INSTITUCIÓN EDUCATIVA INEM “JORGE ISAACS” ASIGNATURA CIENCIAS NATURALES GRADO ONCE

INSTITUCIÓN EDUCATIVA INEM “JORGE ISAACS”
ASIGNATURA CIENCIAS NATURALES GRADO ONCE
DOCENTE Lic. LUZ AMPARO SALAZAR LÓPEZ
NATURALEZA BIOLÓGICA DEL HOMBRE. CONCEPTOS BÁSICOS
LA QUÍMICA DE LA VIDA
El cuerpo humano posee unos cincuenta billones de células. Éstas se agrupan en tejidos, los cuales se organizan en órganos, y
éstos en ocho aparatos o sistemas: locomotor (muscular y óseo), respiratorio, digestivo, excretor, circulatorio, endocrino, nervioso y
reproductor. Sus elementos constitutivos son fundamentalmente el Carbono (C), Hidrógeno (H) Oxígeno (O) y Nitrógeno (N),
presentándose otros muchos elementos en proporciones más bajas. Estos átomos se unen entre sí para formar moléculas, ya
sean inorgánicas como el agua (el constituyente más abundante de nuestro organismo) u orgánicas como los glúcidos, lípidos,
proteínas... Pero la vida que alberga estos átomos y moléculas reunidos con un propósito concreto, convierten al ser humano y a
cualquier ser vivo en una extraordinaria máquina compleja, analizable desde cualquier nivel: bioquímico, citológico, histológico,
anatómico...
BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS
Se denominan bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. De los aproximadamente 100
elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. De éstos, sólo unos 22 se encuentran
en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta función.
Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías:
Bioelementos primarios o principales: Son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos,
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) así como de sus monómeros, los aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos y nucleótidos y
de sus intermediarios metabólicos. Constituyen el 96% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el
nitrógeno, el fósforo y el azufre (C, H, O, N, P, S, respectivamente). Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen
el 95% de la masa total.
Carbono: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante
enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas.
Hidrógeno: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y
muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas.
Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante
la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares
solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).
Nitrógeno: principalmente como grupo amino (-NH2) presente en las proteínas ya que forma parte de todos
los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo
el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es
aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias.
Fósforo. Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos. Forma
enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).
Azufre. Se encuentra sobre todo como radical sulfhidrilo (-SH) formando parte de muchas proteínas, donde
crean enlaces disulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se
halla en la coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporción en todos los seres vivos, en forma iónica, en proporción de
4.5%. Estos realizan funciones de vital importancia en la fisiología celular y son: Calcio, Sodio, Potasio, Magnesio, Cloro
Calcio (Ca): Integra los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. Iónicamente interviene en la contracción muscular, la
coagulación sanguínea y el impulso nervioso.
Sodio (Na): Es un catión abundante en el medio extracelular; muy necesario en la conducción nerviosa y en la contracción
muscular.
Potasio (K): Constituye el catión más abundante en el interior de las células; es necesario para el sistema nervioso y en la
contracción muscular.
Magnesio (Mg): Constituye un elemento esencial en la cadena alimentaria de los seres vivos, ya que es parte integrante de la
molécula de clorofila, imprescindible en la fotosíntesis: todos nuestros alimentos proceden, directa o indirectamente de la función
vegetal de fotosíntesis. Como ion actúa junto con las enzimas en muchas reacciones químicas del organismo.
Cloro (Cl): Es el anión más frecuente; resulta necesario para mantener el balance de agua en la sangre y en el fluido que se
encuentra entre unas y otras células en los tejidos.
Oligoelementos
Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma de vestigio, pero que son
indispensables para el desarrollo armónico del organismo.
Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi
todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y
estaño. Las funciones que desempeñan algunos de ellos aparecen a continuación:

Boro. Mantenimiento de la estructura de la pared celular en los vegetales.

Cromo. Potencia la acción de la insulina y favorece la entrada de glucosa a las células. Su
contenido en los órganos del cuerpo decrece con la edad. Los berros, las algas, las carnes magras, las
hortalizas, las aceitunas y los cítricos (naranjas, limones, toronjas, etc.), el hígado y los riñones son
excelentes proveedores de cromo.

Cobalto. Componente central de la vitamina B12.

Cobre. Estimula el sistema inmunitario. Podemos obtenerlo en los vegetales verdes, el pescado, los
guisantes, las lentejas, el hígado, los moluscos y los crustáceos.

Flúor. Se acumula en huesos y dientes dándoles una mayor resistencia.

Hierro. Forma parte de la molécula de hemoglobina y de los citocromos que forman parte de
la cadena respiratoria. Su facilidad para oxidarse le permite transportar oxígeno a través de la sangre
combinándose con la hemoglobina para formar la oxihemoglobina. Se necesita en cantidades mínimas
porque se reutiliza, no se elimina. Su falta provoca anemia.

