einfluss von Struktur und Handlungsfähigkeit auf das menschliche Denken ist eine der zentralen Fragen der Soziologie. In diesem Kontext bezeichnet Handlungsfähigkeit die Fähigkeit des Einzelnen, unabhängig zu handeln und freie Entscheidungen zu treffen. Struktur bezieht sich hier auf Faktoren wie soziale Schicht , Religion , Geschlecht , ethnische Zugehörigkeit , Bräuche usw., die die individuellen Möglichkeiten einzuschränken oder zu beeinflussen scheinen.

Daten

In einer einfach verketteten Liste besitzt jedes Element einen Datenwert und einen Zeiger auf das nächste Element.

In der Informatik bezeichnet eine Datenstruktur eine Methode zur Organisation von Informationen in einem Computer , um deren effiziente Nutzung zu ermöglichen. [ 18 ] Datenstrukturen lassen sich aus zwei Grundtypen zusammensetzen: Ein Array besitzt einen Index, der den direkten Zugriff auf jedes Datenelement ermöglicht (einige Programmiersprachen erfordern die Initialisierung der Arraygröße ). Eine verkettete Liste kann reorganisiert, vergrößert oder verkleinert werden, jedoch muss auf ihre Elemente mit einem Zeiger zugegriffen werden , der sie in einer bestimmten Reihenfolge verknüpft. [ 19 ] : 156 Aus diesen lassen sich zahlreiche weitere Datenstrukturen wie Stacks , Queues , Bäume und Hashtabellen erstellen . [ 20 ] [ 21 ]

Bei der Lösung eines Problems ist eine Datenstruktur im Allgemeinen ein integraler Bestandteil des Algorithmus . [ 22 ] : 5 Im modernen Programmierstil werden Algorithmen und Datenstrukturen in einem abstrakten Datentyp zusammengefasst . [ 22 ] : ix

Software

Die Softwarearchitektur beschreibt die konkreten Entscheidungen zwischen möglichen Alternativen innerhalb eines Frameworks. Beispielsweise kann ein Framework eine Datenbank benötigen, und die Architektur legt Typ und Hersteller der Datenbank fest. Die Softwarestruktur beschreibt die Art und Weise, wie die Software in miteinander verbundene Komponenten unterteilt ist. Ein zentrales Strukturmerkmal ist die Minimierung der Abhängigkeiten zwischen diesen Komponenten. Dadurch kann eine Komponente geändert werden, ohne dass Änderungen an anderen Komponenten erforderlich sind. [ 23 ] : 3 Die Struktur dient der Optimierung von Eigenschaften wie Kürze, Lesbarkeit, Nachvollziehbarkeit, Isolation und Kapselung, Wartbarkeit, Erweiterbarkeit, Leistung und Effizienz. Beispiele hierfür sind die Wahl der Programmiersprache , der Code , Funktionen , Bibliotheken , Build-Prozesse , die Systementwicklung oder Ablaufdiagramme für Logik und Design . [ 24 ] Strukturelemente spiegeln die Anforderungen der Anwendung wider: Benötigt das System beispielsweise eine hohe Fehlertoleranz, ist eine redundante Struktur erforderlich, um im Falle eines Komponentenausfalls Backups zu gewährleisten. [ 25 ] Eine hohe Redundanz ist ein wesentlicher Bestandteil des Designs mehrerer Systeme im Space Shuttle . [ 26 ]

Logisch

Als Teilgebiet der Philosophie befasst sich die Logik mit der Unterscheidung zwischen guten und schlechten Argumenten. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Struktur von Argumenten. [ 27 ] Ein Argument besteht aus einer oder mehreren Prämissen, aus denen eine Schlussfolgerung abgeleitet wird . [ 28 ] Die Schritte dieses Schlusses lassen sich formal darstellen und ihre Struktur analysieren. Man unterscheidet zwei grundlegende Arten des Schlussfolgerns: Deduktion und Induktion . Bei einer gültigen Deduktion folgt die Schlussfolgerung notwendigerweise aus den Prämissen, unabhängig davon, ob diese wahr sind oder nicht. Eine ungültige Deduktion enthält einen Analysefehler. Ein induktives Argument behauptet, dass die Schlussfolgerung wahrscheinlich ist, wenn die Prämissen wahr sind. [ 28 ]

Siehe auch

Referenzen

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Weiterführende Literatur

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