Manganeso. El manganeso tiene un papel tanto estructural como enzimático.

Molibdeno. Se encuentra en una cantidad importante en el agua de mar en forma de molibdatos
(MoO42-), y los seres vivos pueden absorberlo fácilmente de esta forma. Tiene la función de transferir
átomos de oxígeno al agua.

Selenio. El dióxido de selenio es un catalizador adecuado para la oxidación, hidrogenación y
deshidrogenación de compuestos orgánicos.

Vanadio. El vanadio es un elemento esencial en algunos organismos. En humanos no está
demostrada su esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la actividad
de la insulina.

Yodo. El yodo es un elemento químico esencial. La glándula tiroides fabrica las hormonas tiroxina y
triyodotironina, que contienen yodo.

Zinc. El zinc es un elemento químico esencial para las personas: interviene en el metabolismo de
proteínas y ácidos nucleicos, estimula la actividad de aproximadamente 100 enzimas, colabora en el
buen funcionamiento del sistema inmunitario, es necesario para la cicatrización de las heridas,
interviene en las percepciones del gusto y el olfato y en la síntesis del ADN.
BIOCOMPUESTOS
Los compuestos que forman parte esencial de los seres vivos son denominados biocompuestos.
Los biocompuestos fundamentalmente se conforman del elemento carbono y entre su clasificación se encuentran los
carbohidratos o azúcares, los lípidos o grasas, las proteínas y las vitaminas, entre otros.
Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser:
 Biomoléculas inorgánicas
 Biomoléculas orgánicas
 Biocatalizadores: vitaminas, enzimas, hormonas. Son necesarios en pequeña cantidad. Nunca tienen función
energética ni estructural.
Biomoléculas inorgánicas
Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante,
los gases (oxígeno, ) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio
(NH4+).
Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos
Se denominan “principios inmediatos” porque pueden extraerse de la materia viva inmediatamente, por métodos físicos sencillos.
Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono. Están constituidas
principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre;
otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción.
Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cuatro grandes tipos:
Glúcidos
Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres
vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más
antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos,
especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón. Algunos glúcidos forman
importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula
de los artrópodos.
Lípidos
Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto
de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los
lípidos insaponificables y los isoprenoides desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).
Proteínas
Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos
biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas
de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de
transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los
receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la
miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente
resistentes en tejidos de sostén.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada,
las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse,
transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredaran la información.
ACTIVIDAD No.1
I. Una los cuadros de la izquierda con los de la derecha según corresponda:
II. Seleccione la respuesta correcta:
1.
A.
B.
C.
D.
2.
A.
B.
C.
D.
3.
A.
B.
C.
D.
4.
A.
B.
C.
D.
5.
A.
B.
C.
¿Cuáles son los oligoelementos?
Yodo (I), cobalto (Co) , Flúor (F)
Hierro (Fe), Cobre (Cu), Yodo (I) , Cobalto (Co), Flúor (F), Manganeso (Mn) y Cinc (Zn)
Carbono (C), Hierro (Fe), Calcio (Ca)
Calcio (Ca), Magnesio (Mg) y Cloro (Cl)
¿Cuál de los siguientes bioelementos no es primario?
H
C
Ca
N
¿Qué se entiende por bioelementos primarios?
Los elementos que sirven para formar la materia orgánica
Los elementos más abundantes en la materia viva
El Carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno
Los elementos imprescindibles para formar los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos
La combinación de los bioelementos entre sí da lugar a:
Compuestos vitales
Vitaminas
Biomoléculas
Macromoléculas
Las biomoléculas orgánicas se clasifican en:
Sales, minerales y gases
Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos
Nutrientes y sustancias de reserva
D.
6.
A.
B.
C.
D.
7.
A.
B.
C.
D.
8.
A.
B.
C.
D.
Vitaminas y hormonas
Esas biomoléculas desempeñan funciones como:
Dar fuerza y resistencia a los tejidos
Nutriente y producto de desecho
Energética, plástica y reguladora
Favorecer el crecimiento y desarrollo
Los oligoelementos son:
Indispensables para el desarrollo armónico del organismo
La composición de la materia inerte
Extraídos de los combustibles fósiles
Indispensables para formar biomoléculas
Todas las moléculas presentes en los seres vivos:
Son inorgánicas
Son tomadas del medio ambiente
Están constituídas por elementos químicos presentes en la superficie terrestre
Sirven para producir energía.
III. ¿Existen diferencias en la constitución química de una bacteria, una planta de alfalfa y un ser humano?
La siguiente tabla muestra los resultados del análisis químico de células de estos seres vivos.
Argumenta tu respuesta.
IV. Mira las fórmulas de estas moléculas, ¿Cuáles crees que son los bioelementos básicos que las forman?
EL AGUA
Importancia del agua en los seres vivos:
o Es el líquido más abundante en la corteza y uno de los pocos líquidos naturales.
o Componente más abundante en los seres vivos, aproximadamente un 70 por ciento de un ser vivo es agua.
o Medio de disolución y es el medio donde se dan los procesos químicos. 2/3 dentro de las células 1/3 intercelular o extracelular.
o Es el medio vital, tanto de organismos unicelulares como acuáticos.
o Es una sustancia reaccionable en procesos como la fotosíntesis, la respiración celular o la hidrólisis (destrucción,
descomposición o alteración de una sustancia química por el agua).
o Hizo posible el origen de los seres vivos hace más de 3600 millones de años.
Estructura química de la molécula de agua:
o Está formada por dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno (H2O).
o Existen también los productos resultantes de la disociación de algunas de sus moléculas: el ión H30+ y el OHo Enlace de hidrógeno: gracias a ellos, las moléculas se mantienen unidas y el agua líquida a temperaturas a las que otras son
gaseosas.
Cohesividad:
Es la responsable de las características del agua. Por ejemplo:
o Capilaridad: es la ascensión del agua en las plantas.
o Turgencia: son esqueletos hidrostáticos.
o Elevada tensión superficial: es el transporte intercelular y movimiento celular.
o Elevados puntos de fusión y ebullición: el agua es líquida en la mayor parte de las temperaturas que se dan en la Tierra, lo que
posibilita la vida.
o Elevado calor específico y elevado calor de evaporación: hace que actúe la regulación térmica por procesos como la
sudoración.
Solubilidad del agua:
o Es un buen disolvente de los compuestos iónicos, por ser una sustancia polar.
o También son solubles en el agua las sustancias polares como los glúcidos, debido a que estas sustancias tienen una elevada
proporción de oxígeno.
o Son poco solubles en el agua aquellas sustancias orgánicas que presentan una elevada proporción de hidrógeno y pocos
átomos de oxígeno, como los lípidos.
o Algunas sustancias tienen una parte de su molécula que es soluble en agua (hidrófila) y otra parte insoluble (hidrófoba).Esto
es lo que se conoce como sustancias anfipáticas.
o Las proteínas, que son solubles, forman un tipo especial de disoluciones denominadas disoluciones coloidales.
Ionización y pH:
o Los iones positivos son cationes (H+) y los iones negativos son lo aniones (OH-).
- Disolución ácida pH<7___mayor presencia de H+.
- Disolución básica pH>7__ mayor presencia de iones OH- que atrapan iones H+.
- Disolución neutra pH = 7___escala del 1 al 14.
o El pH tiene gran importancia en los cambios de sol a gel o viceversa y en la obtención de energía (fotosíntesis y
respiración celular).
El agua como sustancia reaccionable:
o Es reaccionable en reacciones de hidrólisis (rotura de polímeros por adición de H2O).
o En el pH (disacáridos).
o Adición a un doble enlace__pasa a ser una función alcohol.
o En la fotosíntesis__aporta electrones necesarios para la reducción del carbono.
Para ampliar información sugiero ver el video Propiedades del agua
https://www.youtube.com/watch?v=8-N0IOPWPtY
ACTIVIDAD No. 2
I. Argumente y sustente sobre las siguientes frases:
1. “El agua, el saneamiento y la higiene tienen consecuencias importantes sobre la salud y la enfermedad”.
2. Se necesitan 450 litros de agua para producir un huevo de gallina, 7.000 litros para refinar un barril de
petróleo crudo y 148.000 litros para fabricar un automóvil.
3. "Olvidamos que el ciclo del agua y el ciclo de la vida son uno mismo". Jacques Y. Cousteau.
II. Observe el video El Agua en el cuerpo humano https://www.youtube.com/watch?v=J5MUwuhNFwE
Y resuelve las siguientes preguntas:
1. ¿Cuál es el porcentaje de agua en nuestro cuerpo? ¿Por qué estamos formados por más agua que por otros
biocompuestos?
2. ¿En cuál parte de nuestro cuerpo hay agua y cuál es su porcentaje?
3. ¿Cuáles son los líquidos extracelulares de nuestro cuerpo?
4. ¿Qué es la sed? ¿Qué es deshidratación?
5. ¿Qué relación hay entre sed y deshidratación?
6. ¿Por qué el agua para rehidratar es rica en sales?
7. ¿Cuáles son las formas más comunes a través de las cuales perdemos agua?
8. ¿Por qué debemos beber agua?
9. ¿Cuánta agua perdemos al día normalmente?
10. ¿Cuáles son las propiedades químicas y físicas que hacen que el agua sea un compuesto fuera de lo común?